复合拖曳线缆的制作方法

本发明涉及水下拖缆的，尤其涉及一种复合拖曳线缆。

背景技术：

1、拖曳缆是用于连接水下机器人、浮标等装备的缆索，通过拖曳方式将浮体从船体上拖曳出去或控制其移动。拖曳缆承担着机械连接和信号通讯的功能，并具备拖曳、控制、电力供给、设备运转监测等作用。这些缆索要求具备高工作拉力、耐高静水压、耐反复收放、光电混装等性能。

2、随着海洋产业的快速发展，对海洋资源的开发技术不断成熟，对水下或海底用拖曳缆的供能、通信、监测性能提出了更高要求。拖曳缆不仅需要具备高强度的抗拉性能来确保装备的安全性，还需要具备良好的传输性能。因此，在尺寸小、工作空间和重量减小的前提下，拖曳缆需要同时保持小弯曲半径、高工作拉力和低损耗。

3、相比于采用钢丝铠装的大截面重装拖曳缆，轻型拖曳缆一般采用纤维增强材料作为加强件，并且缆径较小，通常不超过12mm。这样做旨在满足高断裂强度（即破断力）和反复收放的可靠性需求。因此，对于拖曳复合缆的结构设计和制造都提出了更高的要求。

4、相关技术中，轻型光电复合拖曳线缆实际生产后都存在断裂强度无法达到预期力值的问题，主要原因是纤维增强材料无法最大限度的发挥其拉伸性能；同时，因为非金属结构具有一定的松散性，在反复收放过程中，拖曳缆会因张力弯曲导致纤维增强材料偏向一边，从而导致线缆发生变形且无法恢复，严重时缆芯会弯折、断纤，降低了使用寿命。

技术实现思路

1、本发明提供一种复合拖曳线缆，用以解决现有技术中轻型拖曳缆断裂强度不足，耐反复张力弯曲差，多次收放后光缆受损导致使用寿命低的缺陷。

2、本发明提供一种复合拖曳线缆，包括：

3、缆芯；

4、内防护层，包覆于所述缆芯的外部，所述内防护层外壁的一周上周向均布设有多个第一凹槽，每一所述第一凹槽沿纵向呈周期性曲线连续延伸以形成螺旋状的凹槽结构；

5、外防护层，套设于所述内防护层的外部，所述外防护层内壁的一周上周向均布设有多个第二凹槽，每一所述第二凹槽均沿纵向呈周期性曲线连续延伸以形成螺旋状凹槽结构，所述第二凹槽和所述第一凹槽的螺旋方向相反；

6、纤维增强层，设于所述内防护层与所述外防护层之间，所述纤维增强层至少包括第一纤维增强层和第二纤维增强层；

7、其中，所述第一纤维增强层包括多股第一纤维纱，多股所述第一纤维纱与多个所述第一凹槽一一对应，所述第一纤维纱的部分卡接于所述第一凹槽内；

8、所述第二纤维增强层包括多股第二纤维纱，多股所述第二纤维纱与多个所述第二凹槽一一对应，所述第二纤维纱的部分卡接于所述第二凹槽内。

9、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述复合拖曳线缆还包括粘接层，所述粘接层设置于相邻的所述纤维增强层之间。

10、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述粘接层包括多个粘接点，多个所述粘接点沿所述纤维增强层的表面呈周期性间隔布置，多个所述粘接点连续形成螺旋曲线状形态，以使所述纤维增强层中相邻纤维纱之间部分粘黏。

11、根据本发明提供的复合拖曳线缆，每股所述第一纤维纱和每股所述第二纤维纱均由多根纤维线绞合形成。

12、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述第一纤维纱和所述第二纤维纱的纱支截面积s满足下述公式：

13、;

14、其中，s为纱支密度，d为纤维纱的线密度；

15、对应地，所述第一凹槽和所述第二凹槽的槽深h和槽宽w满足如下关系式：

16、；

17、其中，s为第一纤维纱或所述第二纤维纱的纱支截面积。

18、根据本发明提供的复合拖曳线缆，第一凹槽和第二凹槽均具有节距l和绞合角度α；

19、其中，，式中d为内防护层的最小直径或外防护层的最小直径。

20、根据本发明提供的复合拖曳线缆，同一所述纤维增强层具有相同的绞合角α，且由内至外的所述纤维增强层的节距逐渐增大，每一防护层上的固定节距通过下述的公式得到：

21、；

22、其中，为第n层时纤维增强层的节距，d为第n-1层时形成的防护层的最小直径。

23、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述缆芯包括电单元和光单元，所述电单元和所述光单元绞合布置。

