[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010428293.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111679383A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳大勇;商慶亮;蔣寅;胡志杰;許偉;黃偉;卞寧;歲增威;包葉揚(yáng);王起航;魏東成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中航寶勝海洋工程電纜有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/44
• 分類號(hào): G02B6/44;H01B11/22
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 周青;許春光

1.一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，該纜芯包括光單元(4)，其特征是，所述光單元的外圍設(shè)有內(nèi)增強(qiáng)層，該內(nèi)增強(qiáng)層由若干Z形鋼絲(5)絞合在光單元外圍構(gòu)成，所述內(nèi)增強(qiáng)層的間隙里填充阻水膠(6)，該內(nèi)增強(qiáng)層的外圍包覆有饋電銅管(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，所述饋電銅管外圍依次擠包有半導(dǎo)電層(9)、絕緣層(10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，所述饋電銅管與半導(dǎo)電層之間擠包有粘結(jié)層(8)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，所述光單元由包含光纖(1)和纖膏(2)的不銹鋼管(3)構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，所述Z形鋼絲的所有倒角均為圓弧倒角。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，每根Z形鋼絲的橫截面均由相互錯(cuò)開的外圓弧段(5-1)、內(nèi)圓弧段(5-2)構(gòu)成，外圓弧段、內(nèi)圓弧段高度相等。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯，其特征是，所述外圓弧段相對(duì)于內(nèi)圓弧段錯(cuò)開的部分與所述內(nèi)圓弧段相對(duì)于外圓弧段錯(cuò)開的部分，兩者的錐角相等。

8.一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

1)制作光單元

將經(jīng)過切邊處理后的不銹鋼帶通過成型模具縱包成管狀，采用激光焊接設(shè)備焊接成無縫不銹鋼管；

在焊接的同時(shí)，光纖通過導(dǎo)纖模具與纖膏一起進(jìn)入成型后的不銹鋼管內(nèi)；

對(duì)成型后的不銹鋼管進(jìn)行連續(xù)縮徑拉拔，同時(shí)獲得合理均勻的光纖余長(zhǎng)；

2)制作內(nèi)增強(qiáng)層

根據(jù)纜芯拉斷力的指標(biāo)要求，確定Z形鋼絲的尺寸與數(shù)量；

采用籠式絞線設(shè)備將Z形鋼絲通過束線模具的管控，緊密地絞合在光單元的周圍，形成Z形鋼絲內(nèi)增強(qiáng)層；由于Z形鋼絲相互閉鎖的特性，絞線設(shè)備的鋼絲放線架設(shè)置為非退扭模式；

在Z形鋼絲的絞合過程中，將液態(tài)阻水膠噴淋在光單元和Z形鋼絲上，使內(nèi)增強(qiáng)層鋼絲的間隙里填充阻水膠，經(jīng)過一段時(shí)間后，阻水膠轉(zhuǎn)化成凝膠狀態(tài)；

3)制作饋電銅管

Z形鋼絲絞合后進(jìn)入氬弧焊造管設(shè)備；經(jīng)過切邊處理后的銅帶通過成型模具縱包在Z形鋼絲周圍呈管狀，將其焊接成無縫銅管；

然后對(duì)焊接后的無縫銅管進(jìn)行縮徑拉拔，使無縫銅管緊密地包裹在Z形鋼絲的周圍，從而產(chǎn)生足夠的結(jié)合力；

4)擠包粘結(jié)層、半導(dǎo)電層、絕緣層

饋電銅管外先采用擠塑機(jī)擠包一層粘結(jié)層，粘結(jié)料采用低密度聚乙烯和乙烯丙烯酸共聚物的混合物；

粘結(jié)層外同樣用擠塑機(jī)擠包一層半導(dǎo)電層，半導(dǎo)電層采用聚烯烴高分子材料和超導(dǎo)電炭黑的混合物；

半導(dǎo)電層外部再用擠塑機(jī)擠包一層絕緣層，絕緣料采用高密度聚乙烯。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯的制備方法，其特征是，Z形鋼絲中，外圓弧段與內(nèi)圓弧段重疊的部分，其錐角為α₁；所述外圓弧段相對(duì)于內(nèi)圓弧段錯(cuò)開的部分，其錐角為α₂；所述內(nèi)圓弧段相對(duì)于外圓弧段錯(cuò)開的部分，其錐角為α₃；

所述Z形鋼絲數(shù)量n的計(jì)算：

其中，α₁、α₂、α₃單位是°；α₂＝α₃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高強(qiáng)度耐側(cè)壓、耐沖擊的海底光纜纜芯的制備方法，其特征是，計(jì)算Z形鋼絲的總拉斷力F_rts：

1)計(jì)算Z形鋼絲的總截面積S_Z：

S_Z＝[π(D₀+t)t-0.858r²n]k₁；

其中，S_Z單位mm²；D₀為光單元外徑，單位mm；t為Z形鋼絲的高度，單位mm；r為Z形鋼絲圓弧倒角的半徑，單位mm；k₁為修正系數(shù)，取0.95；

2)計(jì)算Z形鋼絲的總間隙面積S₁(單位mm²)：

S₁＝π(D₀+t)t-S_z；

3)計(jì)算Z形鋼絲的總拉斷力F_rts：

其中，F(xiàn)_rts單位kN；σ為Z形鋼絲的抗拉強(qiáng)度，單位N/mm²，磷化鋼絲抗拉強(qiáng)度取2200N/mm²；k₂為修正系數(shù)，取0.9；λ為Z形鋼絲的絞入系數(shù)，λ取1.015。