一种铠装探测一体化光电复合缆的制作方法

本发明涉及海缆技术领域，特别是涉及一种铠装探测一体化光电复合缆。

背景技术：

海洋观测系统是国家级战略性系统，可应用于水下目标预警探测、水下安防及水声环境监测，对国家安全和环境监测都具有重要意义。常规的海洋观测方案，如浮标观测，易受到船只活动影响难以保持连续稳定的正常工作，且浮标的标体也会给过往船只的通行、靠泊等活动带来无法避免的障碍。

有缆在线观测系统采用坐底工作方式，稳定可靠，能够在避免上述浮标观测不利影响的情况下，实现海洋环境参数的长期、连续、实时、在线监测。目前在海洋观测系统中的缆功能单一，光电复合海底光缆和探测缆为单独的两根缆，没有实现通信、探测、电力传输功能的统一，设计存在冗余，生产成本和生产风险较高，使用便捷性低。

另外，现有探测缆的传感光单元为紧套光纤，或光纤+增强芳纶+涂覆层的结构，这种传感光单元在小弯曲半径下的光纤宏弯损耗大，无法实现小节距绕包，导致探测敏感度低。此外，编织芳纶加强或编织芳纶+涂覆加强可以使得光纤的机械强度增加，但是不抗压和磨损，在绕包过程中容易产生损伤或发生断纤现象，缆的使用可靠性降低。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种铠装探测一体化光电复合缆，减小设计冗余，实现通信、探测、电力传输功能的统一，降低生产成本和生产风险，提升使用便捷性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种铠装探测一体化光电复合缆，包括：通信供电功能层，实现信号及电力的传输，包括通信光单元、内铠装层、导电金属管和内护套，所述通信光单元设置在内铠装层中，所述导电金属管套设在内铠装层上，所述内护套同心套设在导电金属管外圆上；

声探测功能层，实现水中声信号的探测，包括增敏结构、传感光单元和外覆透声结构，外覆透声结构位于传感光单元和增敏结构外围，与水直接接触，将水声信号传递给增敏结构，增敏结构在外界声压作用下发生形变从而带动传感光单元产生形变，将水声信号转化为光信号，实现水声信号的探测，所述增敏结构套设在内护套外圆上，所述传感光单元绕包在增敏结构外圆上。

在本发明一个较佳实施例中，所述导电金属管采用直流电阻小于1ω/km的铜管。

在本发明一个较佳实施例中，所述通信光单元包括通信光纤和不锈钢管，所述通信光纤设置在不锈钢管中，所述不锈钢管中填充有纤膏。

在本发明一个较佳实施例中，所述内铠装层采用磷化钢丝绞合而成，并填充阻水胶。

在本发明一个较佳实施例中，所述内护套采用hdpe绝缘套。

在本发明一个较佳实施例中，所述增敏结构采用hdpe套或者tpee套。

在本发明一个较佳实施例中，所述外覆透声结构包括外护套、外铠装层和pp绳，所述外护套套设在传感光单元外侧，所述外铠装层绕包在外护套上，所述pp绳绕包在外铠装层上。

在本发明一个较佳实施例中，所述外铠装层和pp绳上分别涂抹有沥青，所述外铠装层采用镀锌钢丝。

在本发明一个较佳实施例中，所述外护套采用hdpe套。

在本发明一个较佳实施例中，所述传感光单元包括低模场直径特种光纤和增敏保护层，所述增敏保护层套设在低模场直径特种光纤上，所述低模场直径特种光纤绕包的节距不大于100mm，所述增敏保护层采用低烟无卤护套、尼龙护套或者pvc护套。

本发明的有益效果是：本发明指出的一种铠装探测一体化光电复合缆，采用分层结构设计，由独立的两个功能层实现通信、供电和探测功能的统一，通信供电功能层实现通信信号的传输和电力的传输，声探测功能层实现水中声信号探测，减小了设计冗余，而且两个功能层辅助进行机械增强、阻水和阻氢，可以给水下设备供电，例如水下机器人和其他传感设备，扩展了缆的功能和应用场景，提升使用便捷性和稳定性，传感光单元使用低模场直径特种光纤进行小节距绕包，降低了宏弯损耗，提升了探测灵敏度，增敏保护层提升了传感光单元的机械性能以及灵敏度，保证绕包生产过程中不出现传感光单元断裂的情况，生产风险得到明显降低，降低了生产和使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明一种铠装探测一体化光电复合缆一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例包括：

