CN210167157U

CN210167157U - 一种同轴型系留电缆

Info

Publication number: CN210167157U
Application number: CN201920895663.2U
Authority: CN
Inventors: 刘新刚; 刘滨; 郑凯泽; 郑凯航; 胡晖
Original assignee: Guangzhou Kaiheng Special Wire & Cable Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Kaiheng Special Wire & Cable Co Ltd
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种同轴型系留电缆，自内自外依次包括：光纤、第一保护层、纤维垫层、金属铠装层、第二保护层、导电叠层和第三保护层；其中，纤维垫层由聚合物纤维围成；金属铠装层由金属丝压片后缠绕包覆而成；导电叠层包括2组套叠的金属导电层和绝缘介电层；第一保护层和第二保护层中至少有一层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层。该同轴型系留电缆具有较小的外径、较轻的比重、较高的抗拉伸和抗弯折能力。

Description

一种同轴型系留电缆

技术领域

本实用新型涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种同轴型系留电缆。

背景技术

随着科技的不断发展和各领域的需求，不同用途的无人机和低空飞行器需求正与日俱增。可受限于电池技术的发展，常规依靠电池为能源的无人机，最长的持续工作时间往往不超过一个小时。同时，飞的越高意味着电缆的长度越长，重量越重，其受到诸如雷击等破坏的可能性更大。

因此诞生了系留式无人机，可以长时间高空远距离侦测，空中停留时间可达到几个月之久。该类无人机通过光电混合电缆传输电能和进行数据传输，使无人机可以不受电能限制而长时间持续工作。

随着用途越来越多，执行飞行任务的地点、环境、气候等不确定因素越来越苛刻，现有的材料及线缆结构已经大大制约了无人机的发展和使用，迫切需要一种可适应恶劣环境下能稳定持续工作的光电混合电缆。

目前的系留电缆主要存在以下技术问题：

1)电缆的总重较大；2)拉伸强度不足；3)绝缘保护不佳。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种外径相对缩小、轻质的同轴型系留电缆，其通过将电单元的导线以编织成套管的形式将光纤单元包覆于其中，并用轻质聚合物材料隔离，有效降低了导体单丝的紧密程度，在保证电导率的基础上，提高了电缆整体的质地性能和机械性能。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种同轴型系留电缆，自内自外依次包括：光纤、第一保护层、纤维垫层、金属铠装层、第二保护层、导电叠层和第三保护层；其中，金属铠装层由金属丝压片后缠绕包覆而成；导电叠层包括2组套叠的金属导电层和绝缘介电层；第一保护层和第二保护层中至少有一层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层。

第一保护层作为包覆和保护光纤的材料，紧密套接于光纤起到绝缘和缓冲作用；纤维垫层作为轴向加强辅助组件，可以有效提高电缆的抗拉伸能力；金属铠装层为金属丝编织层，具有轴向和径向双重加强作用，可有效提高电缆受外力拉伸耐受力和抗弯折能力；第二保护层有效隔离金属铠装层和金属导电层之间的弱电作用，同时起到缓冲和绝缘作用；金属导电层和绝缘介电层相交叠，有效减少了电缆的整体外径并提高了导电率。

进一步地，第一保护层、第二保护层均为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层，第一保护层的厚度为0.08-0.25mm；第二保护层的厚度为0.12-0.30mm。

进一步地，第三保护层为芳纶丝编织层，芳纶丝的厚度为3000-3500D，编织锭数为72-144锭，编织密度为135-185％。

进一步地，纤维垫层由3-9根规格为500-1500D的芳纶丝在5-35N的放线张力下围成。

进一步地，金属铠装层由金属铠装层为镀锌不锈钢丝压片螺旋绕包而成。

进一步地，金属铠装层为外径为0.15-0.45mm的镀锌不锈钢丝，压扁以25-60°的螺旋升角绕包而成，镀锌不锈钢丝压扁成宽度为0.3-1.5mm的片状。

进一步地，金属导电层由金属丝编织而成；绝缘介电层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯材料套层。

进一步地，绝缘介电层的厚度为0.15-0.35mm。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型白提供的同轴型系留电缆通过同轴套叠的方式，将电单元套接在光单元外，有效减少了电缆的外径；通过纤维垫层轴向加强和金属铠装层径向加强的方式，有效提高了该电缆的抗拉伸与抗弯折性；通过使用轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层可有效减少电缆的整体重量和光单元、电单元之间的相互干扰性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图1中，各附图标记：1、光纤；2、第一保护层；3、纤维垫层；4、金属铠装层；5、第二保护层；6、金属导电层；7、绝缘介电层；8、第三保护层。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本实施例中所采用到的材料均可从市场购得。

