艦船用輕型電纜標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范探討

李永江， 霍東霄

（1.南京全信傳輸科技股份有限公司，南京 211113； 2.上海衛(wèi)星裝備研究所，上海 200240）

0 引言

隨著艦船有效負(fù)載增大化的發(fā)展趨勢，各種船用設(shè)備的輕型化逐漸被強(qiáng)調(diào)。 電纜作為船舶的血管和神經(jīng)，因其規(guī)格多、用量大，成為船舶減重必須考慮的因素。 基于此，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、指南等均提出了一些要求和規(guī)定，電纜行業(yè)各廠家也順勢推出了艦船用輕型系列電纜。 艦船用輕型電纜包括艦用輕型電纜（軍品）和船用輕型電纜（民品）。 由于船用輕型電纜發(fā)展目前尚處于萌芽狀態(tài)，因此，行業(yè)內(nèi)常說的艦船用輕型電纜主要指艦用輕型電纜，包括輕型薄壁電纜。 但由于各種客觀原因，電纜行業(yè)未能實現(xiàn)艦船用輕型電纜的標(biāo)準(zhǔn)化，各廠家多自我制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)，造成產(chǎn)品設(shè)計、選型不統(tǒng)一，產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊。 基于此，有必要對艦船用輕型電纜的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，并給出艦船用輕型電纜的設(shè)計、制造、選型、應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)制定建議，供電纜行業(yè)及相關(guān)者參考。

1 不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范解析

以下將不區(qū)分軍品、民品一并闡述，涉及的主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和指南等主要有美國軍用標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱美軍標(biāo)）、德國軍用標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱德軍標(biāo)）、英國軍用標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱英軍標(biāo)）等國外軍用標(biāo)準(zhǔn)，我國軍用標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱國軍標(biāo)）、海軍軍用標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱海軍標(biāo)）等國內(nèi)軍用標(biāo)準(zhǔn)，以及挪威DNV-GL 技術(shù)指南、美國ABS 入級規(guī)范等主要船級社的技術(shù)規(guī)范等。

1.1 國外軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

1.1.1 美軍標(biāo)

美國現(xiàn)行有效的艦船電纜軍用標(biāo)準(zhǔn)主要有MIL-DTL-24643C：2011、MIL-DTL-24640C：211 和MIL-DTL-915G：2002 等3 個通用規(guī)范及相關(guān)的單篇規(guī)范［1-3］，其中涉及輕型電纜的是MIL-DTL-24640C：2011，包括300 V 及600 V 的電纜。 此外，還有軍用手冊MIL-HDBK-299，其對包括輕型電纜在內(nèi)的所有船用電纜數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較歸納，用于指導(dǎo)電纜選型。

美軍標(biāo)MIL-DTL-24640C：2011 的標(biāo)準(zhǔn)名稱為《船用輕型低煙電纜通用規(guī)范》，即規(guī)定的對象是低煙電纜，而非無鹵電纜，標(biāo)準(zhǔn)中對絕緣不進(jìn)行鹵素含量要求。 線芯采用SAE AS 81044／12 或SAE AS 81044／9 的航空絕緣線芯，絕緣為交聯(lián)聚烯烴和聚偏氟乙烯（PVDF），護(hù)套采用交聯(lián)聚烯烴，其最主要的特點是絕緣層薄、外徑小、質(zhì)量輕。 目前，主要的線芯供應(yīng)商為美國瑞侃，即泰科公司，我國以往多是采購該公司SPEC 44 規(guī)格的線芯，再進(jìn)行加工生產(chǎn)，但該線芯無法滿足GJB 774A—2020 提出的無鹵要求。 此外，MIL-DTL-24643C：2011 已將電纜稱為低煙無鹵電纜，對絕緣亦提出了無鹵要求，其明確要求絕緣、護(hù)套和填充的鹵素含量小于0.2%。 由于艦船環(huán)境大致相同，未來MIL-DTL-24640C 在換版時可能亦會對電纜絕緣提出無鹵要求。

1.1.2 德軍標(biāo)

