一種饋電深海光纜的製作方法

2023-06-29 23:55:56

本發明屬於海纜技術領域，具體涉及一種饋電深海光纜。

背景技術：

海底光纜是線纜產品「大家族」中技術含量最高、製造難度最大、應用環境最複雜的高端品種，已經應用鋪設水深最深達8000米，具有大容量、高可靠傳輸性能等特點，主要用於跨洋洲際通信、國防通信、海洋勘探和監測網絡建設。目前常見的深海光纜存在以下不足：

①、阻水材料填充難度大，很難飽滿的填充，以及海水本身對常規阻水材料的影響，造成纜的縱向阻水能力差，一旦光纜在使用過程中發生斷裂，需要維修的的長度大，維修時間長；

②、抗衝擊力、抗壓扁性能差，纜芯機械拉伸性能不足，不能滿足深海的布放及回收張力需求，不能直接適用於深海的水深環境；

③、纜的徑向阻水能力差，製造過程中容易出現銅帶邊緣翹起，從而對護套層造成破壞，降低海纜的絕緣性能；

④、光單元外縱包銅帶加外護層作為纜芯，由於沒有內層鎧裝保護使得生產過程中極易造成纜芯的扭轉，對海底光纜的核心單元-光纖形成較大風險。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種饋電深海光纜，提升海纜的抗衝擊力、抗壓扁力、和機械拉伸性能，以及提升海纜的縱向阻水性能和徑向阻水性能，降低海纜的製造成本和維修成本，減少製造過程中對光纖的損傷，提高海纜的絕緣性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種饋電深海光纜，包括光單元、絞合在光單元外側的鎧裝層、包覆在鎧裝層外側的饋電層、包覆在饋電層外側的絕緣層，其特徵在於：所述鎧裝層包括內絞層和外絞層，所述內絞層絞合在光單元外側，所述外絞層絞合在內絞層外側，所述饋電層包覆在外絞層外側；

所述內絞層具有若干根第一絞合金屬絲，所述外絞層具有若干根第二絞合金屬絲和第三絞合金屬絲，所述第二絞合金屬絲和第三絞合金屬絲依次交替設置，所述第三絞合金屬絲的絲徑小於第二絞合金屬絲的絲徑；

若干根第一絞合金屬絲絞合在光單元外側，所述第二絞合金屬絲和第三絞合金屬絲間隔的絞合在第一絞合金屬絲上，所述第三絞合金屬絲絞合在第二絞合金屬絲上；

所述第一絞合金屬絲、第二絞合金屬絲、第三絞合金屬絲三者的絞合節距相同，絞合方向相同。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述饋電層為鋁管，所述鋁管由鋁帶成型、經氬弧焊焊接而成。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述鋁帶成型為鋁管的步驟如下：

s1、在線清洗：卷繞鋁帶放帶後，進行在線清洗，去氧化和去除鋁帶上的雜質；

s2、成型：將在線清洗後的鋁帶成型為管狀結構；

s3：焊接：鋁帶成型為管狀結構後，採用氬弧焊焊接管狀結構的連接縫，形成鋁管；

s4：鋁管拉拔：採用拉拔工藝對焊接後的鋁管進行過拉拔，使得鋁管的外徑小於鎧裝層的外徑和兩倍鋁帶厚度之和，過拉拔後的鋁管形成所述饋電層。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述第一絞合金屬絲、第二絞合金屬絲、第三絞合金屬絲之間的縫隙處填充有阻水材料。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述阻水材料包括重量百分比為80％～90％的可乳化多元醇、重量百分比為10％～20％的聚合物增塑劑。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括第一絞合金屬絲、第二絞合金屬絲、第三絞合金屬絲三者均為磷化鋼絲。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述第二絞合金屬絲的絲徑小於第一絞合金屬絲的絲徑。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述光單元包括光纖、包覆在光纖外側的不鏽鋼管，所述光纖和不鏽鋼管之間的間隙填充有纖膏。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述饋電層和絕緣層之間還設有粘接層。

