КОМБИНИРОВАННЫЙ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГРУЗОНЕСУЩИЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабельной технике, а более конкретно к конструкциям грузонесущих кабелей, обладающих универсальностью и многофункциональностью, которые могут найти применение для передачи электрической энергии электрическим устройствам, для передачи различной информации и электрических сигналов контроля и управления по многочисленным каналам связи при проведении специальных работ на открытом воздухе в широком диапазоне температур.
Известен кабель грузонесущий для подводных работ по патенту на полезную модель RU 71471, МПК Н01В 7/02, опубл. 10.03.2008, предназначенный для передачи сигналов связи и электрического питания в подводных условиях при воздействии растягивающих усилий и гидростатического давления. Кабель содержит не менее двух изолированных токопроводящих жил для передачи электрического питания, одну экранированную пару изолированных жил для передачи сигналов связи, скрученную в сердечнике, заполняющие элементы, скрепляющий элемент, внутреннюю оболочку, грузонесущий элемент в виде двух взаимно противоположных повивов жгутов высокопрочных нитей и защитную оболочку из эластичного полимерного материала. Сердечник кабеля выполнен из двух изолированных токопроводящих жил, расположенных в углублениях между двумя скрученными между собой заполняющими элементами, выполненными в виде корделей, имеющих диаметр, больший, чем упомянутые изолированные жилы. Жилы для передачи электрического питания размещены между пучками нитей первого повива грузонесущего элемента в диаметрально противоположных местах. Кабель по RU 71471 позволяет расширить диапазон передачи сигналов связи, снизить массогабаритные характеристики кабеля, повысить его эксплуатационную надежность. Недостатком является узкая область его применения.
Известен комбинированный грузонесущий морской кабель по патенту на полезную модель RU 48667, МПК Н01В 11/12, опубл. 27.10.2005, который содержит центральный силовой элемент из арамидных нитей в полиэтиленовой оболочке, вокруг которого скручены медные токопроводящие жилы, изолированные полиэтиленовой изоляцией, и оптический модуль в виде полимерной трубки, внутри которой расположено оптическое волокно. Внутримодульное пространство заполнено гидрофобным заполнителем, а пространство между токопроводящими жилами герметиком. Кабель содержит общую оболочку из полимерной композиции. Кабель по RU 48667 обладает повышенной механической прочностью и более широкими функциональными возможностями в сравнении с предыдущим аналогом. Кабель по RU 48667 относится к разряду специальных кабелей, предназначенных для передачи электрических сигналов в морской воде и воздушной среде, для соединения и подвески аппаратов, опускных систем, буксировки объектов за судном.
Известен кабель герметизированный комбинированный усиленной защиты по патенту на полезную модель RU 165636, МПК Н01В 11/02, опубл. 27.10.2016, который принят за прототип заявляемому кабелю. Кабель по RU 165636 содержит скрученные в сердечник центральный грузонесущий элемент из синтетических высокомодульных нитей и силовые медные токопроводящие жилы, а также медные токопроводящие жилы, скрученные в пары и имеющие общую оболочку, на которую наложен экран из медных проволок. Все токопроводящие жилы изолированы композицией полиэтилена, а общая оболочка пар токопроводящих жил выполнена из композиции сополимера этилена с винилацетатом. Межпроволочное пространство и свободные промежутки сердечника заполнены герметизирующим заполнителем. Все элементы скреплены обмоткой из синтетической пленки (полиэтилентерефталатной пленки или из водоблокирующей ленты) и защищены снаружи защитной оболочкой из полимерного эластомера (композиции термопластичного полиуретана). Кабель по прототипу предназначен для использования в морской воде и передачи низковольтных (до 100 В) сигналов в диапазоне частот до 100 МГц. Наличие центрального грузонесущего элемента из синтетических высокомодульных нитей позволяет выдерживать большие продольные нагрузки. К недостаткам следует отнести узкую область применения.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в повышении универсальности грузонесущего кабеля, расширении его функциональных возможностей и области применения при одновременно высокой стойкости к продольным нагрузкам.
Технический результат при эксплуатации кабеля - это высокое разрывное усилие и прочность кабеля, что очень важно для грузонесущего кабеля, и надежная и высокая скорость передачи данных.
