一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆。

背景技术

21世纪以来，海洋资源的开发成为了世界范围内研究的热点，如何开发利用广阔海洋下蕴藏的丰富能源引起了人们的广泛关注。于是，各种先进的海洋勘测和开发设备应运而生。波浪滑翔机作为一种新型水面无人航行器由水面浮体、水下滑翔机以及连接两者的脐带缆三个部分组成。水面浮体提供浮力并通过安装太阳能板为通讯、控制和数据采集提供能量；水下滑翔机可以将波浪上下起伏的能量转化为波浪滑翔机的前向驱动力，因此理论上波浪滑翔机具有无限航程的续航能力。然而要实现波浪滑翔机长时间的远洋航行，需保证在极端恶劣海况下波浪滑翔机结构的安全性。脐带缆作为水面浮体与水下滑翔机的连接结构，既要承受周期性载荷又要传递电能与数据，可谓是波浪滑翔机的“生命线”。传统脐带缆中，承重钢丝受力产生的形变会通过外包套传递至缆芯上而使缆芯同样发生形变，这种周期性产生的形变会使得缆芯发生疲劳损坏。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆，以保证波浪滑翔机长期航行的安全性与稳定性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是波浪滑翔机在长期航行过程中，脐带缆持续受到的周期性载荷造成其内部缆芯的疲劳性损坏。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆，所述脐带缆为扁平结构，包括承力单元、缆芯单元和防护层；所述承力单元包括设置在所述扁平结构两端的一对承力线和套设在所述承力线中上的承力线套管，所述一对承力线中的每一个和相应的承力线套管之间是可滑动的；所述缆芯单元设置在所述扁平结构的中间，包括多个并列排布的缆芯，用于传输电能和数据中的一种或多种；所述防护层被覆在所述承力单元和缆芯单元上形成所述扁平结构。

进一步地，所述承力线为钢丝绳和高强纤维中的一种或多种。

进一步地，所述承力线的直径比所述承力线套管的直径小1-5mm。

进一步地，所述缆芯包括一个或多个电缆芯，所述电缆芯包括导体、绝缘层。

进一步地，所述缆芯包括一个或多个光缆芯，所述光缆芯包括光纤、光纤套管。

进一步地，所述防护层由硅橡胶、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯中的至少一种制成。

进一步地，所述承力线套管和所述防护层由同一种材料制成。

进一步地，所述承力线套管和所述防护层成一整体。

进一步地，所述防护层通过挤出成型制成。

进一步地，所述电缆芯包括双绞线。

本发明的有益效果是，提供一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆，该脐带缆内的承重钢丝与脐带缆本身相互独立，使得承重钢丝受力产生的形变不会通过外包套传递至脐带缆内的数据线上，从而解决了在长期航行时脐带缆持续受到的周期性载荷会使其内部数据线发生疲劳性损坏的问题，保证了波浪滑翔机长期航行的安全性与稳定性。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的横截面图；

图2是本发明的一个较佳实施例的端口连接示意图。

其中，1-承重钢丝，2-数据线，3-外包套，4-承重钢丝套管，5-端口固定模块。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明提供了一种用于波浪滑翔机的新型脐带缆，脐带缆为扁平结构，由四部分组成，包括承重钢丝1、数据线2、外包套3和承重钢丝套管4。

在一些实施例中，承重钢丝1可以替换为高强纤维，具体地，可以是高强聚乙烯纤维、高强玻璃纤维、高强尼龙纤维、高强聚烯胺纤维、高强碳纤维和高强硼纤维等。

数据线2用来传输数据信号，优选地，数据线2可以是双绞线，这样可以提高数据传输的速率和可靠性。

承重钢丝1和承重钢丝套管4作为承力单元，主要起到将脐带缆持续受到的周期性载荷集中在承重钢丝1上，从而避免承重钢丝1受力产生的形变通过外包套3传递至数据线2上而使数据线2同样发生形变，而使得数据线2发生疲劳损坏。

外包套3作为脐带缆的防护层，由硅橡胶、聚氨酯、(改性)聚乙烯、(改性)聚氯乙烯等制成，这些材料具有耐弯曲、耐腐蚀、绝缘等特点。制造脐带缆时，可以采用挤出成型工艺，将外包套3与数据线2和承重钢丝套管4紧密贴合在一起，成一整体。承重钢丝套管4和外包套3由同一种材料制成，增加了两者结合的紧密性。

承重钢丝1的直径小于承重钢丝套管4的直径，优选地，承重钢丝1的直径比承重钢丝套管4的直径小1-5mm，承重钢丝1可从承重钢丝套管4中自由穿过。

如图2所示，承重钢丝1在脐带缆两端与端口固定模块5连接。脐带缆的两端是分别与水面船体和水下滑翔体相连接的，其中连接部分就涉及如何将脐带缆与其他结构连接，端口固定模块5的作用就是将脐带缆本身紧紧固定在其上，进而与其他结构连接。端口固定模块5即为可以实现脐带缆与其他结构连接的一种连接件。数据线2可在脐带缆两端汇成一股，进而方便与水面浮体和水下滑翔机内相关设备的连接。

此时，承重钢丝1的受力是与外包套3相互独立的，即承重钢丝1的变形并不会通过外包套3传递至数据线2上，从而保证了数据线2的安全性与稳定性。

在一些实施例中，数据线2可以替换为电力线，用来将水面浮体上布置的太阳能发电设备、风力发电设备或者储能设备提供的电能输送到水下滑翔机。

在另一些实施例中，数据线2可以替换为电力线和数据线的组合。数据线和电力线是由导体和绝缘层组成的电缆芯构成的。

在一些实施例中，数据线2可以替换为由光纤和光纤套管组成的光缆芯，可以为水下滑翔机上布置的高清摄像机等设备提供高速稳定的数据传输通道。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。