[发明专利]一种轻量化、高强度光电脐带缆

说明书

本发明涉及光电脐带缆技术领域，尤其是一种轻量化、高强度光电脐带缆，包括光电单元，还包括一用于包覆光电单元的柔性护套，在柔性护套上嵌设有用于增强脐带缆在纵向的模量和强力的奇数层编织结构增强体。其轻量化显著，纵向模量大，保护性强，且弯曲半径小、柔韧性好。

技术领域

本发明涉及光电脐带缆技术领域，尤其是一种轻量化、高强度光电脐带缆。

背景技术

脐带缆作为连接勘探或者生产作业的海底机器人与海平面或者陆地上控制平台之间的关键部件，在动力、信号、物质传输方面起到了多方面的关键作用，主要功能是为水下设备提供信号和动力以及勘探和生产相关的物质供应，被誉为海底“生命线”，在海洋科考和海洋生产领域广泛应用。现代深海采油技术已经突破了平台的限制，通过在海底布置采油树等相关采油系统实现高效采油。而平台或者水面船只与海底采油树相关的信号控制和采油相关的液压和重要化学为主的传输则主要通过脐带缆来实现。作为脐带缆的另一个重要应用是海底勘探机器人(ROV)的控制和相关信号的传输，这种脐带缆对长度和性能的稳定性要求较高。

传统的脐带缆结构一般采用钢丝螺旋增强，通过螺旋钢丝的强力提供轴向负载，保证整个绳缆的抗拉性能。通过在内部光缆、电缆以及液体管道等外部用钢丝进行螺旋包覆提供轴向强力。然而该类螺旋结构在受到拉力作用时会发生扭转。因此，在设计过程中一般采用偶数层，一般为两层或者四层螺旋结构来达到扭转的平衡。这就极大的增加了脐带缆的重量。同时，由于采用螺旋结构，其在受到拉伸作用时，轴向的模量不大，容易对内部脆弱的光纤单元产生破坏。

CN109686482A公开了一种缠绕有角度变化式铠装钢丝的脐带缆，外表面密布螺旋缠绕有铠装钢丝的脐带缆包括位于上部的顶段、位于下部的底段，以及位于中部的中间段；每一局部的铠装钢丝与脐带缆轴线之间夹角角度满足如下条件：顶段夹角a＜底段夹角c；中间段夹角逐渐由a增加至c；8°≤a≤20°；20°≤c≤85°。本发明脐带缆的铠装钢丝缠绕角度变化随着脐带缆深度的变化而变化，并且铠装钢丝可承受拉力和压力与实际承受的拉力和压力的变化同步，从而能够在减小本发明铠装钢丝的直径下仍然达到压力和拉力的要求，最终降低铠装钢丝的生产成本。上述专利通过调整钢丝缠绕角度，在顶部在用较小的缠绕角度从而增强脐带缆的抗拉能力，在海洋底部由于自身重量原因，承受的张力较小，因此可以采用较大的缠绕角度，从而降低了钢丝的排列密度，从而在一定程度上降低了脐带缆子绳的重量。应该说这种方法有一定的效果，但是轻量化的幅度十分有限。

CN 108335793 A公开了一种脐带缆，包括缆芯、设置于缆芯外的内护层以及设置于所述内护层外的铠装层，所述铠装层包括若干根铠装丝，每根铠装丝均包括由纤维增强复合材料制成的基体。本发明具有低比重、强度高的特点，能够用于比现有的金属丝铠装脐带缆更深的水下生产作业要求。脐带缆中设计了一种纤维增强材料制成的基地来代替传统的钢丝铠装，较好的实现了脐带缆的轻量化，但从专利提供的信息看，该设计方案并没有改变脐带缆偶数层螺旋结构。因此，对内部光缆等的保护力度仍然不够，而且铠装层必须是偶数层，无疑又增加了脐带缆的重量。

CN104103346A公开了一种脐带缆，给出了用编织结构和平行纤维来增强传统脐带缆的方案，然而并没有对外层脐带缆钢丝螺旋增强进行改进。轻量化的程度仍然无法满足相应的要求。

因此亟需一种能够满足脐带缆功能前提下，切实达到全海深要求的轻量化脐带缆的设计方案和蟾皮，满足日益增长的轻量化脐带缆的需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，提供了一种轻量化、高强度光电脐带缆，其轻量化显著，纵向模量大，保护性强，且弯曲半径小、柔韧性好。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种轻量化、高强度光电脐带缆，包括光电单元，还包括一用于包覆光电单元的柔性护套，在柔性护套上嵌设有用于增强脐带缆在纵向的模量和强力的奇数层编织结构增强体。