如图1所示的铠装探测一体化光电复合缆，包括：通信供电功能层和声探测功能层，利用通信供电功能层实现信号及电力的传输，在本实施例中，通信供电功能层包括通信光单元、内铠装层3、导电金属管4和内护套5，通信光单元设置在内铠装层3中，通过内铠装层3进行结构增强，内铠装层3采用磷化钢丝绞合而成，并填充阻水胶，提升防水效果，内铠装层3作为部分承力结构，其中，磷化钢丝的直径、强度、根数、绞合节距均通过模拟和实验进行优化，确保结构强度。

通信光单元包括通信光纤1和不锈钢管2，通信光纤1设置在不锈钢管2中，不锈钢管2中填充有纤膏，不锈钢管2为机械防护层，可以保护通信光纤1，纤膏填充可以实现纵向阻水、吸氢和提供缓冲，通过通信光纤1传输光信号，实现通信功能。在本实施例中，不锈钢管2的厚度、通信光纤1的余长设计均通过模拟和实验进行优化，保证了铠装探测一体化光电复合缆在受到给定的冲击、压扁和拉伸负荷时，通信光纤1不受损伤，可靠性不受影响，纤膏填充率通过实验进行优化，保证在给定压力下，光单元渗水可控。

导电金属管4套设在内铠装层3上，内护套5同心套设在导电金属管4外圆上，在本实施例中，导电金属管4采用直流电阻小于1ω/km的铜管，降低损耗，作为铠装探测一体化光电复合缆的电能传输媒介，可以给水下设备供电，例如水下机器人和其他传感设备，扩展了应用场景。内护套5采用hdpe绝缘套，hdpe绝缘套的厚度优化通过耐压试验进行验证和确认，确保绝缘和防水的效果。

在本实施例中，通过声探测功能层实现水中声信号的探测，如图1所示，声探测功能层包括增敏结构6、传感光单元7和外覆透声结构，增敏结构6套设在内护套5外圆上，增敏结构采用hdpe套或者tpee套。

传感光单元7绕包在增敏结构6外圆上，传感光单元7包括低模场直径特种光纤和增敏保护层，增敏保护层套设在低模场直径特种光纤上，进行增敏和保护。低模场直径特种光纤绕包的节距不大于100mm，低模场直径特种光纤的使用降低了宏弯损耗，提升了探测灵敏度。在本实施例中，增敏保护层采用低烟无卤护套、尼龙护套或者pvc护套，增敏保护层的使用，提升了传感光单元7的机械性能以及灵敏度，保证绕包生产过程中不出现传感光单元断裂的情况，使得铠装探测一体化光电复合缆的探测灵敏度得到显著提升，生产风险得到明显降低。

另外，如图1所示，可以在相邻传感光单元7之间采用多根柔性管11或者柔性线进行隔离，提升结构稳定性。

外覆透声结构位于传感光单元7和增敏结构6外围，与水直接接触，将水声信号传递给增敏结构6，增敏结构6在外界声压作用下发生形变从而带动传感光单元7产生形变，将水声信号转化为光信号，实现水声信号的探测。在本实施例中，外覆透声结构包括外护套8、外铠装层9和pp绳10，外护套8套设在传感光单元7和增敏结构6外侧，外护套8可以采用hdpe套，采用具有透声性的hdpe高分子材料，声音的振动通过水和hdpe作用于低模场直径特种光纤，外护套8以防止海水侵入缆内，同时把水中声信号传入缆内，其厚度根据透声性和耐磨性来综合确定。

外铠装层9绕包在外护套8上，提升铠装探测一体化光电复合缆的抗冲击压扁的性能，并对内层提供良好的保护，pp绳10绕包在外铠装层9上，在本实施例中，外铠装层9采用镀锌钢丝，进行防锈，外铠装层9和pp绳10上分别涂抹有沥青，防海水腐蚀的效果好。

综上，本发明指出的一种铠装探测一体化光电复合缆，实现了通信、供电和探测功能的统一，降低了传感光单元的宏弯损耗，提升了探测灵敏度，使用稳定性好，生产风险小，适用范围比较广泛。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。