深海作业用非金属铠装脐带缆设计及性能验证
张修占1,沈慈来2,黄朝俊1,周杰2,余泽坤2,袁振钦1(1.招商局海洋装备研究院有限公司;2.中国电子科技集团公司第八研究所)
摘要:针对传统金属铠装脐带缆在超深水环境中因重量过大而导致作业能力受限的问题,研发一种以芳纶纤维为核心铠装增强材料的非金属铠装脐带缆。该新型脐带缆通过材料创新与结构优化,具备超长连续生产能力和高强度性能,在满足470kN安全工作载荷的前提下,实现了1400kN的最小破断力,并显著降低了整体自重。在动态性能方面,其优异的耐反复收放疲劳特性能够满足长期海上作业需求;在传输性能方面,工作电压达6.6kV,传输功率可达500kW,可为水下设备提供高效电力与信号支持。针对6000m超深水环境下的高压、低温及强腐蚀等严苛条件,系统分析脐带缆的设计要求,完成缆芯结构布局、耐海水材料选型及关键功能单元的设计与制造。通过室内综合性能测试及深水海试,结果表明,该脐带缆在可靠性与适用性方面均能满足超深水工程需求。
关键词:非金属铠装;脐带缆;超深水;大功率;高强度;耐疲劳;海试
目录介绍
1 设计要求
2 总体结构设计
3 关键原材料选择
3.1 绝缘材料
3.2 非金属增强纤维
3.3 护套材料
4 单元设计
4.1 电单元设计
4.2 光单元设计
4.3 非金属铠装增强单元设计
4.4 护套单元设计
5 关键性能设计
5.1 电性能设计
5.1.1 直流电阻
5.1.2 绝缘厚度
5.2 耐水压性能设计
5.3 工作载荷设计
6 性能验证
6.1 反复卷绕测试
6.2 拉伸测试
6.3 冲击测试
6.4 水压测试
7 结论
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