艦船用縱向水密消磁電纜的研制

陸云春，李永江

(江蘇遠洋東澤電纜股份有限公司，江蘇揚州225129)

0 引言

為確保水下艦船的安全運行，必須有縱向水密消磁電纜與之配套，用于消除艦船航行中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場。筆者根據(jù)對國內(nèi)外相關(guān)標準和技術(shù)資料的研究，結(jié)合工作經(jīng)驗對艦船用縱向水密消磁電纜的研制情況進行了總結(jié)。

1 標準分析

目前涉及到艦船用電纜縱向水密消磁電纜的標準主要有國軍標GJB 774—1989《艦船用電纜和軟線通用規(guī)范和軟線》、GJB 1916—1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范》、國際電工委員會標準IEC 60092-350:2001《船用電力電纜 一般結(jié)構(gòu)和試驗要求》和美軍標MIL-DTL-24643C:2009《艦船用低煙無鹵電纜通用規(guī)范》。

1.1 水面艦船消磁電纜水密性能

對于水面艦船的水下部分，消磁電纜的縱向水密性能主要是耐低壓水，相應(yīng)的要求有:

(1)IEC 60092-350:2001。水壓約在1 min內(nèi)升至0.1 MPa，并保持3 h，試驗期間，從電纜端頭滴出的水體積不大于按式(1)計算出的體積V，且任何情況下流出的水的體積應(yīng)不大于2000 cm3。

式中，V為滴出的水的體積(cm3);N為電纜中的導(dǎo)體數(shù)目;A為每芯導(dǎo)體的截面積(mm2)。

(2)美軍標 MIL-DTL-24643C:2009。水壓為(0.17±0.004)MPa，試驗時間為6～6.25 h，試驗期間滴漏水的體積應(yīng)小于標準規(guī)定值，具體見表1。

表1 水面艦船消磁電纜水密技術(shù)性能

國軍標GJB 1916和GJB 774中的試驗條件和試驗要求與美軍標MIL-DTL-24643相同，不再贅述。

1.2 水下艦船消磁電纜水密性能

對于水下艦船，消磁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容器填料函，另一端自由暴露在空氣中，要求經(jīng)受規(guī)定的壓力和時間后試樣自由端滴漏水的體積應(yīng)符合標準的規(guī)定值，且試樣承受水壓端的任何組成元件相對于護套的位移應(yīng)不超過6.4mm。

然而MIL-DTL-24643C:2009中既未給出試驗壓力和時間也未給出滴漏水體積要求;同時基于船廠安裝調(diào)試需要，要求電纜具有橫向水密性能和縱向氣密性能，而這兩項技術(shù)性能在相關(guān)的技術(shù)標準中也沒有規(guī)定描述。

2 技術(shù)性能

在比較分析國內(nèi)外標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合市場調(diào)研中了解的客戶技術(shù)需求，確立艦船用縱向水密消磁電纜的產(chǎn)品技術(shù)性能如下:

(1)縱向水密性能。電纜在經(jīng)受規(guī)定的試驗壓力和持續(xù)時間后測定試樣自由端滴漏水的體積和電纜試樣承受水壓端的元件相對于護套的位移長度，見表2。

表2 水下艦船消磁電纜密封性能要求

(2)縱向氣密性能。電纜應(yīng)具備耐氣壓0.3 MPa、20 min的縱向密封性能，電纜端頭無漏氣，見表2。

(3)橫向水密性能。電纜應(yīng)具備耐水壓7 MPa、2 h的橫向密封性能，電纜護套無龜裂，自由端頭無滴水產(chǎn)生，見表2。

(4)滴落試驗性能。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的老化箱試驗而無任何滴落物產(chǎn)生，該性能指標與GJB 1916—1994規(guī)定相同，見表2。

(5)阻燃性能。電纜須通過GJB 1916—1994規(guī)定的A類成束阻燃。

(6)耐海水腐蝕老化。用于測定電纜護套的耐海水腐蝕老化性能，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。采用溫度為(40±1)℃含鹽(NaCl)濃度為40 g/L的模擬海水溶液，將電纜浸泡在里面持續(xù)30 d，然后取出放置在室溫(25±5)℃的房間內(nèi)4 h后，測量電纜的絕緣電阻和耐電壓試驗，見表3。