德國艦船電纜標(biāo)準(zhǔn)主要是VG 95218，該標(biāo)準(zhǔn)包括一系列詳細(xì)規(guī)范，包含了電纜的通用要求、試驗方法、材料、線芯、結(jié)構(gòu)、檢驗等詳細(xì)內(nèi)容。 相關(guān)輕型電纜標(biāo)準(zhǔn)主要是VG 95218-61、VG 95218-64、VG 95218-65 和VG 95218-66 等4 個標(biāo)準(zhǔn)［4-7］，分別對應(yīng)電力電纜和不同屏蔽形式的通信電纜。 該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合艦船環(huán)境提出了低煙、無鹵、低毒、阻燃等性能要求。電纜“輕便”的發(fā)展理念則是除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)和厚度等工藝參數(shù)外，還通過提高產(chǎn)品的耐溫等級和載流量等參數(shù)性能，進(jìn)而在確定功率下降低產(chǎn)品的絕緣層厚度，以減小電纜外徑質(zhì)量等。

1.1.3 英軍標(biāo)

英國艦船電纜早期主要是執(zhí)行海軍標(biāo)準(zhǔn)，即NES 標(biāo)準(zhǔn)；后來統(tǒng)一納入英國國防部標(biāo)準(zhǔn)，即DEF STAN 標(biāo)準(zhǔn)。 艦船電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：Def Stan 02-512（NES-512）《電纜、電氣及相關(guān)項目使用導(dǎo)則》，規(guī)定了艦船電纜的分類、特點及其應(yīng)用；Def Stan 02-517（NES-517）《電纜要求》，主要用于明確各類電纜的技術(shù)指標(biāo)；Def Stan 02-525（NES-525）《有限火災(zāi)危險的薄壁絕緣電纜要求》，主要用于小規(guī)格薄壁電纜；Def Stan 02-526（NES-526）《一般用途有限火災(zāi)危害的橡皮絕緣護(hù)套電纜要求》，是目前英國海軍艦船用電纜選型的核心規(guī)范；Def Stan 02-527（NES-527）《耐火、高溫區(qū)域和阻燃護(hù)套電纜要求》，主要適用于阻燃和耐火電纜；DEF STAN 61-12《公制電線、軟線和電纜》，是目前英國國防部各型電纜的通用要求。

其中，涉及艦船用輕型薄壁電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范主要是Def Stan 02-512 Part 8、Def Stan 02-525和Def Stan 61-12 Part 25 等［8-9］。 Def Stan 02-512 Part 8 用于指導(dǎo)輕型電纜選型應(yīng)用；Def Stan 02-525作為Def Stan 61-12 Part 25 的補(bǔ)充，主要規(guī)定的是未包含在Def Stan 61-12 Part 25 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的截面積不超過2.5 mm2的小規(guī)格電纜；Def Stan 61-12 Part 25規(guī)定的最大截面為10 mm2。 Def Stan 02-525 和Def Stan 61-12 Part 25 均為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，要求絕緣線芯符合Def Stan 61-12 Part 18，護(hù)套符合Def Stan 61-12 Part 31。 基于此，這兩個標(biāo)準(zhǔn)提出了如下要求：絕緣層的標(biāo)稱厚度為0.20 ～0.25 mm；從實際環(huán)境和使用壽命角度出發(fā)，規(guī)定了絕緣收縮、動態(tài)切通、耐磨損、缺口擴(kuò)展、高溫不粘連等機(jī)械性能；規(guī)定線芯須通過耐熱試驗（120 ℃，40000 h），168 h 加速熱老化后耐壓不擊穿等熱壽命周期性能；提出了低煙、無鹵、低毒等指標(biāo)要求。

1.2 國軍標(biāo)規(guī)定

1.2.1 國軍標(biāo)

我國目前有效的艦船電纜通用規(guī)范包括GJB 1916—1994《艦船低煙電纜和軟線通用規(guī)范》和GJB 774A—2020《艦船用電線電纜通用規(guī)范》［10-11］。其中，GJB 1916—1994 除導(dǎo)體截面積和結(jié)構(gòu)外，基本上采納了MIL-C-24643A：1994 的內(nèi)容，沒有給定具體的材料性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)，行業(yè)對于材料性能自行參照了美軍標(biāo)。 GJB 774A—2020 替代GJB 774—1989［12］，給出了具體的材料性能要求，增加了低煙、無鹵電纜的具體指標(biāo)。 GJB 774—1989 的主要內(nèi)容采取了MIL-C-915F：1985（主要針對普通含鹵電纜）。 但令人遺憾的是，GJB 1916—1994 和GJB 774A—2020 均未涉及輕型電纜的相關(guān)內(nèi)容，包括輕型電纜的命名、結(jié)構(gòu)、對絕緣層材料的特殊性能要求和絕緣厚度規(guī)定等，操作指導(dǎo)意義受限，需要后續(xù)單篇規(guī)范補(bǔ)充說明。

