Кабель грузонесущий комбинированный для подводного применения Российский патент 2021 года по МПК H01B11/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к конструкциям грузонесущих кабелей для подводного применения, предназначенных для подвижных подводных объектов морской техники.

Уровень техники

Известные ранее технические решения, например, кабель грузонесущий глубоководный комбинированный по КЖИБ.358619.486 ТУ, состоящий из наружной оболочки, выполненной из полиуретана, наложенной поверх сердечника, заполненного герметизирующим составом и содержащий: две экранированные силовые жилы; две экранированные пары с силовыми жилами; две симметричные экранированные пары передачи данных, скрученные вокруг силового элемента (троса), составленного из синтетических нитей, не обеспечивали должным образом решение задачи передачи радиосигналов в требуемом широком высокочастотном диапазоне и информационных сигналов с частотой до 100 МГц с сохранением электрических параметров (параметров передачи) при воздействии внешних факторов, в частности, не менее 5000 циклов перегибов через систему роликов с натяжением и гидростатического давления до 120 кгс/см².

Сущность изобретения

Решаемая задача состояла в разработке комбинированного высокочастотного гибкого кабеля с улучшенными эксплуатационными показателями.

Достигаемый изобретением технический результат состоит в повышении механической прочности в условиях подводного применения в условиях воздействия повышенного гидростатического давления до 120 кгс/см², повышении качества передаваемого сигнала в диапазоне частот до 18000 МГц по коаксиальным парам и в диапазоне частот до 100 МГц по симметричным парам.

Технический результат достигается тем, что комбинированный высокочастотный кабель для подводного применения содержит центральный силовой элемент, выполненный из синтетических высокомодульных нитей, вокруг упомянутого центрального силового элемента последовательно расположены: оболочка из полимерного материала, повив из симметричных пар, скрученных из изолированных токопроводящих жил, оболочка-заполнитель, общий экран, обмотка из водоблокирующей ленты, повив из коаксиальных пар и корделей-заполнителей и наружная оболочка, при этом каждая из упомянутых симметричных пар имеет оболочку из изоляционного полимерного материала, каждая из упомянутых коаксиальных пар имеет внутренний проводник, изоляцию внутреннего проводника, внешний проводник, экран и оболочку.

Технический результат достигается также тем, что синтетические высокомодульные нити имеют одинаковое натяжение, величина которого контролируется при изготовлении центрального силового элемента.

Технический результат достигается также тем, что содержит не менее восьми симметричных пар, которые имеют токопроводящие жилы, выполненные из медной проволоки и изоляцию, выполненную из изоляционного полимерного материала.

Технический результат достигается также тем, что отношение расстояния между токопроводящими жилами в каждой симметричной паре к радиусу токопроводящей жилы находится в определенном диапазоне.

Технический результат достигается также тем, что шаг скрутки симметричных пар имеет определенное значение, позволяющее обеспечить стойкость к перегибам через систему роликов и изгибу требуемого радиуса.

Технический результат достигается также тем, что поверх повива симметричных пар наложена изоляционная оболочка-заполнитель, внедренная в пространство между оболочками симметричных пар.

Технический результат достигается также тем, что общий экран выполнен в виде оплетки из нитей и медных проволок, или проволок.

Технический результат достигается также тем, что содержит не менее восьми коаксиальных пар, каждая из которых имеет внутренний проводник из медной или медной посеребренной проволоки, изоляцию внутреннего проводника, выполненную в виде обмотки лентами из пористого фторопласта, наложенными спирально с перекрытием, внешний проводник выполнен из медной или медной посеребренной ленты, экран выполнен в виде оплетки из медных или медных посеребренных проволок, оболочка выполнена из фторопласта.

Технический результат достигается также тем, что кордели-заполнители выполнены из изоляционного полимерного материала, при этом повив коаксиальных пар и корделей-заполнителей наложен поверх общего экрана и обмотки из водоблокирующей ленты с шагом скрутки, позволяющим обеспечить стойкость к перегибам через систему роликов и изгибу требуемого радиуса.

Технический результат достигается также тем, что наружная оболочка выполнена из термопластичного полимерного материала (например, полиуретана), заполняющего промежутки между коаксиальными парами и корделями-заполнителями.

Перечень фигур чертежей

На Фиг. 1 показан поперечный разрез кабеля.

Сущность изобретения

Техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором показан кабель в разрезе.