24、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述复合拖曳线缆还包括缓冲层，所述缓冲层设于所述缆芯与所述内防护层之间。

25、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述缓冲层由弹性聚合材料制备得到，所述缓冲层包覆于所述缆芯外部，并填充于所述缆芯的空隙中，以使所述缓冲层直接与所述缆芯的外壁面接触。

26、根据本发明提供的复合拖曳线缆，所述缓冲层的截面形成有蜂窝状结构，并在所述缓冲层的表面涂敷有润滑剂，润滑剂自然渗透到所述缓冲层内，以使所述缓冲层具有润滑性能。

27、根据上述任一实施例，本发明至少具有下述的有益效果：

28、本发明提供的一种复合拖曳线缆，通过在内防护层和外防护层上设置有凹槽，并通过将第一纤维纱和第二纤维纱的一部分卡入到凹槽内分别形成了至少两层的纤维增强层，通过凹槽能够避免纤维纱与防护层之间的滑移，使得纤维纱的紧密性更高，稳定性更强，从而解决了复合拖曳线缆断裂强度不足，耐反复张力弯曲差的问题。

技术特征：

1.一种复合拖曳线缆，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述复合拖曳线缆还包括粘接层，所述粘接层设置于相邻的所述纤维增强层之间。

3.根据权利要求2所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述粘接层包括多个粘接点，多个所述粘接点沿所述纤维增强层的表面呈周期性间隔布置，多个所述粘接点连续形成螺旋曲线状形态，以使所述纤维增强层中相邻纤维纱之间部分粘黏。

4.根据权利要求1所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述第一纤维纱和所述第二纤维纱的纱支截面积s满足下述公式：

5.根据权利要求1所述的复合拖曳线缆，其特征在于，第一凹槽和第二凹槽均具有节距l和绞合角度α；

6.根据权利要求1所述的复合拖曳线缆，其特征在于，同一所述纤维增强层具有相同的绞合角α，且由内至外的所述纤维增强层的节距逐渐增大，每一防护层上的固定节距通过下述的公式得到：

7.根据权利要求1所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述缆芯包括电单元和光单元，所述电单元和所述光单元绞合布置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述复合拖曳线缆还包括缓冲层，所述缓冲层设于所述缆芯与所述内防护层之间。

9.根据权利要求8所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述缓冲层由弹性聚合材料制备得到，所述缓冲层包覆于所述缆芯外部，并填充于所述缆芯的空隙中，以使所述缓冲层直接与所述缆芯的外壁面接触。

10.根据权利要求8所述的复合拖曳线缆，其特征在于，所述缓冲层的截面形成有蜂窝状结构，并在所述缓冲层的表面涂敷有润滑剂，润滑剂自然渗透到所述缓冲层内，以使所述缓冲层具有润滑性能。

技术总结
本发明涉及水下拖缆的技术领域，提供一种复合拖曳线缆，包括缆芯、内防护层、外防护层和纤维增强层；内防护层外壁周向均布设有多个沿光缆纵向延伸的螺旋状结构的第一凹槽；外防护层套设于内防护层的外部，外防护层内壁周向均布设有多个沿光缆纵向延伸的螺旋状结构的第二凹槽，第二凹槽和第一凹槽的螺旋方向相反；纤维增强层设于内防护层与外防护层之间，纤维增强层至少包括第一纤维增强层和第二纤维增强层；每一纤维增强层包括多股纤维纱，每股纤维纱部分卡接于第一凹槽或第二凹槽中。本发明通过凹槽的设置能够避免纤维纱与防护层之间的滑移，使得纤维纱的紧密性更高，稳定性更强，从而解决了复合拖曳线缆断裂强度不足，耐反复张力弯曲差的问题。

技术研发人员：周卫云,赵静,李家哲,朱鹏宇,吴俊峰,缪威玮,缪小明,谭枫,马娜,刘文军,寇启龙,刘毅,李燕
受保护的技术使用者：江苏中天科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26