專利名稱：耐撓曲高柔性漂浮電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳輸電纜，尤其涉及一種可漂浮或者懸浮在水中的 電纜。
背景技術(shù)：
在水下探測、打撈等領(lǐng)域，需要用電纜將電力和指令信號等傳輸?shù)剿?機器和設(shè)備，由于常規(guī)電纜的總體密度遠(yuǎn)大于水，這些傳輸電纜的自重導(dǎo)致 其下沉，當(dāng)設(shè)備和裝置在水下很深時，電纜很長，其下沉力將導(dǎo)致岸基或船 舶上的電纜聯(lián)結(jié)處斷裂或甚至導(dǎo)致電纜本身斷裂。同時水下設(shè)備在移動時， 由于下沉電纜與水底地表之間的摩擦，使設(shè)備移動困難，且容易導(dǎo)致電纜外 護套破裂，引起水下漏電和信號失真等事故。要使普通電纜不下沉，早期主 要依靠外部漂浮物使電纜漂浮于水面。如何降低電纜在水中的下沉力，使電纜無需借助于任何外部漂浮物，即 可克服自重而在水面漂浮或在水中自由懸浮，即開發(fā)所謂"漂浮電纜"，是 水下、水面設(shè)備應(yīng)用中必須解決的關(guān)鍵問題。漂浮電纜即在電纜中置入比重較小的"漂浮芯組"或"發(fā)泡體"，從而使電纜 的整體比重小于或接近于水。該類電纜用于水上作業(yè)的動力裝置或探測裝置 時，可以直接漂浮在水上，外表清晰可見，便于維護；用于潛艇、掃雷艇的 拖曳電纜或海底探測的連接電纜時，則可使其自由懸浮于水中。漂浮電纜在軍事上的應(yīng)用首推潛艇，潛艇上使用拖曳浮力天線和拖曳浮 標(biāo)天線兩種專用天線來接收和發(fā)射信號。拖曳浮力天線以及拖曳浮標(biāo)天線的 拖曳電纜就是漂浮電纜，拖曳漂浮電纜的長度達(dá)500米。潛艇還有主要由漂 浮電纜組成的拖曳線列陣聲納，用于監(jiān)聽、監(jiān)視其他潛艇和水面艦艇。水面 艦艇也必須用到漂浮電纜，其拖曳線列陣聲納即是將水聽器鑲嵌在漂浮電纜 上形成的線列陣，由拖曳漂浮電纜拖在艦艇尾后水中，其總長度達(dá)1000至2000米，主要用于遠(yuǎn)程測聽潛艇噪聲，以及進行監(jiān)視、測向和識別，從而提高水 面艦艇反潛搜索能力。掃雷艇也需要用到漂浮電纜，其艇后的拖曳漂浮電纜3上安裝有各種產(chǎn)生聲壓、磁場以及水壓感應(yīng)的掃雷具，掃雷時遠(yuǎn)離艇體產(chǎn)生聲壓、磁場以及水壓變化從而引爆水雷。
民用方面，在水面以下1000米至6000米處工作的水下機器人，依靠高
強度的漂浮復(fù)合電纜，在其與母船之間提供電力以及控制信號和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸。海洋鉆探、石油平臺、海洋地震勘探以及海洋發(fā)電等領(lǐng)域也需要大量的漂浮電纜。游泳池、自來水廠以及其他水下場所的自動清污/清理設(shè)備等需要漂浮電纜提供電力支持以及信號指令?？傊‰娎|在軍民兩方面
都有巨大的市場需求，據(jù)不完全統(tǒng)計，年需求量約10萬公里，價值30至50億元人民幣，并每年以12%左右的速度增長。
漂浮電纜是一種特種電纜，國內(nèi)天津609電纜有限公司、江蘇友誠友誼線纜有限公司以及鄭州電纜集團等公司進行了開發(fā)和小批量試產(chǎn)，分別用于海底電纜埋設(shè)機、水上作業(yè)動力裝置及探測裝置、非接觸式電磁掃(水)雷艇等。隨著海洋開發(fā)、各種水面/水下作業(yè)的日漸增多，以及海上風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等技術(shù)的發(fā)展，漂浮電纜市場容量將迅速擴大，越來越多的電線電纜工廠加入了研制和生產(chǎn)該類電纜的行列。
