艦船用縱向水密封電纜研究

李永江 陸云春

（江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司, 揚(yáng)州 225129）

1 引言

水下艦船及深水域設(shè)備的發(fā)展要求具備承受高壓水縱向密封性能的電纜與之配套。筆者根據(jù)對國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)資料的研究，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)對艦船用縱向水密封電纜的研制情況進(jìn)行了整理總結(jié)。

2 標(biāo)準(zhǔn)分析

目前設(shè)計(jì)到艦（船）用電纜縱向水密封性能的有效國際標(biāo)準(zhǔn)、國外標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)主要有國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC 60092-350:2001《船用電力電纜 一般結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)要求》、美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C：2009《艦船用低煙無鹵電纜通用規(guī)范》及國軍標(biāo)GJB1916-1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范》和GJB 774-1989《艦船用電纜和軟線通用規(guī)范和軟線》。對于水面艦船的水下部分，電纜的縱向水密封性能主要是耐低壓水，相應(yīng)的要求有：

1）IEC 60092-350:2001[1]：試驗(yàn)條件為水壓約在1 min內(nèi)升值0.1 MPa，并保持3 h，試驗(yàn)期間，從電纜端頭滴出的水體積不大于按公式(1)計(jì)算出的體積V，且任何情況下流出的水的體積應(yīng)不大于2000 cm3。其中

其中，V是滴出的水的體積，cm3；N是電纜中導(dǎo)體數(shù)目；A是每芯導(dǎo)體的截面積，mm2。

國軍標(biāo)GJB 1916和GJB 774中的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)要求與美軍標(biāo)MIL-DTL-24643相同，在此不再贅述。

對于水下艦船，電纜的縱向水密封性能指電纜能承受高壓水沿電纜縱向流動的能力，相應(yīng)的要求在GJB 1916和美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C中均有規(guī)定，且二者相同。具體采用靜態(tài)耐水壓（開端）方法進(jìn)行表征。采用長度為1.5±0.05 m的成品電纜試樣，將其一端穿過水壓試驗(yàn)容器填料函，另一端自由暴露在空氣中[3]。在單篇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)壓力下持續(xù)不少于規(guī)定的時間后試樣自由端滴漏水的體積應(yīng)符合單篇產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值；試樣承受水壓端的任何組成元件相對于護(hù)套的位移應(yīng)不超過6.4 mm。

表1

然而對于電力電纜，單片標(biāo)準(zhǔn)中既未給出試驗(yàn)壓力也未給出滴漏水體積要求；對于儀表通信電纜，相關(guān)的單篇標(biāo)準(zhǔn)僅給出試驗(yàn)壓力為2 MPa。從技術(shù)的角度出發(fā)，無法指導(dǎo)具體產(chǎn)品的性能指標(biāo)，僅為其提供相應(yīng)的檢驗(yàn)方法，為此具體的產(chǎn)品在制造商確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能后，可參照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測驗(yàn)證。

3 技術(shù)性能

在對國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的比較分析基礎(chǔ)上，結(jié)合市場調(diào)研中了解的客戶技術(shù)需求，確立的艦船用縱向水密封電纜的產(chǎn)品技術(shù)性能如下：

1） 縱向水密封

電纜應(yīng)具備承受（7 MPa，6 h）的耐高壓水縱向密封性能，具體見表2。

2） 滴落試驗(yàn)性能[4]

耐滴落性能指的是電纜的填充材料，尤其是填充密封膠應(yīng)能具備承受（95±1 ℃，18 h）的老化箱試驗(yàn)而無任何滴落物產(chǎn)生，該性能指標(biāo)與GJB 1916-1994規(guī)定相同，見表2。