本实用新型提供一种同轴型系留电缆，如图1所示，自内自外依次包括：光纤1、第一保护层2、纤维垫层3、金属铠装层4、第二保护层5、导电叠层和第三保护层8；其中，金属铠装层4由金属丝压片后缠绕包覆而成；导电叠层包括2组套叠的金属导电层6和绝缘介电层7；第一保护层2和第二保护层5中至少有一层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层。

该同轴型系留电缆通过同轴套叠的方式，将电单元套接在光单元外，有效减少了电缆的外径；通过纤维垫层3轴向加强和金属铠装层4径向加强的方式，有效提高了该电缆的抗拉伸与抗弯折性；通过使用轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层可有效减少电缆的整体重量和光单元电单元之间的相互干扰性。

实施例1：

一种同轴型系留电缆，自内自外依次包括：光纤1、轻质交联乙烯聚四氟乙烯XETFE形成的第一保护层2、芳纶丝围成的纤维垫层3、由镀锌不锈钢丝压扁螺旋绕包形成的金属铠装层4、轻质交联乙烯聚四氟乙烯XETFE形成的第二保护层5、导电叠层、芳纶丝编织的第三保护层8；

其中，导电叠层包括2组金属导电层6和绝缘介电层7组成，其中金属导电层6由多锭编织机编织镀锌金属丝而成；绝缘介电层7的材质为轻质交联乙烯聚四氟乙烯XETFE。

其制备方法包括：

1)制备第一保护层2：以20N的挤出张力，在耐高温的聚酰亚胺涂覆的G657D单模弯曲不敏感光纤表面，挤出厚度为0.25mm的XETFE膜层，以13Mrad的辐照强度固化，得到第一保护层2；

2)制备纤维垫层3：将步骤1)得到的线缆置于装放线架上，添加芳纶丝，其根数为6根，规格为900D，调整放线张力范围为35N，围成得到纤维垫层3；

3)制备金属铠装层4：采用外径0.25mm的镀锌不锈钢丝，挤压成扁带，螺旋绕包于纤维垫层3上，螺旋升角为60°，螺旋间距为0.6mm，得到金属铠装层4；

4)制备第二保护层5：以20N的挤出张力，在步骤3)得到的线缆上挤出厚度为0.30mm的XETFE膜层，以15Mrad的照强度固化，得到第二保护层5；

5)制备导电叠层：用锭数为144锭的多锭数编织机，采用镀锌不锈钢丝编织出编织密度为180％，得到截面积为0.5mm²金属导电层6；在金属导电层6上挤出厚度为0.35mm的XETFE膜层，以18Mrad的辐照强度固化，得到绝缘介电层7；再在绝缘介电层7上依次编织金属导电层6和挤出绝缘介电层7；

6)制备第三保护层8：使用锭数为144锭的多锭数编织机，编织密度为185％编织芳纶丝得到第三保护层8，即得同轴型系留电缆。

实施例2：

其制备方法包括：

1)制备第一保护层2：以10N的挤出张力，在耐高温的聚酰亚胺涂覆的G657D单模弯曲不敏感光纤表面，挤出厚度为0.15mm的XETFE膜层，以10Mrad的辐照强度固化，得到第一保护层2；

2)制备纤维垫层3：将步骤1)得到的线缆置于装放线架上，添加芳纶丝，其根数为3根，规格为1500D，调整放线张力范围为25N，围成得到纤维垫层3；

3)制备金属铠装层4：采用外径0.15mm的镀锌不锈钢丝，挤压成扁带，螺旋绕包于纤维垫层3上，螺旋升角为45°，螺旋间距为0.2mm，得到金属铠装层4；

4)制备第二保护层5：以10N的挤出张力，在步骤3)得到的线缆上挤出厚度为0.20mm的XETFE膜层，以12Mrad的照强度固化，得到第二保护层5；

5)制备导电叠层：用锭数为120锭的多锭数编织机，采用镀锌不锈钢丝编织出编织密度为150％，得到截面积为0.5mm²金属导电层6；在金属导电层6上挤出厚度为0.30mm的XETFE膜层，以15Mrad的辐照强度固化，得到绝缘介电层7；再在绝缘介电层7上依次编织金属导电层6和挤出绝缘介电层7；

6)制备第三保护层8：使用锭数为144锭的多锭数编织机，编织密度为175％编织芳纶丝得到第三保护层8，即得同轴型系留电缆。

实施例3：

其制备方法包括：

1)制备第一保护层2：以5N的挤出张力，在耐高温的聚酰亚胺涂覆的G657D单模弯曲不敏感光纤表面，挤出厚度为0.08mm的XETFE膜层，以8Mrad的辐照强度固化，得到第一保护层2；