這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品大多采用在電纜中心或線芯與護套之間植入發(fā)泡聚乙烯/聚丙烯的方法進行制造，這樣的漂浮電纜柔韌性差，彎曲曲率半徑大，操作性差；對于需要頻繁收放以及小范圍來回移動的場合，其頻繁扭曲及其與船體、堤岸或電纜周邊硬物之間的刮擦，導(dǎo)致電纜過早破損，從而降低使用壽命。
對于漂浮電纜來說，除應(yīng)符合普通軟電纜承受拉伸和頻繁彎曲等性能要求外，關(guān)鍵是電纜必須漂浮在水面上，即電纜的整體密度應(yīng)小于1.0g/ cm3。眾所周知，金屬導(dǎo)體、絕緣體和護套材料的密度決定了普通軟電纜的整體密度， 一般電纜的整體密度都大于1.0g/cm3，而且隨電纜截面積的增大呈上升趨勢。另外，漂浮電纜的工作電壓雖不高，但工作電流較大，對絕緣和護套的要求較高，因此不能盲目減小絕緣層和護套層的密度，否則會導(dǎo)致絕緣和護套的物理機械性能下降，影響電纜的總體性能。所以降低電纜的總體密度，主要通過在電纜內(nèi)部加入密度較小的材料即所謂的"漂浮芯組"來實現(xiàn)。
最早的漂浮電纜可能要數(shù)美國AT&T為美國海軍潛艇研制的以空氣為漂浮芯組，以橡膠為外護層的漂浮電纜，其漂浮芯組為增強橡膠所包裹的氣囊，電纜規(guī)則地排列在漂浮芯組兩邊或四周，當(dāng)氣囊充滿空氣時，電纜即可漂浮(見
圖l)，該漂浮電纜包括有增強纖維ll、橡膠層12、導(dǎo)電線芯53、空氣腔14。后來，德國Kabelwerke公司以及美國Babcock & Wilcox公司相繼開發(fā)的用半硬質(zhì)泡沬塑料作為外護層兼提供浮力的漂浮電纜，曾在很長一段時間內(nèi)是漂浮電纜的主要形式；我國上海一海物探設(shè)備廠曾采用在電纜上添加浮標(biāo)的方法生產(chǎn)漂浮電纜。但目前最常見的"漂浮芯組"為沿電纜軸向伸展的若干空氣腔(見圖2A)，其包括導(dǎo)體21、絕緣層22、填充層23、外護層24及空氣腔25，或沿電纜軸向伸展的若干聚乙烯或聚丙烯發(fā)泡體(見圖2B)，其包括導(dǎo)體31、絕緣層32、填充層33、繞包層34、發(fā)泡層35、外護層36。這種結(jié)構(gòu)的漂浮電纜可實現(xiàn)水面漂浮或水中自由懸浮，缺點是剛性較大，柔韌性差，抗撓曲性能差，不能靈活隨水下機器或設(shè)備自由扭轉(zhuǎn)或撓曲，給水下信息傳遞和電力輸送帶來不便；其發(fā)泡體之間或空氣腔之間容易滲水，給電纜帶來破壞性影響。最新技術(shù)文獻指出，漂浮電纜發(fā)展的新動向是用熱塑性彈性體作為內(nèi)外護套并以對外護套層進行發(fā)泡以實現(xiàn)漂浮(其基本結(jié)構(gòu)見圖3)，其包括導(dǎo)體41、絕緣層42、內(nèi)護套層43、發(fā)泡層44。這種結(jié)構(gòu)的漂浮電纜具有良好的綜合性能，但發(fā)泡層直接作為外護套，表面十分粗糙，發(fā)泡層容易破泡滲水導(dǎo)致自重增加進而破損，影響壽命，同時其與水及其他物體之間的摩擦阻力較大，不利于電纜的移動和收放。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的漂浮電纜不耐撓曲、柔韌性差、彎曲曲率半徑大、不易操作、容易破泡滲水等問題，提供一種撓曲性能好、柔韌性好、彎曲曲率半徑小、容易操作、適合頻繁彎曲、經(jīng)常收放使用的耐撓曲高柔性漂浮電纜。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出以下技術(shù)方案 一種耐撓曲高柔性漂浮電纜，其包括一線芯組、 一繞包層、 一漂浮芯組、 一外包層，該繞包層纏繞在該線芯組的外部;每根線芯包括一導(dǎo)體、 一絕緣層，該絕緣層包覆在該導(dǎo)體的外部，該絕緣層是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性
