一种舰船拖拽声呐用复合电缆的制作方法

1.本发明涉及用于舰船拖拽声呐用信号和动力传输复合电缆，具体涉及一种舰船拖拽声呐用复合电缆。


背景技术：

2.我国船舶工业的快速发展，将进一步拉动舰/船用电缆的市场需求。受船舶工作环境的影响，船舶上所使用的电缆基本上都是特种电缆，其中包括舰船拖拽声呐的专用电线电缆。
3.通常，舰船上使用的电缆主要有三种功能电缆：控制电缆、信号电缆、电力电缆，主要使用方式有分开式和复合式两种。目前，此几类功能电缆被分开独立使用，其占用空间大，布线繁杂，不合适在舰船这种空间小的场合上使用。
4.目前，国内普遍采用拖拽动力电缆替代舰船拖拽声呐用电缆来克服以上困难。通常，控制电缆一般为单独设置，该类电缆虽然能够满足在海下起到钢丝拖曳、电力供给作用，但是在耐海水腐蚀性、通信能力及抗干扰性要求等方面还是无法保障，特别是，钢丝经海水长期腐蚀之后会形成锈断，电缆的抗拉强度下降，在升降拖拽过程中，拖拽动力电缆容易断裂，导致末端连接器声呐脱落隐匿于海底无法找回，造成重大经济损失及重要事故。例如，据美国《军队时报》2021年12月2日报道，美军海军官证实，“卡尔-文森”号航母上的两家舰载机上周接连发生两起“a级”事故。其中一起是在进行反潜直升机的吊放声呐脱落，掉入太平洋无法回收。
5.因此，拖拽动力电缆的设计和制造难度较大，其中最为困难的是如何解决电缆钢丝耐海水腐蚀性的设计和电缆的控制信号和动力传输功能复合性结构设计的重要问题。而采用复合电缆，具有电缆整体重量轻、空间小和功能齐全等优势。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种舰船拖拽声呐用高强度复合电缆以及其中部分结构的制备方法，在保证符合电缆对末端耦接的动力系统设备的动力（例如电力）传输性能的前提下，同步增加对末端耦接声呐系统的控制信号和低压电力传输性能，在此基础上尤其采用锌铝合金镀层钢丝和编织涂覆层的设计，能够有效延长复合电缆的抗拉强度，保证了其机械刚性性能，尤其是使用具有耐海水腐蚀性的锌铝合金镀层钢丝抗拉元件，提高了复合电缆的安全性和实用性。
7.本发明的技术方案为：所述复合电缆从内层至外层依次同轴地分设有：中心填充线芯、金属屏蔽层、防潮层、内护层、钢丝加强层i、钢丝加强层ii和外护层,所述金属屏蔽层内包覆有彼此并行排列的控制线芯导体、控制线芯绝缘体、控制线对、中心填充线芯及回流线，所述控制线对内含有控制线芯导体和控制线芯绝缘体，中心填充线芯设于金属屏蔽层中央位置处以填充控制线对彼此的间隙，所述金属屏蔽层与防潮层之间设有动力线芯绝缘体，所述动力线芯绝缘体彼此被至少一动力线芯填充条填充。
8.作为一个优选实施方式，控制线芯导体、回流线、动力线芯导体采用满足gb/t 3956-2008中第六种镀锡铜导体。其有益效果是增加复合电缆的弯曲性能，不易受损，同时采用6种导体使用寿命更长。
9.作为改进，控制线芯绝缘体、动力线芯绝缘体、内护层均采用聚乙烯（pe）材料挤包而成。其有益效果是有效耐低温，能在-70℃的低温条件下使用不脆裂，不硬化；高度耐水性，能长期浸于水中，介电性能保持不变，适用于海底或水下电缆的绝缘和护套层；在一定海水压力、温度和湿度下，具有耐透气和耐透湿性，阻隔性能优越；同时可提高复合电缆的化学稳定性。
10.作为其中的优化方案，上述的控制线芯导体、控制线芯绝缘体、控制线对、中心填充线芯、回流线、金属屏蔽层可共同总成为本发明复合电缆的信号传输单元。其可被有效紧密集成在一起，有益效果是增加控制信号传输性能的同时，增强传输信号的抗干扰能力，这是由于回流线（屏蔽导体）、金属屏蔽层可有效减少回路间的相互串扰和外部干扰，同时回流线可以作为监视结构元件使用。