1.2.2 海軍標(biāo)

鑒于GJB 1916—1994 技術(shù)指標(biāo)規(guī)定欠缺，操作性較差，修訂的GJB 1916A 沒有發(fā)布；GJB 774A—2020 沒有單篇規(guī)范配套，具體產(chǎn)品無結(jié)構(gòu)參數(shù)，指導(dǎo)作用受限。 海軍裝備部水面艦艇裝備局提出制定海軍標(biāo)《艦船電力電纜通用規(guī)范》和相應(yīng)的詳細(xì)單篇規(guī)范，目前已報批。

海軍標(biāo)《艦船電力電纜通用規(guī)范》在編制過程中一方面借鑒了GJB 774A—2020 的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，同時又根據(jù)艦船的實際需求和電纜應(yīng)用情況，對GJB 774A—2020 欠缺的內(nèi)容進(jìn)行了完善。 海軍標(biāo)《艦船用電力電纜通用規(guī)范》增加了輕型電力電纜的命名和結(jié)構(gòu)描述，明確其系列代號為JQ，采用薄壁絕緣、單層護(hù)套結(jié)構(gòu)，但不降低各項成品電纜性能，從而為艦船用輕型電力電纜的設(shè)計、制造、應(yīng)用指明了方向，也為后續(xù)單篇規(guī)范的編制奠定了基礎(chǔ)。

1.3 船級社規(guī)范規(guī)定

目前，主要的船級社規(guī)范均對電纜有相關(guān)描述，但美國ABS 船級社規(guī)范和挪威DNV-GL 規(guī)范除外，基本上沒有明確的采標(biāo)規(guī)定。 美國ABS 船級社規(guī)范《國際艦船建造和入級指南（2021）》［13］確定輕型電纜須滿足MIL-DTL-24640C：2011 的要求；DNV-GL 規(guī)范則專門發(fā)布了相關(guān)的輕型電纜技術(shù)規(guī) 范DNVGL-CP-0400： 2019 Lightweight Electric Cables［14］，明確了輕型電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、性能和試驗的相關(guān)要求，考慮到薄壁絕緣會對線芯的物理機(jī)械性能產(chǎn)生影響，進(jìn)而可能影響產(chǎn)品的整體性能和使用安全，該規(guī)范提高了絕緣和線芯物理機(jī)械性能的要求，絕緣抗張強(qiáng)度要求提高到20 MPa，線芯增加了動態(tài)切通、切口擴(kuò)展和耐磨損等性能要求；在熱性能方面，熱壽命周期按照BS 3G 230 方法要通過105 ℃，20000 h 試驗；168 h 加速熱老化溫度提高為150 ℃，且要求不發(fā)生耐壓擊穿；同時增加了過載性能要求和高溫絕緣不粘連的要求。

2 行業(yè)現(xiàn)狀

目前，艦船用輕型電纜主要用于軍船配套，由于國軍標(biāo)通用規(guī)范沒有相關(guān)內(nèi)容的描述和結(jié)構(gòu)參數(shù)規(guī)定，海軍標(biāo)通用規(guī)范和詳細(xì)規(guī)范尚未發(fā)布，該電纜標(biāo)準(zhǔn)存在空白。 一方面，行業(yè)廠家各自制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)，諸如參照MIL-DTL -24643C：2011，為了減重，在不改變材料的情況下直接人為降低厚度，采取類似瑞侃線芯結(jié)構(gòu)，不考慮無鹵性能等。 另一方面，也存在用戶需求單位對艦船用輕型電纜技術(shù)指標(biāo)要求不細(xì)致，以前期個別廠家的電纜參數(shù)作為總體要求，持續(xù)采用多年前的技術(shù)參數(shù)不變更等情況。這兩個方面都是因為行業(yè)未制定輕型電纜相關(guān)國軍標(biāo)或行軍標(biāo)，電纜生產(chǎn)者與使用者之間因缺乏連接橋梁造成的不良后果，定型產(chǎn)品與性能需求存在偏差，同一型號產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同、性能偏差，甚至不滿足要求，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化程度較低、產(chǎn)品性能不一致，各種弊端顯現(xiàn)。

