具有轻质拉伸元件的线缆制造技术

本申请涉及具有轻质拉伸元件的线缆，公开了一种具有拉伸铠装的线缆，该拉伸铠装包含多个细长聚合拉伸元件，其中所述细长聚合拉伸元件中的至少一个包含高拉伸纤维的束和紧密保持纤维的束的夹套，其中所述细长聚合拉伸元素以至多1.5％的铺设损耗布置。还公开了一种制造这种线缆的方法。例如，这种线缆可以被部署用于潜艇应用，并且更特别地用于深水中的潜艇应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
具有轻质拉伸元件的线缆
[0001]本申请是申请日为2016年9月29日、申请号为201680089536.2、 专利技术名称为“具有轻质拉伸元件的线缆”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及线缆的领域。例如，这种线缆可以用于潜艇应用，并 且更特别地用于深水中的潜艇应用。特别地，本专利技术涉及具有铠装的 线缆，该铠装包含用于为线缆等提供拉伸强度的轻质拉伸元件。

技术介绍

[0003]用于潜艇应用的光缆、电力线缆、脐带线缆等在本领域中是众所 周知的。
[0004]出于本专利技术的目的，除非另有说明，否则术语“海底线缆”、
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用于海底应用的线缆”(或任何类似语言)或简单的“线缆”将包 括被配置为运输电力和/或电信信号和/或一种或多种流体的细长柔性 元件。出于本专利技术的目的，除非另有说明，否则术语“线缆”将包括 例如电力线缆、光缆、脐带线缆或其任何组合。
[0005]本专利技术不限于用于潜艇应用的线缆，并且可以被应用于拉伸强度 和轻质具有重要性的其它领域。实际上，轻质在任何线缆中都是期望 的，但是在像用于电梯、井或采矿应用的悬挂线缆中是特别期望的。
[0006]在安装和操作期间，线缆应当承受高拉伸载荷。例如，海底线缆 从安装船悬挂从水面到海底数百米，结果形成了可观的拉伸应力。
[0007]此外，安装船的放线(payoff)系统必须与要部署的线缆的重量 相称。线缆越重，放线系统的夹持力就需要越强。随着夹持力增加， 线缆的抗压缩性也必须增加。由夹持造成的挤压故障是一种已知的故 障模式。
[0008]已知通过使用轴向放置的钢拉伸构件来提供拉伸强度，或者优选 地，该钢拉伸构件围绕线缆结构以绞合布置形成铠装，如例如 WO2010/075873中示出的。
[0009]已提出由聚合材料制成的拉伸元件。聚合拉伸元件因为比具有类 似抗拉性的金属拉伸元件更轻而具有吸引力。
[0010]US 2012/0279750公开了一种用于超深水应用(海平面以下至少 3000米)的高压电力线缆。该线缆包括包含钢丝的铠装包装，但它 也可以含有由芳纶纤维、碳纤维或类似物组成的复合材料。铠装包装 以小于三个电力相的中心束的倾斜角度的倾斜角度被施加，中心束和 铠装包装的倾斜角度受彼此控制。线缆包含由弹性材料组成的纵向中 央元件，以及被放置在绝缘导体之间并由聚合物材料组成的纵向元件。 中央弹性元件将用作绝缘导体的柔软垫层，并且由于从铠装包装施加 的径向力和绝缘导体本身中的轴向拉伸载荷，将允许所述导体朝着中 心移动。被放置在绝缘导体之间的聚合物元件在大面积上转移来自铠 装包装的径向力，因此所述绝缘导体本身不显著变形。
[0011]US 4,059,951公开了一种具有单独夹套(jacket)的非金属应变 构件的机电线缆。该夹套优选地由可成形的塑料材料制成，并且复合 应变构件的应变支承部分优选地是
芳纶等的纱线的或纤维的束。应变 构件的外部周围层以约18度的角度螺旋形地向左扭曲，而应变构件 的内部周层以约18度的角度螺旋形地向右扭曲。为了允许在夹套内 应变支承部分的纵向滑动，要么重要的是复合构件的应变支承部分 (即，纱线或纤维)具有非常光滑的外表面，要么必要的是纤维等的 束在束的外表面处被润滑。
[0012]US 7,285,726公开了一种具有无金属护套的电气海底线缆。该护 套由半导体聚合材料制成，具有嵌入在护套中的介电材料的多个铠装 元件。铠装元件由聚芳酰胺纤维或高度朝向的聚乙烯纤维组成。这些 纤维的这些束由聚合材料的护套包围，所述聚合材料优选地是半导电 的。