3） 阻燃性能

電纜需能通過IEC 60332-3-22規(guī)定的A類成束阻燃[5]。

4） 低煙、無鹵、低毒

低煙、無鹵、低毒性能與美軍標(biāo)MIL-DTL-24643C的規(guī)定描述一致，具體見表3。

表2

表3

5） 耐氣候性能

用于測定電纜護(hù)套的人工氣候老化性能，確定電纜在使用過程中對環(huán)境的適應(yīng)性及使用壽命等。采用疝弧燈光照、噴水保濕方式在氣候箱老化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后測量護(hù)套的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長率，同時用顯微鏡檢查護(hù)套的表觀是否出現(xiàn)龜裂。具體的技術(shù)要求見表3。

4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)及試制

為確保產(chǎn)品滿足預(yù)定的技術(shù)性能，經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算、研究、推敲，對艦船用縱向水密封電纜進(jìn)行了如下確認(rèn)設(shè)計(jì)及試制生產(chǎn)。

1) 電纜名稱：

艦船用乙丙橡膠絕緣低煙無鹵低毒阻燃縱向水密封電纜。

2) 產(chǎn)品型號：

電力電纜：JMEPJ/SC、JMEPJ85/SC

控制電纜：JKMEPJ/SC、JKMEPJ85/SC

通信電纜：JHMEPJ/SC、JHMEPJ85/SC、

JHMEPJP/SC、JHMEPJP85/SC

其中，JM－－表示艦船用縱向水密封電力電纜；JKM－－表示艦船用縱向水密封控制電纜；JHM－－表示艦船用縱向水密封通信電纜；E－－表示乙丙橡膠絕緣；PJ－－表示交聯(lián)聚烯烴護(hù)套；P－－表示分屏蔽；8－－表示鍍錫銅絲編織鎧裝；5－－表示交聯(lián)聚烯烴外護(hù)套；SC－－表示A類成束阻燃低煙無鹵低毒。

3）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剖面圖見圖1。

4）工藝流程

根據(jù)設(shè)計(jì)確認(rèn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖1 電纜結(jié)構(gòu)圖（部分）

圖2 生產(chǎn)工藝流程

5）工序工藝關(guān)鍵點(diǎn)

在電纜的制造過程中，各工序均需按照既定工藝，著力于工藝要點(diǎn)，確保工序質(zhì)量，完善成品性能，具體的各工序工藝要點(diǎn)見表4。

表4 生產(chǎn)工序工藝要點(diǎn)

套 鹵密封膠需完全填充金屬絲編織鎧裝形成的縫隙，確保電纜由內(nèi)及外緊密形成一體；擠包的外表圓整光滑，圓整度不大于1.6倍。

5 縱向水密封性能檢測結(jié)果

我公司研制的艦船用低煙、無鹵阻燃、低毒縱向水密封電纜經(jīng)國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。其中滴落試驗(yàn)和縱向水密封性能試驗(yàn)結(jié)果見表5、表6和表7。

表5 JMEPJ85/SC 2x10

表6 JKMEPJ85/SC 7x0.75

表7 JHMEPJP85/SC 4x2x0.75

6 結(jié)束語

經(jīng)過檢測證實(shí)，按照上述設(shè)計(jì)，工藝試制的電纜各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，并遠(yuǎn)優(yōu)于國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，產(chǎn)品通過國防科學(xué)技術(shù)成果鑒定，并申請獲受理國家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，為國防工業(yè)及深水能源開采完成提供了技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越的耐高壓水縱向密封電纜。

[1] IEC 60092-350:2001 Part 350: Shipboard Power Cables-general Construction and Test Requirements[S].

[2] MIL-DTL-24643C:2009 Detail Specification Cables,Electric, Low Smoke Halogen-free, for Shipboard Use General Specification for[S].

[3] GJB 1916-1994. 艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范[S].

[4] GJB 774-1989. 艦船用電纜和軟線通用規(guī)范[S].

[5] IEC 60332-3-22：2000 Part 3-22: Test for Vertical Flame Spread of Vertically-mounted Bunched Wires or Cables - Category A.