СУДОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БЕЗГАЛОГЕННЫЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции судовых электрических пожаробезопасных кабелей с резиновой изоляцией и оболочкой, предназначенных для эксплуатации в силовых и осветительных сетях, в цепях управления, контроля, сигнализации и межприборных соединений.
Кабели с резиновой изоляцией и оболочкой находят широкое применение в судостроении, поскольку кроме всего прочего обладают высокой эластичностью, позволяющей осуществлять прокладку кабельных трасс с малыми радиусами монтажных изгибов в стесненных помещениях судна, ремонтопригодностью, не гигроскопичностью, стойкостью к перегревам и термическим ударам.
В современных стандартах на электрооборудование кораблей и судов (ГОСТ РВ 2090-004-2008, ГОСТ РВ 2090-005-2008, ГОСТ РВ 2090-006-2008) особое внимание уделяется высоким требованиям к пожарной безопасности применяемых кабелей, а также их гибкости, в частности:
- кабели должны быть безгалогенными, т.е. быть выполнены из материалов, не содержащих галогенов;
- кабели не должны распространять горение при пучковой прокладке по категории А;
- кабели должны обладать низким дымовыделением при горении и тлении;
- кабели должны допускать монтажные изгибы с радиусом, равным трем наружным диаметрам кабеля, в том числе при отрицательных температурах.
Известен кабель электрический с теплостойкой резиновой изоляцией, содержащий скрученные между собой токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта резиновой изоляцией, внутреннюю и наружную оболочку, при этом внутренняя и наружная оболочка могут быть выполнены:
- из ПВХ пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32%;
- из резины и резины, не распространяющей горение;
- из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28-35%;
- из термопластичной безгалогенной композиции.
В кабеле предусмотрен металлический экран, выполненный из одной или двух медных лент, а также предусмотрена броня, выполненная из двух стальных оцинкованных лент.(Патент РФ №148312 от 23.05.2014 г. ).
Недостатками указанного кабеля является то, что оболочки из ПВХ пластикатов и резины содержат галогены и обладают высоким дымовыделением. Кроме того, оболочки из безгалогенных композиций весьма жесткие и не позволяют осуществлять прокладку и монтаж кабеля с малыми радиусами изгиба (3 диаметра кабеля), а термопластичные безгалогенные композиции не стойки к перегревам и термическим ударам.
Кроме того, экран и броня из лент придают жесткость конструкции кабеля, что не позволяет осуществлять прокладку и монтаж кабеля с малыми радиусами изгиба.
Аналогом также является судовой кабель, включающий токопроводящие жилы с изоляцией из этиленпропиленовой безгалогенной резины с кислородным индексом не менее 30%, заполнитель из безгалогенного материала с кислородным индексом не менее 35% и внешнюю оболочку из резины с кислородным индексом не менее 35%. (Патент UA №27715 от 12.11.2007 г. ).
Основным недостатком аналога является то, что кабель в целом не является безгалогенным и не соответствует современным требованиям по пожаробезопасности, поскольку наружная оболочка выполнена из не распространяющей горение резины на основе каучука из хлорированного полиэтилена, которая априори содержит галогены.
