ПОЛЕВОЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабельной технике, в частности к полевым кабелям многократного применения.
Известны электрические кабели многократного использования (патент США №3772454, МПК H01B 7/00 (174/113R); патент США №3684821, МПК H01B 7/00 (174/102SC); патент США №4039743, МПК H01B 11/02 (174/114R); патент США №436422, МПК H01R 4/24; патент Англии №1311552, МПК H01B 7/04 (H01A); патент Англии №1164256, МПК H01B 7/00 (H01A); патент Англии №1138653, МПК H01B 7/00 (H01A)). Однако данные кабели имеют неудовлетворительные массогабаритные характеристики и не соответствуют требованиям реальной эксплуатации по электрическим и механическим параметрам.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому кабелю является кабель связи в соответствии с патентом на полезную модель №103663 (МПК H01B 11/02), выбранный в качестве прототипа.
Данный кабель имеет рабочие токопроводящие жилы, скрученные в одну или несколько четверок звездной скрутки, каждая из которых имеет экран, выполненный в виде оплетки или обмотки из проволок или ленты, и/или две или более служебные токопроводящие жилы, расположенные с внешней стороны экранов рабочих жил и используемые как служебные пары. Кроме того, в кабеле имеются внутренняя и внешняя изоляционно-защитные оболочки и грузонесущий элемент, выполненный из пучков синтетических высокопрочных нитей, размещенный с внешней стороны экранов рабочих жил кабеля.
Недостаток данной конструкции кабеля состоит в том, она имеет низкую надежность в условиях реальной полевой эксплуатации. Это обусловлено следующими причинами. Полевые кабели предназначены для прокладки, как правило, по поверхности грунта в условиях пересеченного рельефа местности. При таком способе развертывания линии кабель не укладывается ровно вдоль направления собственной оси, как это делается при прокладке стационарных кабелей, а постоянно меняет направление своей прокладки, огибая естественные препятствия (деревья, камни и т.п.). В результате, практически все растягивающие усилия, которые могут возникнуть в процессе прокладки кабеля, действуют на него не вдоль продольной оси кабеля, а под углом к ней. Таким образом, при приложении к кабелю в процессе прокладки растягивающих усилий, пучки нитей, расположенные по внутреннему радиусу изгиба кабеля, почти не принимают на себя нагрузку, а вся нагрузка приходится на пучки нитей, расположенных по внешнему радиусу изгиба кабеля. В результате существенно снижается разрывная прочность кабеля в целом. Кроме того, следует иметь в виду, что при прокладке кабеля по поверхности грунта он может цепляться за естественные препятствия (например, камни с острыми кромками) и как внешняя, так и внутренняя оболочки могут получит повреждения (сдиры или порезы). В результате влага через данные повреждения может попасть во внутреннюю полость кабеля, что приведет к выходу его из строя.
Поставленная задача состоит в повышении надежности полевого кабеля с грузонесущим элементом, выполненным из синтетических высокопрочных нитей.
Технический результат достигается за счет следующего. Полевой кабель, имеет рабочие токопроводящие жилы, скрученные в одну или несколько четверок звездной скрутки и/или в одну или несколько пар парной скрутки, а также внешнюю изоляционно-защитную оболочку и грузонесущий элемент, выполненный в виде обмотки или оплетки из синтетических высокопрочных нитей и размещенный непосредственно под внешней оболочкой кабеля. По меньшей мере часть четверок или пар может иметь экран, выполненный в виде оплетки или обмотки из проволок или ленты. Кроме того в кабеле может быть внутренняя изоляционно-защитная оболочка расположенная под грузонесущим элементом.
Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает, что предлагаемый кабель имеет ряд общих конструктивных элементов с прототипом, но отличается формой и расположением элементов конструкции в сердечнике кабеля. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявленного устройства с другими аналогичными техническими решениями, в том числе и с прототипом, показывает, что взаимное расположение элементов конструкции и их форма позволяют достичь требуемый технический результат - повышение надежности полевого кабеля с грузонесущим элементом, выполненным из синтетических высокопрочных нитей.
Анализ конструкции предлагаемого кабеля показывает, что данное техническое решение является промышленно применимым, поскольку обеспечивает достижение конкретного технического результата и может быть воспроизведено на современных предприятиях кабельной промышленности.