Кабель грузонесущий комбинированный для подводного применения содержит центральный силовой элемент 1, покрытый оболочкой 2, вокруг которого наложен повив из симметричных пар (СП), состоящих из токопроводящей жилы 3 и изоляции 4; каждая из СП заключена в оболочку 5, поверх повива СП концентрично наложены: заполняющая оболочка 6, общий экран 7, обмотка водоблокирующей лентой 8, повив из коаксиальных пар (состоящих из внутреннего проводника 9, изоляции внутреннего проводника 10, внешнего проводника 11, экрана 12 и оболочки 13) и корделей-заполнителей 14, защитная наружная оболочка 15.

Кабель содержит не менее восьми коаксиальных пар и не менее восьми симметричных пар.

Для обеспечения волнового сопротивления 100 Ом на частоте 100 МГц отношение расстояния межу токопроводящими жилами в каждой симметричной паре к радиусу токопроводящей жилы находится в диапазоне от 1,71 до 1,86.

Повив СП наложен поверх центрального силового элемента с шагом скрутки, позволяющим обеспечить стойкость к перегибам через систему роликов и изгибу требуемого радиуса (например, для обеспечения стойкости к изгибу радиусом 150 мм шаг скрутки должен быть не более 80 мм).

Повив из корделей-заполнителей 14 и коаксиальных пар (состоящих из элементов 9-13) наложен поверх общего экрана и обмотки из водоблокирующей ленты с шагом скрутки, позволяющим обеспечить стойкость к перегибам через систему роликов и изгибу требуемого радиуса (например, для обеспечения стойкости к изгибу радиусом 150 мм шаг скрутки должен быть не более 160 мм).

При изготовлении кабеля используют известные материалы, выпускаемые в промышленном масштабе. В технологическом процессе изготовления кабеля грузонесущего комбинированного для подводного применения применяют стандартное технологическое оборудование.

Технология изготовления сводится к следующему. Наложение оболочки 2 на центральный силовой элемент 1, изоляции 4 на токопроводящие жилы 3, заполняющей оболочки 6, защитной наружной оболочки 15 осуществляют на стандартном экструзионном оборудовании. Скрутку изолированных токопроводящих жил осуществляют на оборудовании, относящемся к классическому типу машин однонаправленной скрутки, в состав которой входит лентообматывающее устройство, обеспечивающее, в том числе, обмотку скрученной заготовки кабеля водоблокирующей лентой 8.

Требуемые параметры кабеля достигаются за счет совокупности применяемых материалов, соблюдения конструктивных размеров элементов кабеля и соотношений между ними, технологии изготовления.

Кабель, в соответствии с изобретением, обладает следующими эксплуатационными и функциональными характеристиками:

- стойкость к воздействию повышенного внешнего гидростатического давления 80 кгс/см² (рабочее) и 120 кгс/см² (испытательное);

- стойкость к воздействию повышенной и пониженной температуры среды: от минус 50°С до плюс 85°С;

- стойкость к многократным перегибам через систему роликов радиусом не более 200 мм - 5000 циклов;

- стойкость к изгибу с радиусом 150 мм;

- стойкость к воздействию горюче-смазочных материалов;

- электрические параметры коаксиальных пар при приемке и поставке:

• волновое сопротивление - 50±3 Ом.

• коэффициент стоячей волны в диапазоне частот от 200 до18000 МГц - не более 1,69.

• коэффициент затухания:

не более 0,65 дБ/м на частоте 2000 МГц;

не более 0,90 дБ/м на частоте 4000 МГц;

не более 1,30 дБ/м на частоте 8000 МГц;

не более 1,60 дБ/м на частоте 12000 МГц;

не более 2,20 дБ/м на частоте 18000 МГц;

- электрические параметры симметричных пар при приемке и поставке:

• волновое сопротивление на частоте 100 МГц - 100±10 Ом;

• коэффициент затухания, пересчитанный на длину 100 м и температуру 20°С, на частоте 100 МГц - не более 27 дБ;

• омическая асимметрия изолированных токопроводящих жил в паре на длине 100 м - не более 2%;

• электрическое сопротивление токопроводящих жил, пересчитанное на длину 1 км и температуру 20°С - не более 95 Ом;

• электрическое сопротивление изоляции жил, пересчитанное на длину 1 км и температуру 20°С - не менее 5000 МОм.

