CN101281801B

CN101281801B - 多功能水下拖缆

Info

Publication number: CN101281801B
Application number: CN2008100161915A
Authority: CN
Inventors: 官晟; 王岩峰; 于凯本; 徐其成; 范陈清
Original assignee: First Institute of Oceanography SOA
Current assignee: First Institute of Oceanography SOA
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: CN101281801A

Abstract

本发明涉及一种多功能水下拖缆，其特征在于自中心至外层依次是输水管、用于供电及数据通讯的电缆与防水套管和加强缆。考虑水下拖缆的密封性和对内部结构的保护，又在加强缆外面又设置有外防水套管。在电缆的外层敷设电缆固定胶质层。输水管选用尼龙11材料制成，加强缆选用凯夫拉材料编织而成。本发明将输水、电传导和拖拉功能集成一体，制成不同于钢丝缆或传统铠装缆的拖曳缆绳。即本发明为走航式连续采样***，专门提供一种能够实时采集水样的拖缆，特别是搭载在拖曳平台上的连续采水***使用的一种内含输水管、具有导电和传输信号能力、抗拉强度高的拖缆，以完成不同预定深度的走航式连续采集水样的任务或实现走航式、快速、在线的水质监测。

Description

多功能水下拖缆

技术领域

本发明涉及一种具备输水、导电、拖拉的多功能水下拖缆。

背景技术

目前常见拖缆有强度钢丝缆和铠装缆两种。沿岸比较浅的海区，一般使用钢丝缆。该类钢丝缆便于甲板上的操作，其负荷能力取决于内部增强芯的尺寸。铠装电缆用于较深的海区。一般铠装电缆具有两层反方向螺旋绕成的金属套。铠装层可以水密，也可以不水密，由铠装的材料来决定。不管铠装层是否水密，电缆必须有绝缘层来保护。

海洋环境监测是海洋科学研究、资源开发利用和环境保护与管理的基础。目前环境污染问题日益严重，海洋水质与生态环境参数的现场快速监测与分析技术成为研究的重点。目前，海洋水质污染现场在线监测技术主要有两个发展方向，一个是化学传感器法，另一个是“水下微型实验室”法。化学传感器能实现快速、原位检测，但化学传感器灵敏度不够高，检测项目较少。“水下微型实验室”法是发展较快的技术方向。该方法把海水抽到水下仪器内进行测定，实现了现场在线监测。但“水下实验室法”又存在成本高，精度低、技术实现困难等问题。

如将采水***搭载在水下拖曳平台上，跟随拖曳平台进行波浪式和定深运动，是完成不同预定深度的走航式连续采集水样的可行的解决方案。但常用的水下拖缆只具备拖拉和导电功能，不具备输水功能，成为采样技术的瓶颈问题。

虽然美国俄勒冈大学BURKE HALES设计了一种应用于拖曳采样的拖缆。但是由于中国近海大多水深较浅，拖曳***需要能够迅速，频繁的上升下降，因此拖曳***受力变化速度较快。而HALES设计的采水拖缆，加强缆直接与电缆接触，在拖曳***受力变化时，加强缆与电缆会出现位移摩擦，使用较长时间后会产生安全隐患；同时，外层缠绕的防水层为达到水密要求，必须对中间其他缆层有一定的缠绕压力。因此会使加强缆承受拉力不均匀，影响拖缆承拉能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备输水、导电、拖拉的多功能水下拖缆，以克服上述已有技术的在水下连续采水拖曳***中应用的不足，在保证足够强度和好的电气性能的基础上，提供一种水下连续采水***的拖缆，特别是搭载在拖曳平台上的连续采水***使用的一种内含输水管、具有导电和传输信号能力、抗拉强度高的拖缆。

本发明是对已有拖缆的改进，具体是这样实现的：本发明的特征在于自中心至外层依次是输水管、用于供电及数据通讯的电缆、以及防水套管与加强缆。

考虑到拖缆的密封性和对内部结构的保护，在上述加强缆外面又设置有外防水套管。

考虑到克服电缆与输水管相互位置滑动的问题，在上述电缆外覆设一层固结电缆用的胶质层——电缆固定胶质层。

本发明将输水、电传导和拖拉功能集成一体，制成不同于钢丝缆或传统铠装缆的拖曳缆。相比于美国俄勒冈大学BURKE HALES设计的拖缆主要不同在于：

1.在电缆层外增添电缆固定胶质层，使得拖缆内导线排列位置固定，解决了拖缆使用中，电缆与输水管位置滑动的问题。

2.采用防水套管取代原来的尼龙防水层。

3.加强缆在防水套管层外，减少了拖曳过程中加强缆对电缆的磨损，提高了拖缆的可靠性和使用寿命；加强缆在防水层外，不受尼龙防水层缠绕摩擦力的影响，加强缆承受拉力更均匀，提高了加强缆在相同材质及尺寸下的承拉能力。

