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生的感應磁場。筆者根據對國內外相關標準和技術資料的研究，結合工作經驗對艦船用縱向水密消磁電纜的研制情況進行了總結。

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范和軟線》、GJB 1916—1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規范》、國際電工委員會標準IEC 60092-350:2001《船用電力電纜 一般結構和試驗要求》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，相應的要求有:

(1)IEC 60092-350:2001。水壓約在1 min內升至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不大于2000 cm3。

式中，V為滴出的水的體積(cm3);N為電纜中的導體數目;A為每芯導體的截面積(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小于標準規定值，具體見表1。

表1 水面艦船消磁電纜水密技術性能

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，相應的要求在GJB 1916和MIL-DTL-24643C中均有規定，且二者相同。具體采用靜態耐水壓(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，要求經受規定的壓力和時間后試樣自由端滴漏水的體積應符合標準的規定值，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，而這兩項技術性能在相關的技術標準中也沒有規定描述。

2 技術性能

在比較分析國內外標準的基礎上，結合市場調研中了解的客戶技術需求，確立艦船用縱向水密消磁電纜的產品技術性能如下:

(1)縱向水密性能。電纜在經受規定的試驗壓力和持續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能具備承受(95±1)℃、18 h的老化箱試驗而無任何滴落物產生，該性能指標與GJB 1916—1994規定相同，見表2。

(5)阻燃性能。電纜須通過GJB 1916—1994規定的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境的適應性及使用壽命等。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30 d，然后取出放置在室溫(25±5)℃的房間內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。電纜應具備GJB 1916—1994標準第4.5.11條規定的耐磨損性能，以保證電纜在敷設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)電老化循環試驗性能。用于測定電纜在使用過程中反復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境的適應性及使用壽命等。將6m長的電纜試樣以持續通電16 h后冷卻8 h為1個周期，共連續進行30個周期后進行7 MPa、6 h的靜態水壓(開端)試驗測定縱向水密性能，見表3。

3 產品設計及試制

為確保產品滿足預定的技術性能，經過詳細的研究，對艦船用縱向水密消磁電纜進行了產品設計及試制。

(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表示導體為軟結構;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)產品結構。設計的產品結構示意圖見圖1。

(4)工藝流程。產品的生產工藝流程如下: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 電纜結構示意圖

(5)生產工序工藝要點。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，確保工序質量，完善成品性能，各工序工藝要點如下:

1)導體?？刂聘鲉谓z涂覆密封膠的均勻性，絞合應圓整，無跳絲發生;束絞股線外涂覆密封膠，股線復絞后無單絲松弛。

2)絕緣。密封膠和絕緣雙層共擠，密封膠完全填充導體絞合產生的縫隙，絕緣與密封膠應緊密相連形成一體;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切圓直徑的1.1～1.2倍。

4)內護套。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一體。

5)鎧裝。鍍錫銅絲編織，編織覆蓋率不小于88%，編織應平整地緊密包裹在護套上，避免擠外護套時出現倒絲，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 密封性能檢測結果

我公司研制的艦船用縱向水密消磁電纜經國家電線電纜質量監督檢驗中心測試，各項性能指標均達到了設計要求，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試驗結果見表4。

表4 JMEHR8HG/SA 3×16檢測結果

5 結束語

按照上述設計、工藝試制的電纜各項性能指標遠優于國外相關標準的規定，產品已申請獲受理國家發明專利和實用新型專利，這為水下艦船提供了技術先進、性能優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］.