艦船用縱向高壓水密封電力電纜的研制

陳 亮， 趙自慧， 李海全

(1.海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司，上海201913;2.上海特纜電工科技有限公司，上海201300)

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)防力量不斷加強(qiáng)的需要，對(duì)艦船制造技術(shù)的要求越來(lái)越高，迫切需要加強(qiáng)艦船配套設(shè)備的科研投入，努力提高艦船配套設(shè)備的技術(shù)水平和國(guó)產(chǎn)化率，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)艦船配套設(shè)備制造的跨越式發(fā)展。配套使用的深水用電纜作為艦船的神經(jīng)和血管，直接關(guān)系到艦船的安全性、可靠性，隨著水下艦船及深水域設(shè)備的發(fā)展，需要具備高壓水縱向密封性能的電纜與之配套。

1 主要技術(shù)指標(biāo)

縱向高壓水密封電力電纜適用于各類水面艦船、水下艦船、河海船舶的電力系統(tǒng)及電子設(shè)備，可在水下800 m水深的環(huán)境使用，要求具有特殊的縱向水密封性能。

根據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外主要艦船和普通船用電纜標(biāo)準(zhǔn)，如GJB 774—1989《艦船用電纜和軟線通用規(guī)范》、GJB 1916—1994《艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范》、IEC 60092-350:2001《船用電力電纜一般結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)要求》、MIL-DTL-24643C:2009《艦船用低煙無(wú)鹵電纜通用規(guī)范》，對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)中電纜的水密封性能的試驗(yàn)條件和考核指標(biāo)進(jìn)行了分析對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 主要標(biāo)準(zhǔn)中的水密封性能對(duì)照表

表2 試樣自由端滴漏水的體積

在這些標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)艦船電纜的水密封性能的要求主要體現(xiàn)在耐水壓試驗(yàn)，并可分為耐低壓水和耐高壓水兩個(gè)部分，實(shí)驗(yàn)條件不盡相同，且耐高壓水的壓力和時(shí)間不明確，通常由客戶技術(shù)規(guī)范書(shū)根據(jù)不同船型在不同深水域工作環(huán)境而定。為了保證產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合客戶的技術(shù)規(guī)范書(shū)，確定縱向水密封試驗(yàn)主要采用靜態(tài)耐水壓(開(kāi)端)方法，主要技術(shù)指標(biāo)如下:

(1)試驗(yàn)壓力為8 MPa，持續(xù)時(shí)間6 h，試樣自由端滴漏水的體積應(yīng)符合表2的規(guī)定;

(2)試樣承受水壓端的任何組成元件相對(duì)于護(hù)套位移應(yīng)不超過(guò)6.4mm;

(3)試樣中填充物滴落試驗(yàn):試樣應(yīng)能經(jīng)受(95±1)℃、18 h的老化箱試驗(yàn)，而無(wú)任何滴落物產(chǎn)生。

2 電纜的名稱、型號(hào)和規(guī)格

(1)名稱:乙丙橡皮絕緣氯化聚乙烯護(hù)套艦船用水密封電力軟電纜，耐水壓8 MPa。

(2)型號(hào):JMEHR-80。

其中，JM為艦船用水密封電纜;E為乙丙橡膠絕緣;M為氯化聚乙烯護(hù)套;R表示導(dǎo)體為軟結(jié)構(gòu);80為耐水壓為8MPa。

(3) 規(guī)格:1～3芯，1.5～300 mm2。

(4)電壓:額定電壓(U0/U)為0.6/1 kV。

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為保證產(chǎn)品具有通用性，選擇JMEHR-803×25 mm2進(jìn)行設(shè)計(jì)、試制及測(cè)試。

為了減少電纜元件之間的空隙，增加電纜元件之間粘合力，達(dá)到理想的密封效果，在對(duì)水密封材料進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上還需對(duì)電纜的水密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，方能使電纜在進(jìn)行耐水壓試驗(yàn)時(shí)，滴漏水量和各元器件相對(duì)護(hù)套位移均滿足技術(shù)要求。在生產(chǎn)過(guò)程中需要用密封膠填充各個(gè)界面之間的間隙，電纜所形成間隙的界面層如下:

(1)絞合導(dǎo)體各圓形單絲之間的間隙;

(2)絞合導(dǎo)體與絕緣界面之間的間隙;

(3)絕緣線芯絞合之間的間隙;

(4)成纜纜芯與護(hù)套界面之間的間隙。

電纜結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 JMEHR-80型

本公司采用的密封膠粘接強(qiáng)度高，適用范圍廣，耐老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕，冷卻固化后柔軟有彈性，彎曲過(guò)程中導(dǎo)體不易斷裂。

4 水密封性能測(cè)試結(jié)果

測(cè)試設(shè)備見(jiàn)圖2。

圖2 電纜在進(jìn)行水密封試驗(yàn)

本公司研制的縱向高壓水密封電力軟電纜(JMEHR-803×25 mm2)經(jīng)國(guó)家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。縱向水密封性能試驗(yàn)結(jié)果如下:

(1)試樣自由端滴漏水的體積:要求不大于163.9 cm3，實(shí)測(cè)值為0 cm3;

(2)試樣承受水壓端的任何組成元件相對(duì)于護(hù)套位移:實(shí)測(cè)值為0 mm;

(3)試樣中填充物滴落試驗(yàn):無(wú)任何滴落物產(chǎn)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

縱向高壓水密封電力電纜的研制重點(diǎn)在于密封膠的選擇和工藝實(shí)現(xiàn)，在確定密封膠配方后，我們對(duì)導(dǎo)體和成纜間隙成功實(shí)現(xiàn)了填膠，達(dá)到了電纜水密封試驗(yàn)要求。該產(chǎn)品經(jīng)多次檢測(cè)，常規(guī)性能經(jīng)廠內(nèi)質(zhì)量部檢測(cè)，全性能經(jīng)國(guó)家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，性能符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，完全滿足客戶使用要求。

［1］GJB 774—1989 艦船用電纜和軟線通用規(guī)范［S］.

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

［3］IEC 60092-350:2001 船用電力電纜:一般結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)要求［S］.

［4］MIL-DTL-24643C:2009 艦船用低煙電纜和軟線規(guī)范［S］.

［5］陳佶民，劉旌平，曾紀(jì)剛.電纜縱向水密封性能檢測(cè)技術(shù)研究［J］.電線電纜，2005(3):27-29.