本發明的一個較佳實施例中，進一步包括所述絕緣層為聚乙烯絕緣層。

本發明的有益效果是:

其一、採用三種不等絲徑的絞合金屬絲雙層絞合形成保護光單元的鎧裝層，金屬絲的佔空比為85％左右，相較於傳統75％的佔空比能夠提高13％的機械拉伸性能；佔空比的提高帶來鎧裝能承載力的大大提升，同時佔空比提高使得鎧裝層的間隙減小，以此能夠大大提升光纜的縱向阻水能力，降低維修成本，提升海纜的抗衝擊力、和抗壓扁力；

其二、雙層絞合的磷化鋼絲與內層阻水材料的體積成本之比為1:4，傳統光纜的帶內鎧鋼絲層的內層材料體積成本為0.75*1+(1-0.75)*4＝1.75，本發明的內鎧鋼絲層的內層材料體積成本為0.85*1+(0-0.85)*4＝1.45，大大降低了內鎧成本；

其三、鋁的導電率為銅的61％，而鋁帶的價格僅為銅帶的30％，選用鋁管作為饋電層在滿足相同直流電阻的同時，大幅降低光纜的饋電部分材料成本30％*61％＝49％；

其四、鋁的導電率為銅的61％，而鋁的密度僅為銅的30％，選用鋁管作為饋電層在滿足相同直流電阻的同時，大幅度降低光纜饋電部分的重量30％*61％＝49％；

其五、與傳統的銅材料饋電層，鋁的熔點低，對於支撐當中出現的熊缺陷鋁管能夠更好的實現修復；

其六、採用過拉拔處理的鋁管作為饋電層，能夠減小纜芯的徑向間隙，纜芯的徑向間隙減小後，一方面可以提高光纜的徑向阻水能力，另一方面能夠增大鋁管與鎧裝層之間的粘接力，大大降低了施工和接頭時的風險；

其七、鋁帶氬弧焊焊接後進行拉拔處理，能夠更好的實現光纜結構的穩定性，提升光纜的徑向阻水能力；

其八、本申請的光纜滿足在大於2000m的深海直接敷設的要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明優選實施例的結構示意圖。

其中：2-光電元，3-鎧裝層，4-絕緣層，5-饋電層，6-第一絞合金屬絲，8-第二絞合金屬絲，10-第三絞合金屬絲，12-光纖，14-不鏽鋼管，16-纖膏，18-粘接層。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例

如圖1所示，本實施例中公開了一種饋電深海光纜，包括光單元2、絞合在光單元2外側的鎧裝層3、包覆在鎧裝層3外側的饋電層5、包覆在饋電層5外側的粘接層18、包覆在粘接層18外側的高密度聚乙烯絕緣層4。

上述光單元2包括光纖12、包覆在光纖12外側的不鏽鋼管14，上述光纖12和不鏽鋼管14之間的間隙填充有纖膏16。

上述鎧裝層3包括內絞層和外絞層，上述內絞層絞合在不鏽鋼管14外側，上述外絞層絞合在內絞層外側，上述饋電層5包覆在外絞層外側；

上述內絞層具有若干根第一絞合金屬絲6，本實施例技術方案中，第一絞合金屬絲6的截面優選為圓形，若干根第一絞合金屬絲6以光單元2為中心的圍繞在其外側；上述外絞層具有若干根第二絞合金屬絲8和第三絞合金屬絲10，本實施例技術方案中，第二絞合金屬絲8和第三絞合金屬絲10的截面均優選為圓形，上述第三絞合金屬絲10的絲徑小於第二絞合金屬絲8的絲徑，上述第二絞合金屬絲的絲徑小於第一絞合金屬絲的絲徑。

為了進一步減小各絞合金屬絲之間的間隙，提高絞合金屬絲的佔空比，上述第二絞合金屬絲8和第三絞合金屬絲10依次交替設置、且均與一個以光單元2中心為圓心的圓m向相內切；