Для решения технической проблемы предложен комбинированный многофункциональный грузонесущий кабель, который, как и прототип, содержит центральный грузонесущий элемент из синтетических высокомодульных нитей, силовые многопроволочные токопроводящие жилы, выполненные из медных проволок и изолированные полиэтиленом, заполнитель для свободных промежутков кабеля и экранированные витые пары токопроводящих жил, изолированных полиэтиленом. Экраны экранированных витых пар выполнены в виде оплетки из медных проволок, а поясная изоляция поверх экранированных пар - из полимерного материала. Как и прототип, заявляемый кабель содержит скрепляющую обмотку из полиэтилентерефталатной пленки, наложенную поверх общей скрутки всех элементов кабеля, и защитную оболочку из полимерного эластомера, наложенную сверху скрепляющей обмотки.
2
2
2
2
2
В отличие от прототипа в комбинированном многофункциональном грузонесущем кабеле согласно полезной модели центральный грузонесущий элемент выполнен в виде троса из сверхвысокомодульных нитей НСВМ, а поверх центрального грузонесущего элемента наложена оплетка из полиэфирных нитей. В отличие от прототипа заявляемый кабель дополнительно содержит оптоволоконную группу жил, которая вместе с четырьмя силовыми токопроводящими жилами сечением 6,0 мм скручена с центральным грузонесущим элементом, образуя первый повив. Свободный промежуток в первом повиве заполнен заполнителем из нитей полипропиленовых фибриллированных. Кроме того, кабель дополнительно содержит четыре коаксиальные пары, равномерно расположенные вокруг первого повива. Внутренние проводники коаксиальных пар имеют сечение 0,08 мм и выполнены из медных луженых проволок, покрытых изоляцией из полиэтилена высокого давления. Внешние проводники коаксиальных пар выполнены в виде оплетки из медных луженых проволок, а оболочка поверх внешнего проводника коаксиальной пары - из полиэтилена высокого давления. Между коаксиальными парами расположены четыре силовые токопроводящие жилы сечением 1,0 мм, по две жилы в двух диаметрально противоположных местах, две диаметрально противоположные витые экранированные пары токопроводящих жил сечением 0,50 мм и четыре витые экранированные пары токопроводящих жил сечением 0,35 мм, расположенные тоже диаметрально по две между коаксиальными парами. Коаксиальные пары и расположенные между ними токопроводящие жилы и витые экранированные пары скручены вокруг первого повива. Изоляция всех токопроводящих жил выполнена из полиэтилена низкого давления, поясная изоляция экранов экранированных пар - из полиэтилена высокого давления, а защитная оболочка - из термоэластопласта.
В частных случаях выполнения обмотка кабеля выполнена из пленки ПЭТ-Э, защитная оболочка кабеля выполнена из эластоллана 1175А или эластоллана 1180А. В качестве оптоволоконной группы жил может быть использован многомодовый из четырех волокон оптический кабель типа G62,5/125 или G50/125.
Центральный грузонесущий элемент, выполненный в виде троса из сверхвысокомодульных нитей типа НСВМ и с оплеткой из полиэфирных нитей, обеспечивает высокое разрывное усилие и тем самым высокую стойкость к продольным нагрузкам и повышенную прочность грузонесущему кабелю. Оптоволоконная группа жил (оптический кабель) при своем малом весе обладает высокой пропускной способностью, обеспечивающей максимальную скорость передачи данных. К тому же оптический кабель невосприимчив к электромагнитным помехам, поскольку для передачи данных задействовано не электричество, а световые импульсы. Использование в заявляемом кабеле многомодового оптического кабеля позволяет передавать большой объем данных. Наличие коаксиальных кабелей позволяет передавать сигналы по каналам связи в широком спектре областей техники. Таким образом, в качестве полезной модели предложен универсальный медный грузонесущий кабель, который может использоваться для передачи видеосигналов, голосовых сигналов, в компьютерных сетях, системах дистанционного управления, измерения, контроля, для питания электрических устройств, спуска и подъема аппаратуры и т.д. Многофункциональный кабель экономичен для потребителя, поскольку исключает приобретение дополнительных проводов питания и связи и их монтаж.
На чертеже изображен комбинированный многофункциональный грузонесущий кабель в разрезе.
