水下装备用多功能铠装脐带缆的制作方法

本发明涉及一种水下装备用多功能铠装脐带缆。

背景技术：

随着陆地资源开发利用逐渐贫瘠，人们已将目光投向广袤的海洋，海洋资源开发利用的先决条件是进行海洋探测和海底资源勘探，水下装备是开展海洋探测和海底资源勘探的关键技术装备，而铠装脐带缆是连接水下装备和水面母船的重要设备。铠装脐带缆不仅需要为水下装备提供电力和实时数据传输，在水下装备作业过程中承受自身重量以及海洋复杂环境载荷冲击作用，而且在水下装备下放和回收过程中还需承受水下装备的重量，承载能力要求很高，同时还需满足抗腐蚀和抗渗透等需求。

铠装脐带缆集供电、数据传输、承载、抗腐蚀和抗渗透等多种功能于一身，综合集成高，自身机械强度需求大。而现有铠装脐带缆因强度、韧性的限制，在相同缆径下，承重能力有限，对光纤单元保护力度不够，数据传输通道少。

为解决上述技术问题，急待研发一种集供电、数据传输、承载、抗腐蚀和抗渗透等多种功能的铠装脐带缆。

技术实现要素：

为了解决上述铠装脐带缆因强度、韧性的限制，承重能力不够，对光纤单元保护力度不够、数据传输通道少等问题，本发明提供了一种水下装备用多功能铠装脐带缆，它具有高强度，高韧性，承重能力强，能够适应深水作业，光纤单元保护能力强，数据传输通道多，提供多种供电电压。

本发明采用的技术方案是：

一种水下装备用多功能铠装脐带缆，包括脐带缆主体及缠绕在脐带缆主体外的铠带层，所述铠装脐带缆主体包括外层绝缘层、光纤单元、接地线、主电线、内层绝缘层、副电线、主电线与内层绝缘层之间的填充物、中心填充物及内层绝缘层填充物，所述的内层绝缘层中设有多根副电线及中心填充物，中心填充物位于多根副电线中心处；多根副电线与内层绝缘层内壁之间的间隙内设有内套填充物；多根主电线包绕在内层绝缘层外侧，主电线与内层绝缘层外壁之间的间隙内设有主电线与内层绝缘层之间的填充物；所述的外层绝缘层包在多根主电线外侧，多根主电线与外层绝缘层内壁之间的多个间隙内设有接地线和光纤单元。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述缠绕在铠装脐带缆外的铠带层由外而内依次为外铠、中铠、内铠，内铠包绕在外层绝缘层外侧，外铠、中铠、内铠由铠装钢丝铰合而成；外铠和中铠的铠装钢丝铰合方向相反，中铠和内铠的铠装钢丝铰合方向相反；外铠的铰合角为21°，中铠的铰合角为18°，内铠的铰合角15°；所述外铠的铠装钢丝的直径大于中铠的铠装钢丝的直径，中铠的铠装钢丝的直径等于内铠的铠装钢丝的直径。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述外层绝缘层是采用热塑性聚氨酯弹性体材料制成；所述光纤单元、接地线、主电线三者空间螺旋铰合在一起。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述光纤单元由三根沿圆周方向均匀布置的光纤组成，每根光纤外表为螺旋状不锈钢管，螺旋状不锈钢管内部填充触有变性油膏，三根光纤中第一根光纤内含一根纤芯，第二根光纤内含二根纤芯，第三根光纤内含六根纤芯。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，包括六根主电线，每根主电线包括电线绝缘套和电线绝缘套内的七根电芯，七根电芯相互螺旋铰合。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，内绝缘层包裹四根副电线，四根副电线相互螺旋铰合，每根副电线包括绝缘套和绝缘套内的七根细电芯，七根细电芯相互螺旋铰合。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述内层绝缘层采用芳纶纤维增强复合材料制成。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述主电线的电芯和副电线的细电芯的材料均为铜。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述主电线与内层绝缘层之间的填充物采用液体硅橡胶材料制成，所述内套填充物采用液体硅橡胶材料制成。

上述的水下装备用多功能铠装脐带缆中，所述的接地线包括接地线绝缘层和设置在接地线绝缘层内的多个接地线线芯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的脐带缆主体外的铠带层设有三层铠装层，且外铠的铠装钢丝直径大于中铠及内铠的铠装钢丝直径，可有效增强铠装脐带缆的强度、承重能力和抗弯疲劳寿命；