若干根第一絞合金屬絲6絞合在不鏽鋼管14外側，上述第二絞合金屬絲8和第三絞合金屬絲10間隔的絞合在第一絞合金屬絲6上，上述第三絞合金屬絲10絞合在第二絞合金屬絲8上。

以上採用絲徑最小的第三絞合金屬絲10來填充第一絞合金屬絲6和第二絞合金屬絲8之間的間隙，能夠減小第一絞合金屬絲6、第二絞合金屬絲8、和第三絞合金屬絲10三者之間的間隙，將三者之間的佔空比從75％提升至85％。

為了確保第二絞合金屬絲8一直嵌在第一絞合金屬絲6中，第三絞合金屬絲10一直嵌在第一絞合金屬絲6和第二絞合金屬絲8中，進一步提高金屬絲之間的佔空比，上述第一絞合金屬絲6、第二絞合金屬絲8、第三絞合金屬絲10三者的絞合節距相同，絞合方向相同。

本實施例技術方案中，上述第一絞合金屬絲6、第二絞合金屬絲8、第三絞合金屬絲10三者均優選採用磷化鋼絲。

上述第一絞合金屬絲6、第二絞合金屬絲8、第三絞合金屬絲10之間的縫隙處填充有阻水材料，相較於傳統的阻水紗、阻水帶等阻水材料，本實施例技術方案中優選採用雙組份混合膠作為阻水材料，其中雙組份混合膠包括重量百分比為80％～90％的可乳化多元醇、重量百分比為10％～20％的聚合物增塑劑。傳統的阻水紗、阻水帶的粘稠度大，很難飽滿的填充間隙；同時，阻水紗、阻水帶的阻水效果均來源於阻水粉，利用阻水粉遇水膨脹的特性來起到阻水效果，然，高鹽度的海水嚴重影響阻水粉的膨脹效果，膨脹係數接近於零，阻水效果會嚴重受到影響。本實施例技術方案中優選使用的阻水材料為重量百分比為80％～90％的可乳化多元醇、重量百分比為10％～20％的聚合物增塑劑，可乳化多元醇和聚合物增塑劑均為粘稠度很小的流態，填充時，可乳化多元醇和聚合物增塑劑單獨填充，流態的阻水材料易於飽滿的填充間隙，可乳化多元醇和聚合物增塑劑在間隙內混合後固化，具有非常理想的阻水效果，且高鹽度的海水不會影響固化後阻水材料的膨脹效果，滿足深海光纜的阻水性要求。

作為本發明的進一步改進，上述饋電層5為鋁管，上述鋁管由鋁帶成型、經氬弧焊焊接而成，上述鋁帶成型為鋁管的步驟如下：

s1、在線清洗：卷繞鋁帶放帶後，進行在線清洗，去氧化和去除鋁帶上的雜質；

s2、成型：將在線清洗後的鋁帶成型為管狀結構；

s3：焊接：鋁帶成型為管狀結構後，採用氬弧焊焊接管狀結構的連接縫，形成鋁管，氬弧焊焊接後的鋁管機械性能好，強度大，不易斷裂；

s4：鋁管拉拔：採用拉拔工藝對焊接後的鋁管進行過拉拔，使得鋁管的外徑小於鎧裝層的外徑和兩倍鋁帶厚度之和，過拉拔後的鋁管形成上述饋電層。

本實施例技術方案中，鋁帶在線清洗後，光單元和鎧裝層整體放置在平鋪的鋁帶上，鋁帶成型為管狀結構時光單元和鎧裝層整體置於管狀結構內部，焊接後單獨對鋁管進行過拉拔處理，使得鋁管的外徑小於鎧裝層的外徑和兩倍鋁帶厚度之和，過拉拔鋁管的過程中，鋁管的內壁擠壓鎧裝層3，在擠壓力作用下鎧裝層3各金屬絲之間的間隙進一步減小，以此來進一步提高光纜的縱向阻水能力和徑向阻水能力。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。