2
2
2
Комбинированный многофункциональный грузонесущий кабель содержит оптоволоконную группу жил 1 и четыре силовые токопроводящие жилы 2 сечением 6,0 мм, скрученные с центральным грузонесущим элементом 3 в первый повив. В качестве оптоволоконной группы жил 1 использован многомодовый из четырех волокон оптический кабель типа G62,5/125 или типа G50/125. В качестве центрального грузонесущего элемента 3 использован трос из сверхвысокомодульных нитей НСВМ с оплеткой 5 из полиэфирных нитей. Свободные промежутки в первом повиве заполнены заполнителем 4 из полипропиленовых фибриллированных нитей. Вокруг первого повива скручены четыре силовые токопроводящие жилы 6, 7, 8, 9 сечением 1,0 мм, две экранированные пары 10, 11 токопроводящих жил сечением 0,50 мм, четыре экранированные пары 12, 13, 14, 15 токопроводящих жил сечением 0,35 мм и четыре коаксиальные пары 16, 17, 18, 19. Внутренние проводники коаксиальных пар 16, 17, 18, 19 выполнены из медных луженых проволок и покрыты изоляцией из полиэтилена высокого давления. Внешние проводники коаксиальных пар выполнены в виде оплетки из медных луженых проволок с изоляцией из полиэтилена высокого давления. Изоляция токопроводящих жил 2, 6, 7, 8, 9 и токопроводящих жил экранированных пар 10, 11, 12, 13, 14, 15 выполнена из полиэтилена низкого давления, а поясная изоляция экранов всех экранированных пар - из полиэтилена высокого давления. Все элементы кабеля скреплены обмоткой 20 из полиэтилентерефталатной пленки, например из пленки ПЭТ-Э. Сверху кабеля выполнена защитная оболочка 21 из термоэластопласта (эластоллана 1175А или эластоллана 1180А).
3
В информационных источниках не обнаружено кабелей, которые обладают всей совокупностью существенных признаков, характеризующих заявляемую полезную модель. Этим подтверждается новизна заявляемого комбинированного многофункционального грузонесущего кабеля. Полезная модель промышленно применима. При изготовлении комбинированного многофункционального грузонесущего кабеля используются известные материалы, выпускаемые промышленностью, а технология изготовления кабеля базируется на использовании промышленного кабельного оборудования. Лужение медной проволоки для коаксиальных пар проводят на агрегате горячего лужения при температуре 400-440°С. Скрутку медных проволок всех токопроводящих жил и внутренних проводников коаксиальных пар 16, 17, 18, 19 осуществляют на рамочных крутильных машинах, например марок , . Наложение изоляции из полиэтилена низкого давления на все токопроводящие жилы 2, 6, 7, 8, 9 и токопроводящие жилы экранированных пар 10, 11, 12, 13, 14, 15 осуществляют на стандартном экструзионном оборудовании. Наложение поясной изоляции из полиэтилена высокого давления на экраны экранированных пар 10, 11, 12, 13, 14, 15 и внешние проводники коаксиальных пар 16, 17, 18, 19 тоже осуществляют на стандартном экструзионном оборудовании. В качестве экструзионного оборудования используют, например, экструзионные линии МЕ-1-90, ME-1-60. Оплетку 5 из полиэфирных нитей с шагом 21,0 мм и толщиной 0,14 мм выполняют на оплеточной машине, например «Унитекс-24». Общую скрутку всех элементов кабеля и скрепляющую обмотку 20 из полиэтилентерефталатной пленки с шагом 44,7 мм и толщиной 0,02 мм осуществляют на крутильной машине фонарного типа, например марки МКРД. Наложение защитной оболочки 21 из эластоллана 1175А или эластоллана 1180А плотностью 1,14 г/см выполняют на экструзионной линии МЕ-1-160. Готовый комбинированный многофункциональный грузонесущий кабель перематывают на кабельный барабан на перемоточном станке, например КПС-2000.
Проведенные испытания кабеля показали, что при наружном диаметре кабеля не более 32 мм разрывное усилие составляет не менее 4000 кгс. Устойчивость к повышенному растягивающему усилию комбинированного многофункционального грузонесущего кабеля обеспечивает центральный грузонесущий элемент из сверхвысокомодульных нитей НСВМ, способный выдерживать большие продольные нагрузки. Наличие в кабеле оптоволоконного кабеля и коаксиальных пар позволяет наряду с передачей электропитания приборам и оборудованию обеспечить высокоскоростную передачу информации и расширить функциональные возможности и область применения грузонесущего кабеля. Применение термостойких материалов позволяет использовать кабель при температуре от минус 30 (при изгибах кабеля) и от минус 50 (в фиксированном состоянии) до плюс 70°С.