拖曳線列陣用拖頭連接器的研制

雷 義

（上海京波傳輸科技有限公司，上海 201800）

拖曳式線列陣聲吶簡稱拖曳線列陣，由線列陣、拖纜、收放裝置和電子設(shè)備組成[1]。如圖1所示，拖頭連接器及線纜組件在拖曳線列陣中實現(xiàn)艦船設(shè)備與拖線陣之間的連接，包括物理連接、電氣連接及光路連接。拖頭連接器及線纜組件大多從海外進口，隨著國產(chǎn)化的迫切要求，要求拖頭連接器及線纜組件實現(xiàn)產(chǎn)品國產(chǎn)化，并且具有自主裝配能力。本文將詳細論述拖頭連接器的技術(shù)難點及解決方案。

圖1 拖曳式線列陣聲吶

1 拖頭連接器的研制目標及技術(shù)難點分析

1.1 研制目標

拖頭連接器的研制目標是連接拖線陣與拖纜，實現(xiàn)兩者的光電信號傳輸和深海下作業(yè)功能。

1.2 拖頭連接器的技術(shù)難點分析

拖曳式線列陣內(nèi)部包含光信號、電源及電信號等，工作電壓和工作電流均較大，且需保證光在大長度傳輸過程中的衰減小。其中，拖頭連接器的耐高電壓、大電流以及低插入損耗的設(shè)計是技術(shù)難點[2]。

拖曳式線列陣需要在絞車上進行反復(fù)收放。拖頭連接器的部分在絞車上盤繞后不能凸出[3]，具備柔性彎曲功能，便于拖曳線列陣在絞車上的盤繞。因此，拖頭連接器的柔性彎曲設(shè)計是技術(shù)要求較高的重點。

大長度拖曳式線列陣在拖曳過程中受到的最大拖曳拉力一般在幾噸左右。拖頭連接器自身和連接部位的抗大拉力的可靠性會直接影響拖曳線纜陣的安全，是整個項目的關(guān)鍵技術(shù)指標。在外徑受限制的情況下，實現(xiàn)拖頭連接器柔性部分、連接拖纜部分的抗大拉力設(shè)計是較大的技術(shù)難點[4]。

拖曳式線列陣在深海中的下潛深度可達到千米，故要求拖頭連接器具備耐大水深密封的能力。拖頭連接器既要實現(xiàn)橫向密封功能，又要實現(xiàn)縱向密封功能，以保證外界海水不滲透到整機內(nèi)部。拖曳線列陣中的油也不能滲透到拖頭連接器和拖纜中。所以，拖頭連接器的橫向和縱向密封的綜合功能設(shè)計是設(shè)計的重點問題[5]。

2 拖頭連接器的設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了減少剛性連接部分的長度，拖頭連接器采用三段式結(jié)構(gòu)，分別為拖纜承力部分、中間柔性連接部分和頭座對接部分，如圖2所示。

2.2 光電復(fù)合插頭插座設(shè)計

如圖3所示，為了實現(xiàn)拖頭與拖曳子陣之間對接的快速性，連接器插頭端與插座端采用哈弗卡扣連接方式連接，并采用五鍵槽盲插結(jié)構(gòu)，使用時直接插入即可。解鎖時只要將兩端連接器移開至一定距離，便可實現(xiàn)自解鎖。其中，電接觸件上采用密封型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電絕緣芯體的縱向密封。光接觸件內(nèi)部的光纖采用密封膠硫化工藝，實現(xiàn)光芯體的縱向密封。插頭與插座之間采用密封圈實現(xiàn)橫向密封。

圖3 光電復(fù)合插頭插座

連接器的光電芯數(shù)為7光29電，接觸件排布設(shè)計如圖4所示。電接觸件采用密封插針與線簧插孔的結(jié)構(gòu)，光接觸件采用1.25 mm規(guī)格的光端子。

圖4 光電接觸件排布設(shè)計

2.3 柔性連接承力部分設(shè)計

為了避免拖頭連接器在絞車上有較高的凸起，拖頭連接器設(shè)計了柔性連接承力部分。如圖5所示，插頭插座與固定承受部分采用4根承力芳綸繩實現(xiàn)兩個部位的承力功能。承力芳綸繩中間須采用支撐件進行支撐，避免中間柔性部分折彎。承力芳綸繩的外圍采用PU管封裝。PU管采用PU管扣壓環(huán)固定在插頭外殼和尾部承力外殼上，內(nèi)部填充果凍膠，以保證外邊的密封和內(nèi)部的壓力平衡。

圖5 柔性連接承力部分

2.4 固定承力部分設(shè)計

如圖6所示，固定承力部分的主要功能是將拖纜進行承力固定，并實現(xiàn)密封。尾部灌膠外殼采用承力結(jié)構(gòu)膠固定拖纜內(nèi)部的承力元件，并采用橡膠墊圈的填料函機械密封方式實現(xiàn)拖纜與尾部外殼之間的密封[6]，采用硫化密封尾套將尾部外殼與拖纜進行封裝，在實現(xiàn)二次密封的同時，增強拖纜與尾部外殼的彎曲可靠性[7-8]。

圖6 固定承力部分

3 拖頭連接器樣品試制與試用

拖頭連接器在經(jīng)過實施方案設(shè)計、樣品加工后進行了試驗驗證，實際達到的技術(shù)指標如表1所示。該樣品經(jīng)過整機單位試用后，各指標均滿足要求，下一步將進行工程化應(yīng)用，樣品如圖7所示。

表1 樣品試驗結(jié)果

圖7 拖頭連接器樣品

4 結(jié)語

本文完成了拖曳線列陣用拖頭連接器的研制，分析了拖頭連接器功能和國產(chǎn)化需求，結(jié)合研制目標分析了其研制難點，并結(jié)合研制的技術(shù)難點進行了拖頭連接器的整體設(shè)計和各部件詳細的設(shè)計，進行了樣品試制、試驗和用戶試用，下一步將進行工程化應(yīng)用。