彈性體制成的；該漂浮芯組包覆在該繞包層的外部，該漂浮芯組是一發(fā)泡層，其是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體制成的；該外包層
包覆在該漂浮芯組的外部，該外包層是用改性熱塑性聚氨酯彈性體或改性尼龍制成的。
優(yōu)選地，該發(fā)泡層的每一個泡孔均為閉孔結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，該導(dǎo)體用鍍錫軟銅絲絞合而成。
優(yōu)選地，該耐撓曲高柔性漂浮電纜還包括一填充層，該填充層被填充在該繞包層和線芯之間。
本實用新型具有以下有益效果以氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體(SEBS)為絕緣，以絞合鍍錫軟銅線作為線芯，易于彎曲；以SEBS熱塑性彈性體為發(fā)泡主體材料，與聚乙烯或聚丙烯發(fā)泡體以及其他形式的"漂浮芯組"相比，柔韌性好，耐撓曲性大幅提高；用高分子材料包覆低沸點物理發(fā)泡材料，再與SEBS熱塑性彈性體混合共擠出發(fā)泡，發(fā)泡層的每一個泡孔均為閉孔結(jié)構(gòu)，密度小、彈性回復(fù)性能好，同時具有很好的防水功能;采用雙層共擠技術(shù)，在發(fā)泡層外包覆改性TPU或改性尼龍的光滑護套層，提高了表面硬度以及電纜的機械強度，同時降低其與水或其他物體之間的摩擦，減小電纜的磨損。


圖1是現(xiàn)有的以空氣為漂浮芯組以橡膠為外護層的漂浮電纜的橫截面圖。圖2A是現(xiàn)有的"漂浮芯組"為沿電纜軸向伸展的若干空氣腔的漂浮電纜的橫截面圖。
圖2B是現(xiàn)有的"漂浮芯組"為沿電纜軸向伸展的若干聚乙烯或聚丙烯發(fā)泡體的漂浮電纜的橫截面圖。
圖3是現(xiàn)有的用熱塑性彈性體作為內(nèi)外護套并以對外護套層進行發(fā)泡以實現(xiàn)漂浮的漂浮電纜的橫截面圖。
圖4是本實用新型耐撓曲高柔性漂浮電纜的橫截面圖。
具體實施方式
6請參閱圖4，本實用新型提出一種耐撓曲高柔性漂浮電纜，其包括一線芯
組5、 一繞包層6、 一填充層7、 一漂浮芯組8、 一外包層9。該線芯組5包括一導(dǎo)體52、 一絕緣層54。該導(dǎo)體52用鍍錫軟銅絲絞合而成。
該絕緣層54包覆在該導(dǎo)體52的外部，其是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)熱塑性彈性體制成，該材料柔韌性和回彈性倶優(yōu)。
該繞包層6纏繞在該線芯組5的外部。
該填充層7被填充在該繞包層6和線芯組5之間。
該漂浮芯組8包覆在該繞包層6的外部，該漂浮芯組8是一發(fā)泡層，其用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)熱塑性彈性體制成。該發(fā)泡層的每一個泡孔均為閉孔結(jié)構(gòu)。
該外包層9包覆在該漂浮芯組8的外部，該外包層9是用改性熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)或改性尼龍制成的。
本實用新型漂浮電纜采用雙層共擠出技術(shù)，在發(fā)泡層外包覆改性SEBS熱塑性彈性體或改性TPU或改性尼龍的光滑外包層9，總體密度略小于1.0g/cm3，可在水面漂浮或在水中自由懸浮的特種電纜，用于潛艇拖曳天線、掃雷艇拖曳電纜以及水下機器人、海洋探測裝置等領(lǐng)域，具有"柔韌性好、耐撓曲、重量輕、耐腐蝕、阻力小"等特點。
本實用新型漂浮電纜具有以下技術(shù)優(yōu)點
1) 以SEBS熱塑性彈性體為絕緣，以絞合鍍錫軟銅線作為線芯，易于彎曲。
2) 以SEBS熱塑性彈性體為發(fā)泡主體材料，與聚乙烯或聚丙烯發(fā)泡體以及其他形式的"漂浮芯組"相比，柔韌性好，耐撓曲性大幅提高。
3) 用高分子材料包覆低沸點物理發(fā)泡劑，再與SEBS熱塑性彈性體混合共擠出發(fā)泡，發(fā)泡層的每一個泡孔均為閉孔結(jié)構(gòu)，密度小、彈性回復(fù)性能好，同時具有很好的防水功能。