Прототипом является кабель судовой, содержащий одну или несколько медных многопроволочных токопроводящих жил, изоляцию из резины на основе этиленпропиленового каучука с показателями прочности при растяжении не менее 8,5 МПа и модуля при 150%-ном удлинении не менее 4,5 МПа, и резиновую маслостойкую оболочку, при этом оболочка кабеля может быть выполнена из резин с кислородным индексом более 30:
- на основе полихлоропренового каучука;
- на основе комбинации полихлоропренового и бутадиен-нитрильного каучуков;
- на основе комбинации этиленпропиленового и бутадиен-нитрильного каучуков;
- на основе хлорированного полиэтилена;
- на основе этиленвинилацетатного каучука. (Патент РФ №80276 от 18.03.2008 г. )
Недостатками прототипа является следующее:
- как показывает практика, конструкции кабелей с оболочкой из материалов с кислородным индексом менее 35%, в сочетании с горючей изоляцией жил, в том числе из этиленпропиленовой резины, не обеспечивают выполнение требований по не распространению горения при пучковой прокладке по категории А;
- резины на основе полихлоропренового каучука, комбинации полихлоропренового и бутадиен-нитрильного каучуков, хлорированного полиэтилена являются галогеносодержащими материалами с достаточно высоким дымообразованием при горении и тлении;
- резины с содержанием бутадиен-нитрильного каучука обладают низкой светостойкостью и повышенной токсичностью при производстве и сгорании;
- поскольку этиленвинилацетатный каучук обладает невысокой морозостойкостью, резина на его основе не обеспечивает надежную эксплуатацию кабеля, проложенного с малыми радиусами изгиба (3 диаметра кабеля), при низких температурах окружающего воздуха (происходит растрескивание оболочки).
Технической задачей полезной модели является создание конструкции судового безгалогенного кабеля с резиновой изоляцией и оболочкой, отвечающего современным требованиям пожарной безопасности, установленных в стандартах на электрооборудование кораблей и судов, а также специальным требованиям судостроителей к прокладке, монтажу и эксплуатации кабельных трасс, в том числе при отрицательных температурах.
Поставленная задача решается тем, что в судовом электрическом безгалогенном кабеле, содержащем сердечник из скрученных токопроводящих жил из медных проволок, имеющих изоляцию из безгалогенной резины, и наружную оболочку из маслостойкой безгалогенной, не распространяющей горение, резины, согласно полезной модели на сердечник наложены заполнитель из безгалогенной композиции с кислородным индексом не менее 45% и сепаратор из полимерной ленты, при этом в качестве изоляции жил использована безгалогенная резина с кислородным индексом не менее 29% на основе этиленпропиленового каучука, содержащая антипирены, а в качестве наружной оболочки - маслостойкая безгалогенная, не распространяющая горение, резина на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе и кислородным индексом резины не менее 35%.
Техническим результатом полезной модели является то, что, благодаря применению для оболочки маслостойкой безгалогенной, не распространяющей горение, резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%, в сочетании с изоляцией жил из безгалогенной резины на основе этиленпропиленового каучука, содержащей антипирены, с кислородным индексом не менее 29%, решена задача по созданию судового кабеля, отвечающего требованиям пожарной безопасности и работы в условиях холодного климата:
- кабель является безгалогенным, поскольку все неметаллические материалы, входящие в состав кабеля, не содержат галогены, что, кроме того, обеспечивает низкое дымовыделение при горении и тлении кабеля;
- кабель не распространяет горение при пучковой прокладке по категории А, т.к. оболочка кабеля и заполнитель выполнены из материалов с высоким кислородным индексом, а в состав резины для изоляции введены антипирены (гидроксид магния);
- кабель позволяет осуществлять прокладку, монтаж и эксплуатацию с малыми радиусами изгиба (3 диаметра кабеля), в том числе в условиях холодного климата (поэтому исключено растрескивание оболочки при изгибах при низких температурах), что достигается выполнением оболочки кабеля из резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33%.
Благодаря тому, что на сердечник наложен заполнитель из безгалогенной композиции с кислородным индексом не менее 45%, значительно повышается стойкость кабеля к распространению пламени при пучковой прокладке предлагаемого кабеля.
Проволоки каждой жилы могут быть выполнены медными лужеными, что повышает коррозионную стойкость жил кабеля.
В кабеле поверх сепаратора сердечника могут быть наложены внутренняя оболочка из материала, выполненного из маслостойкой безгалогенной, не распространяющей горение, резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе и кислородным индексом резины не менее 35%, и общий экран в виде оплетки из медных луженых проволок. Внутренняя оболочка выполняет роль подушки для экрана, выполненного в виде оплетки, чтобы не повредить медными проволоками изоляцию жил. Экран выполняет защиту от воздействия электромагнитных помех, а также отвод токов короткого замыкания.
