КАБЕЛЬ МНОГОЖИЛЬНЫЙ ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к кабельной промышленности, а более конкретно - к гибким геофизическим кабелям, предназначенным для передачи и приема электрических сигналов частотой до 1 кГц при проведении сейсмических работ в полевых условиях при температуре окружающего воздуха от минус 60° до плюс 55°С с допустимым нагревом их в летний период до плюс 70°С.
В известном геофизическом кабеле по патенту РФ на изобретение №2248594 каждая жила выполнена бронированной, а промежутки между ними и центральная часть заполнены проволоками. Все жилы и проволоки свиты между собой, а на эти свитки наложены многослойные повивы брони. Такая конструкция кабеля прочная и обладает повышенной осевой жесткостью, что очень важно при проталкивании кабеля в скважину. Однако такое исполнение отрицательно сказывается на гибкости кабеля. Кроме этого, за счет жесткости наружной брони радиусы изгиба у такого кабеля ограничены. Все перечисленные конструктивные особенности кабеля не позволяют использовать его для полевой сейсморазведки. Для полевой сейсморазведки геофизические кабели должны быть прочными и одновременно максимально гибкими и выдерживать широкий температурный диапазон эксплуатации, поскольку их эксплуатация происходит при многократных изгибах в любых климатических зонах на поверхности земли.
Наибольшее распространение для передачи многочисленных слабых электросигналов получили многожильные кабели. Наиболее близкой по технической сути и по назначению к заявляемому кабелю по обоим вариантам выполнения является конструкция многожильного кабеля для работ с цифровыми сейсмостанциями марки КЦПВ-74 (Технические условия ТУ-16-505.776-75, Подольсккабель). Он предназначен для работы в полевых условиях в диапазоне температур от минус 40° до плюс 60°С для передачи сигналов частотой до 800 Гц. Содержит от 70 до 74 токопроводящих жил в полиэтиленовой изоляции толщиной 0,3 мм. Жилы изготовлены из одной биметаллической проволоки (сталь-медь) диаметром 0,5 мм и скручены в пары с шагом скрутки не более 100 мм и отличаются в паре по цвету. Пары скручены в кабель по системе повивной скрутки. Повивы имеют взаимно противоположные направления и в каждом повиве пары отличаются расцветкой от других пар. Шаги скрутки для смежных пар в каждом повиве взаимно
согласованы. Поверх верхнего повива наложена обмотка из полиэтилентерефталатной ленты с перекрытием, а поверх обмотки - оболочка из поливинилхлоридного пластиката толщиной 2,0 мм с минусовым отклонением 10%. Наружный диаметр кабеля составляет не более 19,5 см + 5%, а вес 1 км кабеля - 330 кг. Конструкция известного кабеля за счет применения биметаллической проволоки имеет повышенную разрывную прочность, не менее 4,9 кН. Однако жилы из биметаллической проволоки, обладая высокой прочностью и упругостью, не очень гибкие, что затрудняет сматывание их на барабан при проведении полевых работ. Согласованность шагов скрутки только смежных пар недостаточна при передаче многочисленных электросигналов на высоких частотах, поскольку не исключено влияние передающих каналов друг на друга.
Задача состоит в улучшении эксплуатационных характеристик кабеля, что очень важно в условиях полевой работы, а также в обеспечении достоверных результатов при передаче высокочастотных сигналов.
Технический результат заключается в исключении влияния передающих каналов друг на друга, а также в обеспечении высокой эксплуатационной надежности кабеля при его многократных перемотках в условиях полевых работ.
Технический результат достигается следующим образом. Общее с прототипом для обоих вариантов является то, что заявляемый кабель содержит изолированные полиэтиленом или полипропиленом токопроводящие жилы, скрученные в пары, отличающиеся в паре по цвету, обмотку из полиэтилентерефталатной пленки, наложенную поверх общей скрутки пар, расцветка каждой из которых отличается от расцветки других пар, и оболочку из эластичного материала, выполненную поверх обмотки. В отличие от прототипа, заявляемый кабель по первому варианту дополнительно содержит скрепляющие обмотки из синтетических нитей, при этом пары токопроводящих жил скручены в семипарные группы однонаправленной скруткой, и на открытую спираль, полученную при скрутке каждой группы, наложена скрепляющая обмотка, которая отличается по цвету от скрепляющих обмоток других групп, а общая скрутка кабеля образована скруткой семипарных групп. Отличием является также то, что шаги скрутки всех пар взаимно согласованы, все токопроводящие жилы скручены в пару однонаправленной скруткой и выполнены из одной или из семи медных проволок.
Отличием является также то, что кабель по первому варианту может быть скручен из четырех семипарных групп или из семи семипарных групп.
По второму варианту заявляемый кабель отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит скрепляющие обмотки из синтетических нитей, при этом пары токопроводящих жил скручены в семипарные группы однонаправленной скруткой, и на открытую спираль, полученную при скрутке каждой группы, наложена скрепляющая обмотка, которая отличается по цвету от скрепляющих обмоток других групп, а общая скрутка кабеля образована скруткой семипарных групп и отдельных пар, которые расположены в верхнем повиве между группами, кроме того, шаги скрутки всех пар взаимно согласованы, все токопроводящие жилы скручены в пару однонаправленной скруткой и выполнены из одной или из семи медных проволок.