（2）本发明的外层绝缘层选用热塑性聚氨酯弹性体材料，该材料具有密度小、抗张强度大、高韧性和高回弹性、耐磨、耐油、耐水性等特点，能有效防止铠装脐带缆主体内部各部件受到损坏；

（3）本发明的脐带缆主体内部各部件间隙采用强度高、柔韧性好、密封性好、无收缩、高阻水性、使用温度范围广、对材料无腐蚀性的液体硅橡胶材料填充，能有效阻止海水铠装脐带缆主体内部；

（4）本发明的每根光纤外表为高强度空间螺旋不锈钢管，高强度空间螺旋不锈钢管内部填充触变性油膏，能够有效保护纤芯不会因为海洋环境的突变而发生损坏，同时，三根光纤能够提供多系统的数据传输；

（5）本发明设置主，副电线可以供给不同等级电压，满足不同设备的供电需求。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的截面示意图。

图3是本发明的副电线中细电线结构示意图。

图4是本发明的中心填充物示意图。

图5是本发明的内层绝缘层填充物结构示意图。

图6是本发明的内层绝缘层结构示意图。

图7是本发明的主电线中电线结构示意图。

图8是本发明的主电线与内层绝缘层之间的填充物示意图。

图9是本发明的接地线结构示意图。

图10是本发明的一根纤芯的光纤单元示意图。

图11是本发明的二根纤芯的光纤单元示意图。

图12是本发明的六根纤芯的光纤单元示意图。

图13是本发明的外层绝缘层示意图。

图14是本发明的内铠铠装钢丝示意图。

图15是本发明的中铠铠装钢丝示意图。

图16是本发明的外铠铠装钢丝示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1，图2所示，所述的铠装脐带缆包括外铠1、中铠2、内铠3、外层绝缘层4、接地线5、光纤单元6、主电线7、内层绝缘层8、主电线与内层绝缘层之间的填充物9、中心填充物10，副电线11及内层绝缘层填充物12。所述的内层绝缘层8中设有四根副电线11，四根副电线11相互螺旋铰合，四根副电线11中间空隙设有中心填充物10，中心填充物10采用液体硅橡胶材料制成，中心填充物10位于副电线11四根相互空间螺旋铰合细电线中心处。四根副电线11与内层绝缘层8内壁之间的间隙内设有内层绝缘层填充物12，内层绝缘层填充物12采用液体硅橡胶材料制成。六根主电线7包绕在内层绝缘层8外侧，六根主电线7与内层绝缘层8外壁之间的间隙内设有主电线与内层绝缘层之间的填充物9，主电线与内层绝缘层之间的填充物9采用液体硅橡胶材料制成。所述的外层绝缘层4包在主电线7外侧，主电线7与外层绝缘层4内壁之间的六个间隙内设有三根接地线5和光纤单元6。所述光纤单元6由三根沿圆周方向均匀布置的光纤组成，每根光纤外表为螺旋状不锈钢管63，螺旋状不锈钢管63内部填充触有变性油膏62，三根光纤中第一根光纤内含一根纤芯61，第二根光纤内含二根纤芯61，第三根光纤内含六根纤芯61。外层绝缘层4外侧由内而外依次包有内铠3、中铠2和外铠1。

因要满足不同设备的供电需求，所以设置供给不同等级电压的主电线7，副电线11。如图3所示，副电线11包含绝缘套111和绝缘套内的七根细电芯112，七根细电芯112相互螺旋铰合，四根副电线11相互螺旋铰合，四根副电线11中心处的间隙用液体硅橡胶材料填充，填充之后会自行交联固化，形成一种类似橡胶状的可形变橡胶体，形状如图4所示，为中心填充物10。

如图5、8所示，副电线11外表再由内层绝缘层8进行缠绕包裹，所述内层绝缘层8采用芳纶纤维增强复合材料，内层绝缘层8与副电线11之间的间隙用液体硅橡胶材料填充，填充之后会自行交联固化，形成一种类似橡胶状的可形变橡胶体，为内层绝缘层填充物12。