3 發(fā)展建議

鑒于當(dāng)前艦船用輕型電纜的實際情況，建議生產(chǎn)者和使用者均應(yīng)明確其配套何種設(shè)備，在何種環(huán)境以何種方式使用，具體分析如下。

3.1 設(shè)計制造

艦船用輕型電纜產(chǎn)品的設(shè)計、制造應(yīng)考慮以下幾個方面：①性能要求。 艦船用輕型電纜主要應(yīng)用于船艙內(nèi)，最主要的性能要求是在滿足基本性能要求的基礎(chǔ)上實現(xiàn)降低其質(zhì)量、減徑。 減徑主要由工藝和電氣性能（如耐壓等）確定，過度減小絕緣層的厚度會造成絕緣擊穿，甚至影響電纜的使用壽命。這就需要借鑒行業(yè)內(nèi)輕型薄壁電纜的通用設(shè)計經(jīng)驗以及對材料的綜合性能要求，如船級社的要求、軌道交通薄壁電纜、國外軍標(biāo)艦船電纜材料等。 ②應(yīng)用環(huán)境。 艦船環(huán)境復(fù)雜、電子設(shè)備眾多，電磁兼容要求高，因此對于艦船用輕型電纜而言，要考慮屏蔽結(jié)構(gòu)變化設(shè)計后屏蔽效果的適宜性等；復(fù)雜電磁環(huán)境下要求的電性能，如低電容、低衰減、屏蔽隔離等；③誘發(fā)環(huán)境。 如艦船環(huán)境下電纜的耐油、抗撕裂、低煙、無鹵、低毒和阻燃等要求。

3.2 選型應(yīng)用

鑒于未來一段時間內(nèi)艦船用輕型電纜無統(tǒng)一的國軍標(biāo)和行軍標(biāo)，存在相同型號產(chǎn)品不同性能的情況，使用單位需承擔(dān)更多的選型責(zé)任。 一方面，在選型時要考慮艦船用輕型電纜的綜合性能及可操作性，充分識別并明確系統(tǒng)對產(chǎn)品的要求，并轉(zhuǎn)化為對生產(chǎn)的要求；另一方面，敷設(shè)安裝電纜時應(yīng)考慮產(chǎn)品的使用建議和電纜的使用說明，避免發(fā)生將以往的電纜應(yīng)用經(jīng)驗當(dāng)作默認(rèn)性能要求的情況。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)制定

艦船用輕型電纜作為當(dāng)前及未來一段時間主要的艦船電纜品種之一，提高其標(biāo)準(zhǔn)化程度有著現(xiàn)實的積極意義。 從長遠(yuǎn)看，建議主管部門進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制定立項，成立涵蓋海軍、裝備設(shè)計院、總裝廠、電纜生產(chǎn)廠家、電纜研究機(jī)構(gòu)以及第三方檢測單位等組成的項目組，對相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，對目前行業(yè)內(nèi)艦船用輕型電纜的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對產(chǎn)品型號、結(jié)構(gòu)、尺寸、性能、檢測方法等方面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，形成符合我國國情和滿足裝備需求的相關(guān)詳細(xì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)生產(chǎn)和使用。 根據(jù)實際情況可以考慮從行軍標(biāo)和國軍標(biāo)兩個層面進(jìn)行推進(jìn)。

4 結(jié)束語

艦船用輕型電纜作為目前主流的艦船電纜類型，相關(guān)國軍標(biāo)和行軍標(biāo)的缺失不利于行業(yè)的健康發(fā)展。 因此，制定符合我國實際情況的統(tǒng)一的國軍標(biāo)或行軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)以指導(dǎo)和規(guī)范艦船輕型電纜生產(chǎn)和使用迫在眉睫。 同時，艦船用輕型電纜標(biāo)準(zhǔn)的制定必須兼顧設(shè)計、制造、選型以及應(yīng)用需求。