4) 采用雙層共擠技術(shù)，在發(fā)泡層外包覆改性TPU或改性尼龍的光滑護套層，提高了表面硬度以及電纜的機械強度，同時降低其與水或其他物體之間的摩擦，減小電纜的磨損。
本實用新型耐撓曲高柔性漂浮電纜，采用柔韌性和回彈性倶優(yōu)的氫化苯
乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)熱塑性彈性體為絕緣層54和漂浮芯組8 (發(fā)泡層)的基本原料，克服了現(xiàn)有漂浮電纜剛性大、撓曲困難等技術(shù)難點；用改性熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)或改性尼龍制成外包層9，使電纜具有更高的表面硬度、更好的機械強度并減少在水中的運動阻力；采用雙層共擠出技術(shù)，增強外包層9與漂浮芯組8的結(jié)合力，防止頻繁撓曲中分層。該電纜適用于各種水面/水下作業(yè)環(huán)境中的電力傳輸、信號控制和通訊，可滿足使用過程中的頻繁彎曲、防水、防摩擦破損等要求。該電纜結(jié)構(gòu)新穎，技術(shù)先進，具有極強的市場競爭優(yōu)勢。
8
權(quán)利要求1、一種耐撓曲高柔性漂浮電纜，其包括一線芯組、一繞包層、一漂浮芯組、一外包層，該繞包層纏繞在該線芯組的外部，其特征在于每根線芯包括一導(dǎo)體、一絕緣層，該絕緣層包覆在該導(dǎo)體的外部，該絕緣層是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體制成的；該漂浮芯組包覆在該繞包層的外部，該漂浮芯組是一發(fā)泡層，其是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體制成的；該外包層包覆在該漂浮芯組的外部，該外包層是用改性熱塑性聚氨酯彈性體或改性尼龍制成的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐撓曲高柔性漂浮電纜，其特征在于該發(fā)泡層的每一個泡孔均為閉孔結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐撓曲高柔性漂浮電纜，其特征在于該導(dǎo)體用鍍錫軟銅絲絞合而成。 -
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的耐撓曲高柔性漂浮電纜，其特征在于該耐撓曲高柔性漂浮電纜還包括一填充層，該填充層被填充在該繞包層和線芯之間。
專利摘要一種耐撓曲高柔性漂浮電纜，其包括一線芯組、一繞包層、一漂浮芯組、一外包層；每根線芯包括一導(dǎo)體和一絕緣層，該絕緣層包覆在該導(dǎo)體的外部，該絕緣層是用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體制成的；該繞包層纏繞在該線芯組的外部；該漂浮芯組包覆在該繞包層的外部，該漂浮芯組是一發(fā)泡層，其用氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體制成；該外包層包覆在該漂浮芯組的外部，該外包層是用改性熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)或改性尼龍制成的。該耐撓曲高柔性漂浮電纜，耐撓曲性能好、柔韌性好、彎曲曲率半徑?。蝗菀撞僮?、適合頻繁彎曲、經(jīng)常收放使用。
文檔編號H01B3/44GK201408586SQ20092013168
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者張文凱, 峰 林, 肖望東 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院;深圳市源邦科技有限公司