2)制备纤维垫层3：将步骤1)得到的线缆置于装放线架上，添加芳纶丝，其根数为9根，规格为500D，调整放线张力范围为5N，围成得到纤维垫层3；

3)制备金属铠装层4：采用外径0.45mm的镀锌不锈钢丝，挤压成扁带，螺旋绕包于纤维垫层3上，螺旋升角为25°，螺旋间距为0.6mm，得到金属铠装层4；

4)制备第二保护层5：以5N的挤出张力，在步骤3)得到的线缆上挤出厚度为0.12mm的XETFE膜层，以9Mrad的照强度固化，得到第二保护层5；

5)制备导电叠层：用锭数为64锭的多锭数编织机，采用镀锌不锈钢丝编织出编织密度为170％，得到截面积为0.5mm²金属导电层6；在金属导电层6上挤出厚度为0.15mm的XETFE膜层，以10Mrad的辐照强度固化，得到绝缘介电层7；再在绝缘介电层7上依次编织金属导电层6和挤出绝缘介电层7；

6)制备第三保护层8：使用锭数为72锭的多锭数编织机，编织密度为135％编织芳纶丝得到第三保护层8，即得同轴型系留电缆。

对比例1：

一种电缆，包括由1根光纤单元、2根电单元、3根1500D芳纶纱相绞合的外径为6mm的线缆组件及包覆于线缆组件外的聚氨酯保护层；其中光纤单元自内至外依次包括光纤、尼龙紧套层、纤维垫层和金属铠装层；电单元为包覆有TPE材料绝缘层的电线，导体为1.0mm²，绝缘外径为2.8mm；

制备该电缆的方法，包括以下步骤：

1)制备光纤单元：选取常温的弯曲不敏感厚度为0.9mm的光纤：1外用尼龙挤出厚度范围为0.3mm的尼龙紧套层，用4根1200D芳纶丝围成得到纤维垫层；在用外径0.35mm的镀锌不锈钢丝，以编织的型式缠绕得到金属铠装层；得到外径约为2.3mm的光纤单元；

2)制备电单元：采用两根不同颜色TPE材料绝缘层的电线作为电单元，其导体为1.0mm2，绝缘外径为2.8mm；

3)绞合：取电单元、光纤单元和3根1500D芳纶纱，绞合成缆，得到外径为6mm的线缆组件；

4)制备聚氨酯保护层：耐磨聚氨酯挤出成护套，其厚度在1.0mm，得到外径为8mm的电缆。

性能检测与效果评价

1.表观检测

取实施例1-3以及对比例1得到的电缆，进行性能表观检测，结果如下表所示：

表1表观检测

由表1可知，相对于对比例1，本申请得到的同轴型系留电缆，其外径在4.5mm以下，相对于同等性能的绞合型电缆，其外径缩小40％以上；同时，重量也相对减少40％，即得到了轻质、小巧的同轴系留电缆。

2.耐温等级

取实施例1-3以及对比例1得到的电缆的耐温等级如下表所示：

表2耐温等级

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					耐温等级℃	200	200	200	80

由表2可知，由于本实用新型产用金属导电层和绝缘介电层相叠合的方式，金属导电层与绝缘介电层之间具有较佳的散热性，同时光纤被包覆于核心位置，从而可以有效提高电缆的耐高温性，相对于传统的绞合型电缆，其具有较佳的耐温性能。

3.机械强度

对实施例1-3以及对比例1得到的电缆，进行拉伸与弯曲试验，结果如下表所示：

表3机械强度

如表3所示，本申请得到的电缆，其抗轴向拉伸能力较强，其拉断力是对比例1的近2倍，抗弯曲性能也较佳，无损害次数是对比例1的近3倍。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims

1.一种同轴型系留电缆，其特征在于，自内自外依次包括：光纤、第一保护层、纤维垫层、金属铠装层、第二保护层、导电叠层和第三保护层；其中，纤维垫层由聚合物纤维围成；金属铠装层由金属丝压片后缠绕包覆而成；导电叠层包括2组套叠的金属导电层和绝缘介电层；第一保护层和第二保护层中至少有一层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层。

2.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述第一保护层、第二保护层均为轻质交联乙烯聚四氟乙烯套层，所述第一保护层的厚度为0.08-0.25mm；所述第二保护层的厚度为0.12-0.30mm。

3.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，第三保护层为芳纶丝编织层，编织锭数为72-144锭，编织密度为135-185％。

4.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述纤维垫层由3-9根规格为500-1500D的芳纶丝在5-35N的放线张力下围成。

5.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述金属铠装层由镀锌不锈钢丝压片螺旋绕包而成。

6.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述金属铠装层为外径为0.15-0.45mm的镀锌不锈钢丝，压扁以25-60°的螺旋升角绕包而成。

7.如权利要求1所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述金属导电层由金属丝编织而成；所述绝缘介电层为轻质交联乙烯聚四氟乙烯材料套层。

8.如权利要求7所述的同轴型系留电缆，其特征在于，所述绝缘介电层的厚度为0.15-0.35mm。