Изобретение обеспечивает высокую механическую прочность и эксплуатационные показатели (коэффициент стоячей волны коаксиальных пар; волновое сопротивление и коэффициент затухания коаксиальных и симметричных пар и др.) и их сохранение при воздействии внешних факторов, в частности, не менее 5000 циклов перегибов через систему роликов радиусом не более 200 мм с натяжением до 200 кг и гидростатического давления до 120 кгс/см², в том числе в температурном диапазоне от минус 50°С до плюс 70°С.

Устойчивость к повышенному растягивающему усилию кабеля грузонесущего комбинированного для подводного применения обеспечивает центральный силовой элемент из синтетических высокомодульных нитей, обладающих хорошо сбалансированными физическими и химическими свойствами, а также укладка этих нитей в единый силовой элемент с одинаковым натяжением для каждой нити.

Устойчивость к повышенному внешнему гидростатическому давлению достигается минимизацией воздушных полостей за счет применения оболочки-заполнителя поверх повива из симметричных пар и наружной оболочки, заполняющей промежутки между коаксиальными парами и корделями-заполнителями.

Стойкость к многократным перегибам через систему роликов и изгибам обеспечивается определенным шагом скрутки элементов кабеля: симметричных и коаксиальных пар.

Требуемые параметры передачи симметричных пар обеспечиваются, в частности, определенным отношением расстояния между проводниками к радиусу токопроводящих жил.

Изобретение относится к кабельной технике. Кабель содержит центральный силовой элемент 1, покрытый оболочкой 2, вокруг которого скручены симметричные пары, состоящие из токопроводящей жилы 3 и изоляции 4. Каждая симметричная пара заключена в оболочку 5. Поверх повива симметричных пар концентрично наложены: заполняющая оболочка 6, общий экран 7, обмотка водоблокирующей лентой 8, повив из коаксиальных пар (состоящих из внутреннего проводника 9, изоляции внутреннего проводника 10, внешнего проводника 11, экрана 12 и оболочки 13) и корделей-заполнителей 14, защитная наружная оболочка 15. Технический результат: расширение функциональных параметров, повышение рабочего диапазона частот, повышение прочности. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Кабель грузонесущий комбинированный для подводного применения, содержащий центральный силовой элемент, выполненный из синтетических высокомодульных нитей, вокруг упомянутого центрального силового элемента последовательно расположены: оболочка из полимерного материала, повив из симметричных пар изолированных токопроводящих жил, оболочка-заполнитель, общий экран, обмотка из водоблокирующей ленты, повив из коаксиальных пар и корделей-заполнителей и наружная оболочка, при этом каждая из упомянутых симметричных пар имеет оболочку из изоляционного полимерного материала, каждая из упомянутых коаксиальных пар имеет внутренний проводник, изоляцию внутреннего проводника, внешний проводник, экран и оболочку.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что синтетические высокомодульные нити имеют одинаковое натяжение, величина которого контролируется при изготовлении центрального силового элемента.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что содержит не менее восьми симметричных пар, которые имеют токопроводящие жилы, выполненные из медной проволоки и изоляцию, выполненную из полиэтилена.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что отношение расстояния между токопроводящими жилами в каждой симметричной паре к радиусу токопроводящей жилы находится в диапазоне от 1,71 до 1,86.

5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что шаг скрутки симметричных пар не превышает 80 мм.

6. Кабель по п.1, отличающийся тем, что оболочка-заполнитель выполнена из Сэвилена.

7. Кабель по п.1, отличающийся тем, что общий экран выполнен в виде оплетки из медных проволок и синтетических нитей.

8. Кабель по п.1, отличающийся тем, что содержит не менее восьми коаксиальных пар, каждая из которых имеет внутренний проводник из медной или медной посеребренной проволоки, изоляция внутреннего проводника выполнена в виде обмотки лентами из пористого фторопласта, наложенными спирально с перекрытием, внешний проводник выполнен из медной или медной посеребренной ленты, экран выполнен в виде оплетки из медных или медных посеребренных проволок, оболочка выполнена из фторопласта.

9. Кабель по п.1, отличающийся тем, что кордели-заполнители выполнены из полиэтилена, при этом коаксиальные пары и кордели-заполнители скручены вокруг сердечника с шагом скрутки, позволяющим обеспечить стойкость к перегибам через систему роликов и изгибу требуемого радиуса.

10. Кабель по п.1, отличающийся тем, что наружная оболочка выполнена из термопластичного полиуретана.