表3 耐磨損及特殊老化性能

(7)耐磨損性能。電纜應(yīng)具備GJB 1916—1994標準第4.5.11條規(guī)定的耐磨損性能，以保證電纜在敷設(shè)安裝過程中拖拽不會造成護套破壞，影響密封性能，見表3。

(8)電老化循環(huán)試驗性能。用于測定電纜在使用過程中反復(fù)通電消磁后的密封性能和老化性能，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。將6m長的電纜試樣以持續(xù)通電16 h后冷卻8 h為1個周期，共連續(xù)進行30個周期后進行7 MPa、6 h的靜態(tài)水壓(開端)試驗測定縱向水密性能，見表3。

3 產(chǎn)品設(shè)計及試制

為確保產(chǎn)品滿足預(yù)定的技術(shù)性能，經(jīng)過詳細的研究，對艦船用縱向水密消磁電纜進行了產(chǎn)品設(shè)計及試制。

(1)電纜名稱。乙丙橡膠絕緣氯磺化聚乙烯護套艦船用阻燃縱向水密消磁電纜。

(2)產(chǎn)品型號。JMEHG/SA、JMEH8HG/SA、JMEHRG/SA、JMEHR8HG/SA。

其中，JM表示艦船用縱向水密電纜;E表示乙丙橡膠絕緣;H表示氯磺化聚乙烯護套;R表示導(dǎo)體為軟結(jié)構(gòu);G表示消磁電纜;8表示鍍錫銅絲編織鎧裝;H表示氯磺化聚乙烯外護套;SA表示A類成束阻燃。

(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。設(shè)計的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

(4)工藝流程。產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程如下:拉絲→韌煉→鍍錫→銅絲涂覆密封膠→絞合→密封膠和絕緣雙層共擠→成纜→密封膠和護套雙層共擠→護套硫化→鍍錫銅絲編織→密封膠和外護套雙層共擠→外護套硫化→成品檢驗。

圖1 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

(5)生產(chǎn)工序工藝要點。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，確保工序質(zhì)量，完善成品性能，各工序工藝要點如下:

1)導(dǎo)體?？刂聘鲉谓z涂覆密封膠的均勻性，絞合應(yīng)圓整，無跳絲發(fā)生;束絞股線外涂覆密封膠，股線復(fù)絞后無單絲松弛。

2)絕緣。密封膠和絕緣雙層共擠，密封膠完全填充導(dǎo)體絞合產(chǎn)生的縫隙，絕緣與密封膠應(yīng)緊密相連形成一體;絕緣同心率不大于1.25倍，絕緣和密封膠硫化應(yīng)控制適度。

3)成纜。成纜外不繞包，但需要采用特別處理，確保纜芯不松散，線芯之間絞合縫隙不被遮擋。絞合線芯中間采用生膠條填充，膠條直徑約為中間內(nèi)切圓直徑的1.1～1.2倍。

4)內(nèi)護套。密封膠和氯磺化聚乙烯雙層共擠，密封膠完全填充成纜纜芯間的縫隙，護套截面需圓整;硫化須確保護套、密封膠和填充芯粘結(jié)一體。

5)鎧裝。鍍錫銅絲編織，編織覆蓋率不小于88%，編織應(yīng)平整地緊密包裹在護套上，避免擠外護套時出現(xiàn)倒絲，使電纜外徑粗細不均;編織角度需適宜，搭蓋所留縫隙需能使密封膠流暢浸入接觸內(nèi)護套。

6)外護套。密封膠和氯磺化聚乙烯雙層共擠，密封膠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;外護套外觀須圓整光滑，圓整度不大于1.66倍。

4 密封性能檢測結(jié)果

我公司研制的艦船用縱向水密消磁電纜經(jīng)國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試，各項性能指標均達到了設(shè)計要求，其中縱向水密、橫向水密、縱向氣密、滴落試驗、耐海水腐蝕和電老化循環(huán)試驗結(jié)果見表4。

表4 JMEHR8HG/SA 3×16檢測結(jié)果

5 結(jié)束語

按照上述設(shè)計、工藝試制的電纜各項性能指標遠優(yōu)于國外相關(guān)標準的規(guī)定，產(chǎn)品已申請獲受理國家發(fā)明專利和實用新型專利，這為水下艦船提供了技術(shù)先進、性能優(yōu)越的縱向水密消磁電纜。

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

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

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