В частных случаях выполнения кабель по второму варианту скручен из тринадцати семипарных групп и девяти отдельных пар или из семнадцати семипарных групп и девяти отдельных пар.
Кроме этого, оболочка кабеля по обоим вариантам выполнена из термоэластопласта или термопластичного полиуретана, или из поливинилхлоридного пластиката. Для однопроволочных токопроводящих жил использована медная проволока диаметром 0,32 мм с толщиной изоляции 0,2 мм, а для семипроволочных токопроводящих жил использована медная проволока диаметром 0,12 мм с толщиной изоляции 0,2 мм. Скрепляющие обмотки для семипарных групп выполнены из полиамидных нитей.
Согласованность шагов скрутки всех пар, а также то, что сопротивление токопроводящих жил из медных проволок меньше, чем из биметаллических, позволяют исключить влияние высокочастотных электрических сигналов друг на друга, обеспечить малые электрические потери и малое затухание сигналов, тем самым повысить помехоустойчивость и получать достоверные результаты.
Объединение семи пар токопроводящих жил в одну группу и скрепление обмоткой из синтетических нитей повышает надежность кабеля, концы кабеля не расплетаются при транспортировке, монтаже и демонтаже кабеля. Цветовое различие скрепляющих обмоток создает удобства в эксплуатации.
Применение мягкой, легкой и пластичной меди обеспечивают гибкость (а значит легкое наматывание на барабан лебедки), меньший вес и габариты. Все это положительно сказывается на эксплуатационной надежности кабеля.
Оба предложенных варианта кабеля образуют единый творческий замысел, поскольку они имеют одно и то же назначение и при их осуществлении достигается
одинаковый технический результат, заключающийся в исключении влияния передающих каналов друг на друга при передаче высокочастотных сигналов, а также в обеспечении гибкости и высокой прочности на растяжение. Все это положительно сказывается на эксплуатационной надежности кабеля при его многократных перемотках в условиях полевых работ.
Указанная совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не обнаружена в уровне техники, что подтверждает новизну заявляемого кабеля.
Далее полезная модель поясняется чертежами. На рис.1, 2 изображены поперечные сечения кабеля по первому варианту. На рис.3, 4 - то же по второму варианту, на рис.5 - схема группы из семи пар изолированных токопроводящих жил.
Кабель содержит токопроводящие жилы 1, изолированные полиэтиленом или полипропиленом (рис.5), скрученные в пары 2. Семь пар 2 токопроводящих жил скручены в группу 3. На каждую группу наложена скрепляющая обмотка из синтетических нитей (на чертеже не показана). По первому варианту (рис.1, 2) семипарные группы скручены в кабель. Поверх их общей скрутки наложена обмотка 4 из полиэтилентерефталатной пленки, а поверх обмотки 4 - оболочка 5 из термоэластопласта или термопластичного полиуретана, или из поливинилхлоридного пластиката, ее номинальная толщина должна составлять не менее 1,5 мм. Нижнее допустимое отклонение от толщины не должно превышать 0,15 от этого значения. По второму варианту (рис.3, 4) кабель дополнительно содержит в верхнем повиве отдельные пары 6.
Все передающие токопроводящие жилы выполнены из одной или из семи медных проволок диаметром соответственно 0,32 мм и 0,12 мм. Толщина изоляции жил 1 не менее 0,2 мм. Изоляция токопроводящих жил в паре отличается по цвету. Кроме того, пары отличаются друг от друга цветом хотя бы одной изолированной токопроводящей жилы. Каждая пара имеет свой шаг скрутки, и эти шаги взаимно согласованы для всех пар. Скрепляющие обмотки всех групп тоже отличаются по цвету.
Номинальный диаметр заявляемого кабеля в зависимости от количества токопроводящих жил составляет от 10,3 мм до 20,0 мм, а вес 1 км кабеля от 122 до 312 кг. Как видно, его габариты и масса намного ниже, чем у прототипа.
Конструктивные параметры кабеля определяются исходя из требований к электрическим параметрам по известным методикам.
Полезная модель промышленно применима. Технология изготовления заявляемого кабеля проста и доступна и не требует сложного специального оборудования. Он изготавливается на кабельных заводах с применением стандартного технологического оборудования по типовым технологическим процессам. Размотка кабеля в процессе эксплуатации производится с барабана лебедки диаметром не менее 300 мм. Конструкция заявляемого кабеля и применяемые изоляционные материалы позволяют использовать его по поверхности почвы со следами нефти, органических кислот и солончаковости, а также располагать отдельные участки в воде на глубине не более 1 м. Заделку кабелей в присоединительные устройства производят приемами и методами, исключающими повреждения оболочки и изоляции жил.
Образцы кабелей были испытаны и показали хорошие результаты при передаче электрических сигналов частотой до 1кГц при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 70°С. Кабель выдерживает 100 циклов изгибов на угол ±π радиан по радиусу, равному не менее 100 мм при растягивающем усилии 50 Н при температуре до минус 45°С.