Сущность заявленной полезной модели можно уяснить из фиг. 1, на которой в разрезе представлен один из возможных вариантов конструкции предлагаемого кабеля с грузонесущим элементом из синтетических высокопрочных нитей, а именно кабель с одной экранированной четверкой рабочих жил, одной парой служебных жил, где обозначено:
1 - изолированная рабочая токопроводящая жила;
2 - экран;
3 - служебная жила;
4 - опознавательная нить;
5 - контактная проволока;
6 - скрепляющая обмотка;
7 - скрепляющая обмотка;
8 - скрепляющая обмотка;
9 - внутренняя оболочка;
10 - синтетическая высокопрочная нить;
11 - скрепляющая обмотка;
12 - внешняя оболочка (защитный шланг).
Конструктивная взаимосвязь элементов предлагаемого кабеля состоит в следующем. Изолированная рабочая токопроводящая жила 1 кабеля скручена, как правило, из семи медных проволок. Изолированные жилы 1 скручены между собой в четверку звездной скрутки и расположены под экраном 2, выполненным в виде оплетки из лент. Поверх экрана 2 размещены служебные жилы 3, и опознавательная нить 4 предприятия-изготовителя. Под экраном имеется контактная проволока 5, обеспечивающая дополнительный электрический контакт между лентами экрана 2. Для технологического скрепления элементов конструкции кабеля и дополнительного их изолирования предусмотрены скрепляющие обмотки 6, 7 и 8. Все элементы конструкции кабеля размещены под внутренней изоляционно-защитной оболочкой 9. Поверх оболочки 9 размещена оплетка или обмотка (на фиг. 1 показана обмотка) из синтетических высокопрочных нитей 10, зафиксированных скрепляющей обмоткой 11. Вся конструкция кабеля защищена внешней оболочкой 12 (защитный шланг).
Устройство работает следующим образом. При приложении к кабелю растягивающих усилий, направленных под углом к оси кабеля, первоначальную нагрузку принимают на себя синтетические высокопрочные нити 4, расположенные по внешнему радиусу изгиба кабеля, а расположенные по внутреннему радиусу - несколько ослабевают. Поскольку как в обмотке, так и в оплетке все высокопрочные нити скручены вокруг сердечника кабеля, более механически напряженный участок каждой из нитей начинает выбирать слабину из менее напряженного участка данной нити до тех пор, пока оба этих участка не будут одинаково нагружены воздействием растягивающего усилия. Следовательно, каждый из участков высокопрочных нитей 4, вне зависимости от того где он расположен, на внутреннем или внешнем радиусе изгиба кабеля, примет на себя одинаковую нагрузку. Таким образом, весь грузонесущий элемент кабеля будет нагружен равномерно, что и обеспечит повышение стойкости кабеля к воздействию растягивающих нагрузок, направленных под углом к его продольной оси. Кроме того, в предлагаемой конструкции грузонесущий элемент 4 расположен между внутренней оболочкой 9 и внешней оболочкой 12. Поэтому при прокладке кабеля по поверхности грунта, если он будет цепляться за естественные препятствия, будет повреждаться только внешняя оболочка 12 (сдиры, порезы и т.п.), а защиту внутренней оболочки 9 от повреждений обеспечат высокопрочные нити 4. В результате влага через данные повреждения не сможет попасть во внутреннюю полость кабеля, что также повышает его надежность.
Проведенные экспериментальные работы подтвердили эффективность предложенных технических решений. В опытном образце кабеля, изготовленном в соответствии с настоящим описанием, разрывная прочность возросла более чем на 40% по отношению к кабелю, принятому в качестве прототипа, при приложении растягивающих усилий под углом 30° к продольной оси данных кабелей. При имитации трения о камни с острыми краями повреждений внутренней оболочки предлагаемого кабеля не зафиксировано.
При изготовлении предлагаемого кабеля необходимо учитывать, что количество синтетических нитей в грузонесущем элементе следует определять исходя из требований по разрывной прочности кабеля. Кроме того, для обеспечения свободного перемещения синтетических нитей относительно защитного шланга (особенно если шланг накладывается «горячим» способом и нити могут ввариться в шланг), целесообразно наложить скрепляющую обмотку поверх грузонесущего элемента. Остальные элементы конструкции полевого кабеля особенностей не имеют.
Технико-экономических эффект от внедрения предполагаемой полезной модели состоит в том, что она позволяет существенно увеличить надежность полевого кабеля с грузонесущим элементом, выполненным из синтетических высокопрочных нитей. Учитывая массовость выпуска данного типа кабелей, это позволит получить значительный экономический эффект.