11.在此基础上叠加的方案是，动力线芯导体、动力线芯绝缘体、动力线芯填充条、防潮层、内护层共同构成此复合电缆的动力传输单元。其有益效果是动力芯线和填充条以中心填充线芯为圆心，疏绕在控制电缆单元外，保证了电缆的圆整度及稳固性，提高复合电缆的抗拉强度同时还减少了填充材料，显著节约成本。
12.在此基础上又叠加的方案是，所述钢丝加强层i、钢丝加强层ii、外护层共同构成所述复合电缆的拖曳单元，更有效地起到防护和抗拉伸效果。尤其是所述内护层、钢丝加强层i、钢丝加强层ii和外护层彼此紧密贴敷设置，从而显著减少设计空间和增加整体刚性。
13.作为改进，上述钢丝加强层i、钢丝加强层ii至少一者是采用高耐海水腐蚀的锌铝合金镀层钢丝，设置为双层正反向紧密疏绕钢丝阵列结构。因锌铝合金镀层在海水环境中可以对钢基体起到长期的保护作用。其有益效果是保持钢丝的抗拉强度，保证其机械性能，同时双层钢丝加强结构正反向疏绕可以使结构更加稳固，有效延长复合电缆的使用寿命。
14.其中：所述外护层可采用耐候性pe护套料挤包而成，具有耐海上气候老化的性能。
15.作为又一改进，所述金属屏蔽层是由重叠绕包的铝/塑复合带状体组成，其金属面层向回流线朝向，最小搭盖率大于等于20%。
16.作为再一改进，所述防潮层是采用非吸湿性的绕包材料重叠绕包形成，其绕包搭盖率大于等于30%。
17.在以上的优选实施方式中，所述控制线对采用不同颜色进行功能区分标识。其有益效果是颜色识别方便施工接线。或者在其中一些优选实施方式中，所述动力线芯绝缘体采用例如数字胶印进行功能区分标识。其有益效果是数字识别方便施工接线。
18.本发明的有益效果：（1）设计此复合电缆总成后，导体部分多采用镀锡铜导体，可防止铜线在高温潮湿时氧化、发黑，改善铜线的焊接性及铜线与绝缘之间的壁障作用。控制屏蔽电缆单元采用回流线加载金属屏蔽层可有效减少回路间的相互串扰和外部干扰，提高信号传输的抗干扰性；（2）其结构具备较佳柔性，兼具了信号、动力电力传输的复合性能，使电缆具有优越的弯曲性能和多功能复合特性。设计特殊的双层锌铝合金镀层钢丝便可具有更好的耐海
水腐蚀性，保证了其机械性能，提高了电缆的安全性，从而电缆的附加值进一步得到提升。该技术带来的有形效益和无形效益非常显著；（3）相比较于传统的拖拽动力电缆，具有功能齐全、占用空间小、拖拽安全、使用寿命长等特点。本发明舰船拖拽声呐用复合电缆可一次性制备成型，具有广阔的市场应用前景。该电缆具有如上所述的功能特性，所以适用于舰船和海上平台等特种装备场合实施。
附图说明
19.下面结合附图和实施方式对本专利作进一步说明。应当理解的是，本发明 提供的复合电缆是以一个最小单元来呈现，尤其是以横截面视图来更好说明举例，而这种复合电缆的长度可按照实际生产需要进行自由选择。其中图1是本发明高强度复合电缆结构的横截面示意图。
具体实施方式
20.如图1所示，在本发明舰船拖拽声呐用复合电缆的一种实施例中，一种舰船拖拽声呐用复合电缆，所述电缆从内层至外层依次分别设置了控制线芯导体1、控制线芯绝缘体2、控制线对3、中心填充线芯4、回流线5、金属屏蔽层6、动力线芯导体7、动力线芯绝缘体8、动力线芯填充9、防潮层10、内护层11、钢丝加强层i 12、钢丝加强层ii 13、耐候性外护层14。
21.其中，控制线芯导体1采用符合gb/t 3956-2008中的第六种镀锡铜导体，一方面第六种导体的单丝比第一、二、五种导体更细，柔软性好，也更容易弯曲，弯曲寿命更长。铜丝具有了一定的柔韧性，铜丝导体强度也会增加。另一方面，在铜丝镀锡之后，可提高铜丝的抗氧化能力，在高温高潮湿时不易氧化、发黑，同时可以改善铜丝的焊接性和铜丝与绝缘之间的壁障作用。
