CN204045243U - 一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，光单元和控制单元螺旋绞合在一起，接地线单元分布在光单元和控制单元之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元、控制单元和接地线单元的间隙中进行水密填充，在内层缆芯外有绕包层；动力单元和填充芯螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元分布在动力单元和填充芯之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元、接地线单元和填充芯之间的间隙中进行水密填充，在外层缆芯外有绕包层；在外层缆芯外部挤包有内护层，内护层外绞合有铠装层。本实用新型有效地解决了金属铠装电缆钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。

Description

一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆

技术领域

本实用新型涉及一种金属铠装电缆，具体涉及一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆。

背景技术

金属铠装电缆作为深海ROV(Remotely Operated Vehicle)、水下拖曳***与母船的重要连接载体，是深海ROV、拖体等水下探测***的关键组成部分，具有动力传输、光纤通信、铜缆通讯、遥控指令传递、视频影像传输、ROV/拖体收放承载等综合功能，具有较高的强度/重量比、灵活的弯曲特性、优良的耐腐蚀、耐磨损和反复收放能力。金属铠装电缆的钢丝铠装层一般由2或3层超高强度钢丝反方向绞合而成，使其具备满足使用要求的机械强度。一般情况下，金属铠装电缆在承受工作载荷时容易出现旋转的现象，即打扭，严重时金属铠装电缆发生断裂，导致深海ROV、拖体等水下探测***丢失，造成严重的经济损失。为了避免金属铠装电缆在承受工作载荷时出现打扭的现象，钢丝铠装层在结构设计时应进行扭矩平衡设计，消除钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，可以有效的解决金属铠装电缆钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。

技术方案：一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，包括光单元、控制单元、动力单元、接地线单元、填充芯、绕包层、水密填充、内护层和铠装层，光单元和控制单元螺旋绞合在一起，接地线单元分布在光单元和控制单元之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元、控制单元和接地线单元的间隙中进行水密填充，在内层缆芯外有绕包层；动力单元和填充芯螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元分布在动力单元和填充芯之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元、接地线单元和填充芯之间的间隙中进行水密填充，在外层缆芯外有绕包层；在外层缆芯外部挤包有内护层，内护层外绞合有铠装层。

铠装层采用了扭矩平衡设计方法。

本实用新型的有益效果是：

一般情况下，金属铠装电缆在承受工作载荷时容易出现旋转的现象，即打扭，严重时金属铠装电缆发生断裂，导致深海ROV、拖体等水下探测***丢失，造成严重的经济损失。本发明可以有效的解决金属铠装电缆在承受工作载荷时出现的打扭现象，消除钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1-光单元、2-控制单元、3-动力单元、4-接地线单元、5-填充芯、6-绕包层、7-水密填充、8-内护层、9-铠装层；

图2为本实用新型的钢丝扭矩示意图；

图3为本实用新型的钢丝切向力示意图；

图4为本实用新型的钢丝绞合角示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，包括光单元1、控制单元2、动力单元3、接地线单元4、填充芯5、绕包层6、水密填充7、内护层8、铠装层9。

光单元1和控制单元2螺旋绞合在一起，接地线单元4分布在光单元1和控制单元2之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元1、控制单元2和接地线单元4的间隙中进行水密填充7，在内层缆芯外有绕包层6；动力单元3和填充芯5螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元4分布在动力单元3和填充芯5之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元3、接地线单元4和填充芯5之间的间隙中进行水密填充7，在外层缆芯外有绕包层6；在外层缆芯外部挤包有内护层8，内护层8外绞合有铠装层9。

铠装层9由2层超高强度镀锌钢丝反方向绞合而成，其扭矩平衡设计方法：

根据图2：

$T=\frac{P*D}{2}$

根据图3和图4：

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{P}{W}$

$E=\frac{\frac{W}{A}}{\mathrm{\ϵ}}$

P＝E*A*ε*sinθ

$T=\frac{E*A*\mathrm{\ϵ}*D*\sin \mathrm{\θ}}{2}$

$\mathrm{\ΣT}=\frac{N*E*A*\mathrm{\ϵ}*D*\sin \mathrm{\θ}}{2}$

$R_T=\frac{\mathrm{\Σ}{T}_o}{\mathrm{\Σ}{T}_i}=\frac{N_o*E_0*A_0*{\mathrm{\ϵ}}_0*D_0*\sin {\mathrm{\θ}}_0}{N_i*E_i*A_i*{\mathrm{\ϵ}}_i*D_i*\sin {\mathrm{\θ}}_i}$

内层钢丝和外层钢丝的E和ε相同，则：

$R_T=\frac{N_o*A_0*D_0*\sin {\mathrm{\θ}}_0}{N_i*A_i*D_i*\sin {\mathrm{\θ}}_i}$

$A=\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2$

$R_T=\frac{N_o*d_o^2*D_0*\sin {\mathrm{\θ}}_0}{N_i*d_i^2*D_i*\sin {\mathrm{\θ}}_i}$

式中：A——单根钢丝面积；

d——钢丝直径；

D——铠装层节圆直径；

E——钢丝弹性模量；

N——单层钢丝根数；

P——钢丝切向力；

R_T——扭矩系数；

T——扭矩；

W——钢丝抗拉强度；

θ——钢丝绞合角度；

ε——钢丝应变；

o——外层钢丝；

i——内层钢丝。

采用了上述扭矩平衡设计方法，可以有效的解决金属铠装电缆钢丝铠装层内部层与层之间在结构设计层面存在的扭矩偏差，保证金属铠装电缆在承受工作载荷时无旋转。

Claims (2)

1.一种基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，其特征在于：包括光单元(1)、控制单元(2)、动力单元(3)、接地线单元(4)、填充芯(5)、绕包层(6)、水密填充(7)、内护层(8)和铠装层(9)，光单元(1)和控制单元(2)螺旋绞合在一起，接地线单元(4)分布在光单元(1)和控制单元(2)之间的间隙中构成内层缆芯，在内层缆芯的光单元(1)、控制单元(2)和接地线单元(4)的间隙中进行水密填充(7)，在内层缆芯外有绕包层(6)；动力单元(3)和填充芯(5)螺旋绞合在内层缆芯的周围，接地线单元(4)分布在动力单元(3)和填充芯(5)之间的间隙中构成外层缆芯，在外层缆芯的动力单元(3)、接地线单元(4)和填充芯(5)之间的间隙中进行水密填充(7)，在外层缆芯外有绕包层(6)；在外层缆芯外部挤包有内护层(8)，内护层(8)外绞合有铠装层(9)。

2.根据权利要求书1所述的基于扭矩平衡设计的金属铠装电缆，其特征在于：所述铠装层(9)采用了扭矩平衡设计方法。