本發(fā)明涉及一種海洋拖纜，適用于海洋勘探的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長，人類對石油天然氣的需求急速增加，海洋石油資源日益成為各國爭奪的戰(zhàn)略重點(diǎn)。在此背景下，海洋勘探技術(shù)已成為我國急需發(fā)展的重要領(lǐng)域。海洋資源勘探系統(tǒng)為技術(shù)密集度高、學(xué)科跨度大的復(fù)雜系統(tǒng)，其中，海洋拖纜是關(guān)鍵的勘探設(shè)備之一，其是海洋地震勘探中專門使用的帶有地震檢波器的電纜。海洋拖纜是實(shí)現(xiàn)艦船與水面或水下工作部件之間傳輸動力電能的重要功能元件，它關(guān)系到艦船本身及水面或水中用電設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)和安全保障。

目前，用于勘探的海洋拖纜大多采用充油電纜，充油電纜存在以下缺陷：1)整根電纜浮力靠充油量控制，而充油需要專用的設(shè)備，浮力不易調(diào)整控制；2)電纜防護(hù)性能不好，一旦外護(hù)套破損，海洋拖纜油就會流出，電纜不易維修，且污染海水；3)由于充油電纜結(jié)構(gòu)所限，充油電纜抗環(huán)境噪音不好。目前用于勘探的海洋拖纜大多有三千到八千米長。在實(shí)際海上勘探作業(yè)過程中，勘探信號采集的穩(wěn)定和有效性對拖纜生產(chǎn)制造提出了更高的要求。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種抗環(huán)境噪音好，浮力均勻，電纜防護(hù)性能好的海洋拖纜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有充油電纜存在的不足，提供一種抗環(huán)境噪音好、浮力均勻、電纜防護(hù)性能好的海洋拖纜，提高了電纜使用的可靠性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明涉及一種海洋拖纜，由電纜內(nèi)芯、浮力層和電纜外護(hù)套組成，電纜內(nèi)芯從里到外分為電源線層、拉力纖維層、通訊線層和護(hù)套層；

所述電源線層包含銅導(dǎo)體和擠包在銅導(dǎo)體外部的絕緣層，多芯電源線芯進(jìn)行絞合，絞合后的電源線外擠包彈性護(hù)套；拉力纖維層包括內(nèi)纖維層、隔離層、外纖維層和保護(hù)層，所述通訊線層包含多對通訊線單元組，每對通訊線之間填充阻水膏；所述護(hù)套層分為芳綸編織層和聚氨酯護(hù)套層，芳綸編織層編織在通訊線層上，芳綸編織層外擠包聚氨酯護(hù)套層；

發(fā)泡聚乙烯浮力層擠包在聚氨酯護(hù)套層的表面，電纜外護(hù)套擠包在發(fā)泡聚乙烯表面。

優(yōu)選地，發(fā)泡聚乙烯浮力層采用閉孔發(fā)泡工藝，將氣體高壓注入熔融狀態(tài)的聚乙烯中充分混合，使其具有大量分布均勻且相互隔離的泡層；發(fā)泡聚乙烯由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和成核劑組成，高密度聚乙烯對泡孔結(jié)構(gòu)起支撐作用，低密度聚乙烯形成泡孔，成核劑通過改變樹脂的結(jié)晶行為加快結(jié)晶速率；其中，高密度聚乙烯的質(zhì)量比例為60-70％，低密度聚乙烯的質(zhì)量比例為30-40％，成核劑的質(zhì)量比例為0.5％-1.5％。

優(yōu)選地，所述內(nèi)纖維層和所述外纖維層采用芳綸材料，內(nèi)纖維層先將單股芳綸束合在一起，然后以同心的方式右向絞合在電源線層上；隔離層采用芳綸編織，編織密度100％，編織芳綸隔離層完全包裹在內(nèi)纖維層上；外纖維層以內(nèi)纖維層同樣的方式左向絞合在編織隔離層上；內(nèi)纖維層和外纖維層破裂拉力≥150kn，從4kn拉伸至22kn狀態(tài)下，延伸率≤0.3％，外纖維層外擠包聚乙烯護(hù)套作為保護(hù)層。

優(yōu)選地，所述內(nèi)纖維層和外纖維層采用54盤籠絞機(jī)，第1段12盤、第2段18盤、第3段24盤，三段籠絞依次分開排列；編織隔離層采用24錠臥式編織機(jī)，置于第2段和第3段籠絞機(jī)中間，首先通過第2段18盤將內(nèi)纖維層右向繞包在電源線層上，然后通過編織機(jī)將芳綸編織在內(nèi)纖維層上，編織好的隔離層，通過第3段的24盤將外纖維層左向繞包在編織隔離層上。

優(yōu)選地，所述電纜外護(hù)套采用聚氨酯外護(hù)套，所述聚氨酯外護(hù)套與內(nèi)置于電纜的檢波器緊密粘連，采用擠出前后加熱的方法，先將內(nèi)置檢波器的浮力層預(yù)熱至180℃-200℃，然后通過擠出機(jī)在190℃擠出聚氨酯護(hù)套，擠出后的聚氨酯護(hù)套再加熱至180-200℃。