22.控制线芯绝缘体2由pe绝缘料通过挤出机挤压而成。采用可耐低温，化学稳定性好，特别是耐透湿性强的聚乙烯材料，且每芯绝缘应采用不同的颜色区别。
23.另外较佳地，控制线对3采用挤压工艺生产，结构为两根控制线芯绞对后并挤压一层pe护套，具有更好的纵向阻水性，采用具有耐低温，化学稳定性好，耐透湿性，硬度和强度较高，耐辐射性能强等特性的pe材料。中心填充线芯4用于填充电缆线芯之间的缝隙，使缆芯更稳固，更圆整。例如，中心填充线芯4可采用pe填充条。
24.在本发明 中提到的“阵列”是包含任何可用的编织结构、双绞、多绞线束所形成的连续间隔单元结构，例如可以通过对不同种类的金属丝线进行预定间隙地交错编织而形成网格结构，而网格结构在一定平面内能够重复延伸。就前文所述，复合线缆当采用此类网格结构编织时，线缆长度可能变化，但均具备最小的重复网格单元。
25.此外，“动力传输单元”、“信号传输单元”是指针对使用此复合线缆连接的末端为连接器声呐设备所需功能传输的线束、线芯等的外接总成，以及周围设备，在这些设备中包含线载模拟/数字信号的往复传输来驱动控制的控制总成，或者是例如需要低压供电来驱动高压电力系统的电力设备。
26.另外又优选地，回流线5选择阻抗与其两端接地电阻能够达到抑制电缆金属层工频感应过电压，并满足其截面最大暂态电流作用下的热稳定要求，其在图1示出的间隔排列配置方式同样能够保证此高强度复合电缆运行时在所述回流线5上产生的损耗最小，可作
为监视元件使用（当发生对外界短路或者没有绝缘电阻，可以说明外部护套受损有缺陷，屏蔽单元对地接线可以发现）。同样地，回流线5采用符合gb/t 3956-2008中的第六种镀锡铜导体。
27.在此基础上，回流线5外层包覆的金属屏蔽层6是由一根重叠绕包的铝/塑复合带状体组成，其中金属面层向内朝向，最小搭盖率不小于20%。
28.在以上优选例子里，动力线芯导体7也可采用符合gb/t 3956-2008中的第六种镀锡铜导体，一方面第六种导体的单丝直径比第一、二、五类导体更细，柔软性好，弯曲寿命更长，也更容易弯曲。而铜丝具有了一定的柔韧性，铜丝导体强度也会增加。另一方面在对铜丝镀锡处理之后，可提高铜丝的抗氧化能力，在高温高潮湿环境下不易氧化、发黑，同时可以改善铜丝的焊接性和铜丝与上述任何绝缘体之间的壁障作用。
29.同样地，动力线芯绝缘体8可由pe绝缘料通过挤出机挤压而成，且每芯绝缘体采用数字标识进行功能区别识别。
30.在以上优选例子里，动力线芯填充条9用于填充电缆线芯之间的缝隙，使缆芯更圆整，保证缆芯的抗拉强度。例如，动力线芯填充条9可采用pe填充条构成。
31.在此基础上，防潮层10是采用非吸湿性的绕包材料重叠绕包而成，通常可采用一层环保聚酯带，且绕包搭盖率不小于30%。内护层11应设计为挤包内衬层，不应粘屏蔽层和铠装层，也可采用pe材料制成。内护层11应设计为挤包内衬层，不应粘屏蔽层和铠装层，也可采用pe材料制成。
32.钢丝加强层i 12选用锌铝合金镀层钢丝，锌铝合金镀层在海水环境中可以对钢基体起到长期的保护作用，疏绕时内层钢丝右向设置。或者，钢丝加强层ii 13也选用锌铝合金镀层钢丝，锌铝合金镀层在海水环境中可以对钢基体起到长期的保护作用，疏绕时外层钢丝左向设置。在此基础上，耐候性外护套14选用耐候性pe护套料挤包而成。
33.在本发明舰船拖拽声呐用复合电缆的另一种实施例中，耐候性外护层14也可替代变化为纤维编织外护层14。此纤维编织外护层14为高强度聚酯纤维编织结构，显著增加刚性和抗拉伸性能，并涂覆一层硝化纤维漆，提高耐腐蚀性能。