技术实现思路

[0013]申请人已解决以下问题：提供一种线缆，所述线缆被配置用于在 线缆上施加相当大的拉伸应力的安装，并且更一般地，针对于希望具 有在垂直安装中感觉更轻的线缆。
[0014]在海底线缆的情况下，寻求深的深度处的安装，例如在约3000 米或更深的深度处。
[0015]特别地，申请人已面临以下问题：提供一种具有由聚合拉伸元件 制成的铠装的海底线缆，给予从安装的非常早期的阶段的有限的线缆 的伸长率，从而允许线缆甚至在深的深度下部署。这种铠装应当被赋 予适当的抗压缩(挤压)性和适于运输和部署的合适弯曲特性。
[0016]申请人已研究了聚合拉伸元件的各种设计和布置。申请人已认识 到，当包含聚合拉伸元件的铠装对拉伸应力施加的反应比其它线缆元 件的(特别是线缆导体的)更快时，线缆抵抗高拉伸应力的能力提高。
[0017]申请人已发现，当铠装的聚合拉伸元件根据低铺设损耗(lay
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loss)布置时，可以获得这种相对于径向向外或径向向内布置的线缆 部件更快的反应。
[0018]在本说明书和权利要求书中，表述“铺设长度”将指示其中布置 在螺旋形路径中的绞合元件完成一个圆周转弯的纵向距离，该长度沿 着螺旋轴线测量。
[0019]在本说明书和权利要求书中，表述“铺设损耗”将指示绞合元件 的铺设长度与绞合元件沿着其螺旋的实际路径长度之间的百分比差。
[0020]申请人经历了，在钢元件铠装的情况下，低铺设损耗增加了线缆 的张力稳定性，但是它导致了弯曲刚度增加，使得卷绕和线缆沉降在 一些情况下如果不是不可能管理的，就是难以管理的。
[0021]申请人发现了，由以至多1.5％的铺设损耗缠绕的聚合拉伸元件 制成的铠装为线缆提供适于甚至达到3000m或更深的海水深度的线 缆部署的拉伸稳定性，同时线缆的弯曲特征保持可接受。而且，申请 人发现了，在张力下以这种低铺设损耗缠绕的聚合铠装对下面的线缆 结构施加可忽略的径向力，从而不需要缓冲元件或缓冲层。
[0022]根据第一方面，本专利技术提供了一种具有拉伸铠装的线缆，该拉伸 铠装包含多个细长聚合拉伸元件，其中所述细长聚合拉伸元件的至少 一个包含高拉伸纤维的束和保持纤维的所述束的聚合夹套，并且细长 聚合拉伸元件以至多为1.5％的铺设损耗来布置。
[0023]线缆可以是光缆、电力线缆或脐带线缆。优选地，线缆用于潜艇 应用。
[0024]有利地，高拉伸纤维包含具有在50GPa和200GPa之间的杨氏 模量的纤维。
[0025]优选地，细长聚合拉伸元件以至多为1.0％的，更优选地为从0.4％ 至0.9％的铺设损耗布置。
[0026]在本专利技术的线缆包含彼此绞合的多个线缆芯的情况下，本专利技术的 细长聚合拉伸元件的铺设损耗(以及相应的铺设长度和铺设角度)与 绞合的线缆芯的铺设损耗无关。
[0027]本专利技术的线缆的拉伸铠装可以包含细长聚合拉伸元件的层。在一 些实施例中，细长聚合拉伸元件在单层中提供，在其它实施例中，它 们在两层构造中提供，如下文中将示出的。
[0028]申请人已发现，当细长聚合拉伸元件包含在夹套中紧密布置的纤 维时，拉伸强度可以被改善。有利地，本专利技术的细长聚合拉伸元件的 夹套容纳高拉伸纤维的束，其具有从55％至90％(优选地从60％至 80％)的压实度(高拉伸纤维体积相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有拉伸铠装(410，510，610)的线缆(400，500，600)，所述拉伸铠装包含多个细长聚合拉伸元件(11，411，511a，511b，611)，其中所述细长聚合拉伸元件(11，411，511a，511b，611)中的至少一个包含高拉伸纤维的束(13)和紧密保持纤维的所述束(13)的夹套(12)，其中所述细长聚合拉伸元件(11，411，511a，511b，611)以至多1.5％的铺设损耗布置。2.如权利要求1所述的线缆(400，500，600)，其中所述高拉伸纤维包含具有50GPa和200GPa之间的杨氏模量的纤维。3.如权利要求1所述的线缆(400，500，600)，其中所述细长聚合拉伸元件(11，411，511a，511b，611)以至多1.0％的铺设损耗布置。4.如权利要求1所述的线缆(400，500，600)，其中所述细长聚合拉伸元件(11，411，511a，511b，611)以从0.4％至0.9％的铺设损耗布置。5.如权利要求1所述的线缆(400，500，600)，其中所述夹套(11)容纳压实度为从55％至90％的高拉伸纤维的所述束(13)。6.如权利要求5所述的线缆(400，500，600)，其中所述夹套(12)容纳压实度为从60％至80％的高拉伸纤维的所述束(13)。7.如权利要求1所述的线缆(400，500，600)，其中所述夹套(12)容纳彼此直接接触的两个束(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：普睿司曼股份公司，
类型：发明
国别省市：