如图7所示，相同的六根主电线7沿圆周方向均匀分布在内层绝缘层8的外环表面，每根主电线包含电线绝缘套71和电线绝缘套内的七根电芯72，七根电芯72相互螺旋铰合。如图9所示，接地线5包括接地线绝缘层51及设置在接地线绝缘层51内的多根接地线线芯52，铠装脐带缆模型内含有三根接地线5，光纤单元6中的三根光纤，一根光纤包括一根纤芯，如图10所示。一根光纤包括两根纤芯，如图11所示，一根光纤包括六根纤芯，如图12所示。光纤单元6的三根光纤与三根接地线5沿圆周方向均匀分布在六根主电线7的六个间隙中，用如图13所示外层绝缘层4进行包裹，外层绝缘层4采用热塑性聚氨酯弹性体材料制成。六根主电线7与内层绝缘层8之间的间隙，填充之后会自行交联固化，形成一种类似橡胶状的可形变橡胶体，形状如图8所示，为主电线与内层绝缘层之间的填充物9。

因副电线11的径向尺寸小，数目少，柔韧性比较好，综合考虑安排在最为中心，主电线7比副电线11尺寸大，数目多，但比外表为螺旋不锈钢管的光纤单元6柔韧性好，所以安排分布在内层绝缘层8外，光纤单元6与三根接地线5则以环形等距分布在主电线7的间隙中，为隔离海水，保护重要部件外层绝缘层4，部件之间产生的间隙用填充材料进行填充，外层绝缘层4外侧覆盖三层铠装层进行保护，主要用来承受拉、伸力和海洋内部力。

如图16，图15，图14所示，对应的是外铠1，中铠2，内铠3的铠装钢丝，外铠1由36根铠装钢丝螺旋铰合而成，中铠2由43根铠装钢丝螺旋铰合而成，内铠3由38根铠装钢丝螺旋铰合而成，外铠1的铠装钢丝的直径大于中铠2的铠装钢丝的直径，中铠2的铠装钢丝的直径等于内铠3的铠装钢丝的直径，内铠3的铠装钢丝以螺距140mm缠绕在外层绝缘层外圆环表面组成内铠3铠装层，中铠2的铠装钢丝以螺距180mm缠绕在内铠3铠装层外表面组成中铠2铠装层，外铠1的铠装钢丝以螺距240mm缠绕在中铠2铠装层外表面组成外铠1铠装层，外铠和中铠的铠装钢丝铰合方向相反，中铠和内铠的铠装钢丝铰合方向相反；外铠的铰合角为21°，中铠的铰合角为18°，内铠的铰合角15°。

主电线7的电线绝缘套和副电线11的绝缘套材料均为聚乙烯，主电线7的电芯和副电线11的细电芯材料均为铜，外铠1，中铠2，内铠3的铠装钢丝采用的均为镀锌钢丝。

所述内层绝缘层8采用芳纶纤维增强复合材料，副电线11被内层绝缘层8包裹起来，使得副电线11结构紧凑，不松散，而且芳纶纤维具有极好的绝缘性和力学性能，在保证铠装脐带缆径向大小，尽可能的保护副电线11。

所述间隙填充用液体硅橡胶材料填充，液体硅橡胶材料主要由硅橡胶、交联剂和催化剂等组成，这里选用液体硅橡胶材料的双组份，将双组份按比例混合均匀进行填充，填充24小时后，会自行交联固化，形成一种类似橡胶状的可形变橡胶体，具有强度高、韧性好，无收缩、密封性好、高阻水，能够防止部件互相碰撞发生破损，防止海水渗入腐蚀重要部件，损坏部件。

外层绝缘层4是采用热塑性聚氨酯弹性体材料，具有密度小、抗张强度大、高韧性和高回弹性、耐磨、耐油、耐水性等特点，能使铠装脐带缆主体结构紧凑，不松散，能进一步隔绝海水，防止海水渗入铠装脐带缆主体内部导致部件受到损坏，而且外层绝缘层4与内铠3铠装层直接接触，可以防止因为摩擦造成铠装脐带缆主体内部受到损坏。

本发明设置三层铠装层是为了增强铠装脐带缆的强度、承重能力和抗弯疲劳寿命，相邻三层铠装层之间的铰合方向相反，且外铠1的铠装钢丝直径大于中铠2及内铠4的铠装钢丝直径，能够更加紧凑地在一起，能够使铠装效果更加好，增强铠装脐带缆的强度，这种复合结构能够承受比较大的横向变形。