В кабеле поверх сепаратора сердечника могут быть наложены внутренняя оболочка из материала, выполненного из маслостойкой безгалогенной, не распространяющей горение, резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе и кислородным индексом резины не менее 35%, и броня в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок. Внутренняя оболочка выполняет роль подушки для брони, выполненной в виде оплетки, чтобы не повредить стальными проволоками изоляцию жил. Броня служит для защиты кабеля от внешних механических воздействий и растягивающих усилий.
Предлагаемая полезная модель кабеля схематично изображена на фигурах 1-3.
На фиг. 1 показан в разрезе трехжильный кабель с заполнителем из безгалогенной композиции. На фиг. 2 показан в разрезе двужильный кабель с заполнителем из безгалогенной композиции и броней из проволок. На фиг. 3 показан в разрезе семижильный кабель с заполнителем из безгалогенной композиции и общим экраном.
Где: 1 - токопроводящая жила; 2 - изоляция жилы; 3 - заполнитель; 4 - сепаратор; 5 - внутренняя оболочка; 6 - общий экран; 7 - броня; 8 - наружная оболочка.
Пример 1. Судовой электрический безгалогенный кабель (фиг. 1) содержит три токопроводящие жилы 1 из медных проволок, которые выполнены лужеными, каждая жила имеет изоляцию 2 из безгалогенной резины с кислородным индексом не менее 29% на основе этиленпропиленового каучука, содержащей антипирены.
Изолированные жилы скручены в сердечник кабеля, по скрученным жилам наложены заполнитель 3 из безгалогенной композиции с кислородным индексом не менее 45%, сепаратор 4 из синтетической полимерной ленты и наружная оболочка 8 из маслостойкой безгалогенной не распространяющей горение резины на основе комбинаций этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%.
Пример 2. Судовой электрический безгалогенный кабель (фиг. 2) содержит две токопроводящие жилы 1, проволоки которых выполнены медными лужеными, каждая жила 1 имеет изоляцию 2 из безгалогенной резины с кислородным индексом не менее 29% на основе этиленпропиленового каучука, содержащей антипирены.
Изолированные токопроводящие жилы 1 скручены в сердечник кабеля, по скрученным жилам 1 наложены заполнитель 3 из безгалогенной композиции с кислородным индексом не менее 45%, сепаратор 4 из синтетической полимерной ленты, внутренняя оболочка 5 из безгалогенной резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%. Далее наложена броня 7 в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок и наружная оболочка 8 из маслостойкой безгалогенной не распространяющей горение резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%.
Пример 3. Судовой электрический безгалогенный кабель (фиг. 3) содержит семь токопроводящих жил 1, проволоки которых выполнены медными лужеными, каждая жила 1 имеет изоляцию 2 из безгалогенной резины с кислородным индексом не менее 29% на основе этиленпропиленового каучука, содержащей антипирены.
Изолированные токопроводящие жилы 1 скручены в сердечник кабеля, по скрученным жилам 1 наложены заполнитель 3 из безгалогенной композиции с кислородным индексом не менее 45%, сепаратор 4, наложенный в виде обмотки из синтетической полимерной ленты, внутренняя оболочка 5 из безгалогенной резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%. Далее наложен общий экран 6 в виде оплетки из медных луженых проволок и наружная оболочка 8 из маслостойкой безгалогенной не распространяющей горение резины на основе комбинации этиленвинилацетатного каучука и гидрированного нитрильного каучука с суммарным содержанием каучука не менее 33% по массе, с кислородным индексом не менее 35%.
Предлагаемая полезная модель кабеля реализуема в серийном производстве, заявленные технические характеристики подтверждены соответствующими испытаниями образцов.
Фактические результаты испытаний образцов судового электрического безгалогенного кабеля, изготовленного согласно предлагаемой полезной модели, на соответствие требованиям ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», а также на соответствие требованиям к изгибам, приведены в таблице.