附图说明

图1是本发明的拖缆断面结构示意图之一。

图2是本发明的拖缆断面结构示意图之二。

图3是本发明的拖缆断面结构示意图之三。

其中：1、输水管；2、电缆；3、防水套管；4、加强缆；5、外防水套管；6、电缆固定胶质层。

具体实施方式

如图1，本发明的基本结构是自中心至外层依次为输水管1、用于供电及数据通讯的电缆2以及防水套管3和加强缆4。

如图2，作为另一实施例，也作为绝缘层的作用，又在加强缆4外面设置有外防水套管5。即拖缆最外层又是一耐磨的防水套管——外防水套管5。外防水套管5与防水套管3材质相同。

如图3，考虑到电缆2与输水管1位置滑动的问题，在电缆2的外层敷设电缆固定胶质层6，使得电缆内的24根铜导线排列位置固定。即在输水管1外周均匀排列24根铜导线组成的电缆2；上述电缆2外覆设一层固结电缆的胶质层——电缆固定胶质层6，其外是耐磨的防水套管3；防水套管3外面是由芳伦纤维编制而成的加强缆4。

输水管1专门选用尼龙11材料，尼龙11材料是物理和化学性质最稳定的，耐磨损、弯曲性也很好的尼龙材料，且尼龙11表面光滑，能防止生锈、结垢，耐化学腐蚀，使用寿命长，又尼龙11电阻极大可做为绝缘体使用。

加强缆4专门选用凯夫拉(Kevlar)材料——即芳纶纤维编织而成。芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下也不分解。又芳纶纤维具有良好的绝缘性和抗老化性能。

下面结合附图和实施例对本发明的结构进行详细说明。

实施例1：

如图3，输水管1采用外径10mm，壁厚1.5mm的尼龙11管。其抗压强度为1.9Mpa，断裂强度为5.7Mpa，最小弯曲半径60mm。

电缆2是由均匀排列在输水管1周围的24根绝缘铜导线组成。每根导线为Φ0.16mm×11，额定电流2A，线间击穿电压500V。其中选取十五根导线，每五根为一组，共三组，用于单相三线制交流供电；余下的导线用于传输拖曳平台传感器和拖曳***控制电气的供电及数据通讯。其中电缆固定胶质层6用来解决电缆2与输水管1位置滑动的问题，使得拖缆内电缆排列位置固定。

防水套管3壁厚1.15mm，抗张强度＞10.4Mpa，断裂伸长率＞300％，介电强度≥15.0KV/mm，吸水性＜0.4。防水套管3套在电缆2的外层，起到耐磨和防水的作用。

凯夫拉(Kevlar)加强缆4工作强度为2750daN，断裂强度为6420daN，线密度80Klex。凯夫拉(Kevlar)加强缆4缠绕在防水套管3的外层，以提高拖缆的抗拉能力。

实施例2

本实施例与实施例1，只是在实施例1的基础上又在凯夫拉(Kevlar)加强缆4外，再加上一层外防水套管5，这样可以更好的保护拖缆，提高其水密性能。

本发明经过了长时间的湖上和海上拖曳严格试验，其耐压和抗拉等性能良好，输水管1的耐压和输水性能良好，电缆2中的多股铜线能准确地将各种电气、控制信号传输到拖体。其中的主要参数如下：

A、传输特性1)电压范围：0～500Vdc；2)电流：0～8A

B、物理特性1)外径18mm；2)最小弯曲半径70mm；

3)工作抗拉强度不小于2750daN，断裂强度不小于6420daN。

Claims

1.一种多功能水下拖缆，有自中心至外层依次是尼龙11材料制成的输水管(1)，在输水管(1)外周均匀排列24根铜导线组成的、用于供电及数据通讯的电缆层(2)，以及防水套管(3)和芳纶纤维编织的加强缆(4)，上述加强缆(4)外面又设置有外防水套管(5)，其特征在于上述电缆层(2)的外层敷设电缆固定胶质层(6)。