優(yōu)選地，所述絕緣層是熱塑性聚酯彈性體絕緣層，所述彈性護(hù)套是聚乙烯護(hù)套。通訊線采用鍍錫銅導(dǎo)體或鍍銀銅導(dǎo)體，導(dǎo)體外擠包熱塑性聚酯彈性體絕緣層；2根或4根通訊線構(gòu)成一個單元組，單元組之間相互絞合，16對通訊線以成纜的方式繞包在拉力纖維層上。

優(yōu)選地，所述銅導(dǎo)體是無氧銅導(dǎo)體，先將39根銅導(dǎo)體以1+6+12+20的方式同心絞合在一起或者將19根銅導(dǎo)體以1+6+12的方式同心絞合在一起，然后銅導(dǎo)體外分別擠包不同顏色的熱塑性聚酯彈性體絕緣層。

根據(jù)本發(fā)明的海洋拖纜與傳統(tǒng)的充油電纜相比，提高了電纜的強(qiáng)度和可靠性，具體表現(xiàn)在：

1)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，整條拖纜比重均勻，浮力更易控制。

2)信號傳輸、噪音水平明顯好于普通的充油電纜。

3)雙層拉力纖維層及分布載荷的外皮結(jié)構(gòu)設(shè)計，電纜故障率及損壞率低，提高了電纜安全防護(hù)性能。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的海洋拖纜的截面示意圖。

圖2顯示了海洋拖纜的內(nèi)部構(gòu)造詳圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1-2所示，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的海洋拖纜的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的海洋拖纜由電纜內(nèi)芯、浮力層和電纜外護(hù)套組成。

電纜內(nèi)芯從里到外分為電源線層、拉力纖維層、通訊線層和護(hù)套層。電源線層包含銅導(dǎo)體1和擠包在銅導(dǎo)體1外部的絕緣層2，多芯電源線芯進(jìn)行絞合，絞合后的電源線外擠包彈性護(hù)套。例如，絕緣層2可以是熱塑性聚酯彈性體(tpee)絕緣層，利用4芯電源線芯進(jìn)行絞合，絞合好的電源線外擠包聚乙烯護(hù)套3。

拉力纖維層包括內(nèi)纖維層4、隔離層5、外纖維層6、保護(hù)層7，內(nèi)纖維層和外纖維層可以采用芳綸材料。內(nèi)纖維層4是先將若干單股芳綸束合在一起，然后將若干股束合在一起的芳綸以同心的方式右向或左向絞合在電源線層上。隔離層采用芳綸編織，編織密度100％，編織芳綸隔離層完全包裹在內(nèi)纖維層上。外纖維層以內(nèi)纖維層同樣的方式左向或右向絞合在編織隔離層上，內(nèi)纖維層和外纖維層的破裂拉力≥150kn，從4kn拉伸至22kn狀態(tài)下，延伸率≤0.3％，外纖維層外擠包聚乙烯護(hù)套作為保護(hù)層(pe護(hù)套)，可以很好地對拉力纖維層進(jìn)行保護(hù)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計拉力纖維層的拉力性能要求，避免多工序生產(chǎn)，多次收放線造成的各纖維層拉力不均衡，本發(fā)明創(chuàng)新采用內(nèi)纖維層、隔離層、外纖維層串連生產(chǎn)的制造工藝。

具體地，內(nèi)纖維層和外纖維層采用先進(jìn)的54盤籠絞機(jī)(第1段12盤、第2段18盤、第3段24盤)，三段籠絞依次分開排列。編織隔離層采用24錠臥式編織機(jī)，置于第2段和第3段籠絞機(jī)中間，首先通過第2段18盤將內(nèi)纖維層右向繞包在電源線層上，然后通過編織機(jī)將芳綸編織在內(nèi)纖維層上，編織好的隔離層，通過第3段的24盤將外纖維層左向繞包在編織隔離層上。整體的拉力纖維層設(shè)計及制造工藝，保證了拉力纖維層破斷力和延伸率的設(shè)計要求。

通訊線層包含例如16對通訊線單元組，通訊線采用鍍錫銅導(dǎo)體或鍍銀銅導(dǎo)體8，導(dǎo)體外擠包tpee(熱塑性聚酯彈性體)絕緣層9；2根或4根通訊線構(gòu)成一個單元組，單元組之間相互絞合，16對通訊線以成纜的方式繞包在拉力纖維層上，每對通訊線之間填充阻水膏10，成纜線芯外繞包聚氨酯彈性體包帶11。先將7根或19根鍍錫銅導(dǎo)體和鍍銀銅導(dǎo)體以1+6或1+6+12的方式同心絞合在一起，通訊線導(dǎo)體外擠包不同顏色的tpee絕緣層，本發(fā)明設(shè)計通訊線的絕緣厚度為0.20-0.30mm，保證通訊線tpee絕緣層具有很好的電氣絕緣和耐熱性能。2芯或4芯通訊線構(gòu)成一個單元組，每一個單元組設(shè)計合適的節(jié)距進(jìn)行絞合，以減小單元組線芯之間的串音和衰減，保證通訊線傳輸?shù)男盘柗€(wěn)定，16對通訊線以成纜的方式同心繞包在拉力纖維層上，每對通訊線之間填充阻水膏，成纜線芯外繞包聚氨酯彈性體包帶，保證通訊線對不松散，同時防止填充阻水膏溢出。

護(hù)套層分為芳綸編織層12和透明聚氨酯護(hù)套層13，芳綸編織層12編織在16對成纜的通訊線上，芳綸編織層12外擠包透明聚氨酯護(hù)套層13。芳綸編織層12和透明聚氨酯護(hù)套層13構(gòu)成了加強(qiáng)抗拉護(hù)套層，具有很好的抗拉機(jī)械性能，同時具有很好的防水性能，透明聚氨酯護(hù)套層電纜外徑為20-30mm，優(yōu)選為25.2mm。

浮力層為發(fā)泡聚乙烯材料14，擠包在透明聚氨酯護(hù)套層13表面，發(fā)泡聚乙烯層電纜外徑為50-55mm，優(yōu)選為52.5mm。發(fā)泡浮力層采用物理發(fā)泡工藝，具有很好的彎曲性能，可以經(jīng)受1.2m彎曲直徑的狀態(tài)下，彎曲5000次以上彎曲疲勞檢測后保持完好。具體地，發(fā)泡工藝采用閉孔發(fā)泡，將氣體高壓注入熔融狀態(tài)的聚乙烯中，充分混合，使它具有大量分布均勻且相互隔離的泡層，具有很好的防潮密封性能。發(fā)泡聚乙烯由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和成核劑組成。高密度聚乙烯對泡孔結(jié)構(gòu)起支撐作用，保證了絕緣層的機(jī)械強(qiáng)度，但其電氣性能較差。低密度聚乙烯形成泡孔，容易發(fā)泡，一致性好，但較柔軟。成核劑通過改變樹脂的結(jié)晶行為，加快結(jié)晶速率，可以達(dá)到縮短成型周期、提高制品透明性、表面光澤、抗拉強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等物力機(jī)械性能。本發(fā)明為了達(dá)到浮力層良好的柔軟性，設(shè)計高密度聚乙烯的質(zhì)量比例為60-70％，低密度聚乙烯的質(zhì)量比例為30-40％，成核劑的質(zhì)量比例為0.5％-1.5％，使浮力層具有更加微細(xì)化的晶粒尺寸，保證電纜具有良好的機(jī)械性能。

電纜外護(hù)套采用聚氨酯外護(hù)套15，擠包在發(fā)泡聚乙烯表面，聚氨酯外護(hù)套電纜外徑為55-65mm，優(yōu)選為59.5mm，具有很好的機(jī)械物理性能和耐腐蝕性能。由于海洋拖纜需要傳遞檢測到波動信息，因此拖纜內(nèi)部需要安裝檢波器。這就要求海洋拖纜聚氨酯外護(hù)套必須與內(nèi)置于電纜的檢波器緊密粘連。本發(fā)明采用擠出前后加熱的方法，先將浮力層(包含內(nèi)置的檢波器)預(yù)熱至180℃-200℃，然后通過擠出機(jī)在190℃擠出聚氨酯護(hù)套，擠出后的聚氨酯護(hù)套再加熱至180-200℃。由于檢波器外皮材料也為聚氨酯材料，檢波器擠出前后表面溫度與擠出溫度一致，檢波器的聚氨酯外皮材料和擠出的聚氨酯材料很容易粘連在一起，同時通過調(diào)整擠出壓力，進(jìn)一步保證了聚氨酯外護(hù)套和檢波器的緊密粘連。

如圖1和2所示，優(yōu)選地，本發(fā)明的銅導(dǎo)體1可以是無氧銅導(dǎo)體，先將39根銅導(dǎo)體以1+6+12+20的方式同心絞合在一起，然后銅導(dǎo)體外分別擠包不同顏色的熱塑性聚酯彈性體tpee絕緣層。也可以根據(jù)需要，將19根銅導(dǎo)體以1+6+12的方式同心絞合在一起。本發(fā)明設(shè)計電源線的絕緣層厚度為0.30-0.40mm，保證了電氣絕緣的使用安全，同時減小了電纜外徑，4芯銅導(dǎo)體tpee絕緣層電源線設(shè)計合適的節(jié)距進(jìn)行絞合，保證電纜內(nèi)芯電源線具有很好的彎曲性能，絞合后的電源線外擠包聚乙烯護(hù)套，可以很好地保護(hù)絕緣線芯。

根據(jù)本發(fā)明的海洋拖纜，能夠顯著提高電纜的強(qiáng)度和可靠性，整條拖纜比重更加均勻，浮力更易控制；采用雙層拉力纖維層及分布載荷的外皮結(jié)構(gòu)設(shè)計，電纜故障率及損壞率低，提高了電纜安全防護(hù)性能。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。