一种多级断裂组件及多级断裂组件制备方法及缆绳

技术领域

本发明属于缆绳技术领域，具体涉及一种多级断裂组件及多级断裂组件制备方法及缆绳。

背景技术

码头系泊是船舶作业中最重要和最危险的工作之一。每年都有许多船员和码头工作人员因缆绳操作不当而受伤，甚至当缆绳正在使用时突然断裂，从而造成严重的安全事故。然而，系泊缆绳断裂时都有回弹的风险，在尽可能降低缆绳断裂的同时，需要关注缆绳意外断裂后回弹造成的伤害。

申请公布号为CN106757755A的中国发明公开的一种分级断裂的缓冲保护绳索及其制备工艺和授权公告号为CN 207468952 U的中国实用新型公开的一种防回弹绳索都描述了一种降低缆绳回弹风险的设计，前者是将高伸长与低伸长的绳股进行混合编织，当缆绳受到外力拉伸时，最初是只有几股低伸长的绳股断裂，剩余的高伸长绳股不会立即断裂，这种结构设计不仅部分牺牲了缆绳的强力，而且高弹性直接暴露在外面，在实际使用过程中，这种结构就很容易遭到破坏，耐疲劳性能差。当后者是将绳股分为内芯和护套，通过内芯和护套的伸长率差异来实现减少缆绳的断裂反弹，这种设计在一定程度上可以实现降低缆绳的断裂反弹风险，但是这种设计与申请公布号为CN106757755A的中国发明中记载的一样，高弹性纤维直接暴露在外面，很容易造成磨损。这两种缆绳都只能减少一次反弹，当船舶继续移动时，仍有可能继续反弹，降低缆绳断裂反弹的效果十分有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多级断裂组件及多级断裂组件制备方法及缆绳，该多级断裂组件受到外力断裂时呈多级断裂，产生一顿一顿的断裂效果，减小了缆绳断裂后的回弹力，达到了防回弹、使用安全的效果。

本发明的一种多级断裂组件的技术方案是：

一种多级断裂组件，包括芯绳以及护套，所述护套包覆在所述芯绳外侧，所述护套通过连接绳股与所述芯绳编织固定，所述芯绳包括多股芯绳绳股，所述护套包括多股外套绳股，所述护套呈由多股所述外套绳股编织的褶皱状管套结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述芯绳绳股的伸长率小于所述连接绳股的伸长率，所述连接绳股的伸长率等于所述护套绳股的伸长率。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述芯绳绳股为3股或12股，所述护套绳股为24股、32股或48股；所述芯绳绳股的材质为聚酰胺纤维或聚丙烯长丝，断裂伸长率为18—20％；所述护套绳股以及连接绳为超高分子量聚乙烯纤维或芳纶纤维，断裂伸长率为3-4％；所述芯绳绳股的纤维线密度为1870dtex-3330dtex，所述护套绳股和连接绳的纤维线密度为1760dtex。

本发明的多级断裂组件制备方法的技术方案是：

一种多级断裂组件制备方法，包括以下步骤：

通过编绳机编织芯绳；

采用若干根超高分子量聚乙烯纤维通过加捻机捻合成绳纱，将捻合后的绳纱通过制股机预织成符合双层编绳机锭子大小的护套绳股；

通过拉伸机拉伸芯绳，使芯绳的张力为芯绳破断力的10～15％，将若干根护套绳股围绕芯绳经复编绳机一次性编织在芯绳外侧；

将完成编织的芯绳与护套的两端固定，放置到烘箱中收缩定型，热收缩时间为8-10h，温度为70-75℃，完成定型后，护套就会收缩成褶皱状套管结构。

本发明的一种缆绳的技术方案是：

一种缆绳，包括绳体，所述绳体内设有沿所述绳体长度方向延伸、贯穿所述绳体两端的管状结构空隙，所述管状结构空隙内安装有上述技术方案中所述的多级断裂组件。

作为对上述技术方案的进一步改进，直径为16-36mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为6mm，直径为38-56mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为12mm，直径为56-80mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为16mm。

本发明提供了一种多级断裂组件及多级断裂组件制备方法及缆绳，相比于现有技术，其有益效果是：

本发明的缆绳使用时，缆绳受力后，绳体首先受力，当绳体伸长达到最大时，绳体首先发生断裂，完成缆绳的第一次断裂。此次多级断裂组件会吸收绳体断裂释放的部分能量，并不会立即发生反弹。继续拉伸，多级断裂组件开始受力，组件外面的褶皱套装结构的护套开始被拉伸，当达到最大伸长时，护套开始断裂，此时完成缆绳的第二次断裂，并不会立即发生反弹而且此时多级断裂组件的芯绳会吸收护套释放的部分能量，也不会立即发生反弹。继续拉伸，当芯绳的伸长达到最大时，芯绳也会完全断裂，此时已经完成缆绳的第三次断裂，此时释放能量已经得到有效降低，基本不会出现较大回弹。

本发明的多级断裂组件属于一种低伸长缆绳配件，可作为内芯编织在缆绳内部，当低伸长缆绳断裂时，多级断裂组件可以吸收断裂释放的能量，而且仅该多级断裂组件就可以至少两次断裂，大大降低了缆绳断裂反弹的风险，而且第一次和第三次断裂之间的时间差较长，相比于传统的防回弹缆绳最多断裂两次，该缆绳使用更加安全可靠。

附图说明

图1是本发明的缆绳的结构示意图；

图2是本发明的多级断裂组件制备方法的流程图；

图3是本发明的缆绳破断测试时缆绳被拉伸过程中拉伸位移与受力关系图；

图中：1、绳体；2、护套；3、芯绳。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的多级断裂组件的具体实施例，如图1所示，包括芯绳以及护套，护套包覆在芯绳外侧，护套通过连接绳股与芯绳编织固定，芯绳包括多股芯绳绳股，护套包括多股外套绳股，护套呈由多股外套绳股编织的褶皱状管套结构。

本实施例中，芯绳绳股的伸长率小于连接绳股的伸长率，连接绳股的伸长率等于护套绳股的伸长率。芯绳绳股为3股或12股，护套绳股为24股、32股或48股；芯绳绳股的材质为聚酰胺纤维或聚丙烯长丝，断裂伸长率为18—20％；护套绳股以及连接绳为超高分子量聚乙烯纤维或芳纶纤维，断裂伸长率为3-4％；芯绳绳股的纤维线密度为1870dtex-3330dtex，护套绳股和连接绳的纤维线密度为1760dtex。

本发明的多级断裂组件制备方法的具体实施例，如图2所示，包括以下步骤：

通过编绳机编织芯绳；

采用若干根超高分子量聚乙烯纤维通过加捻机捻合成绳纱，将捻合后的绳纱通过制股机预织成符合双层编绳机锭子大小的护套绳股；

通过拉伸机拉伸芯绳，使芯绳的张力为芯绳破断力的10～15％，将若干根护套绳股围绕芯绳经复编绳机一次性编织在芯绳外侧；

将完成编织的芯绳与护套的两端固定，放置到烘箱中收缩定型，热收缩时间为8-10h，温度为70-75℃，完成定型后，护套就会收缩成褶皱状套管结构。

本发明的缆绳的具体实施例一，如图1所示，包括绳体，所述绳体内设有沿所述绳体长度方向延伸、贯穿所述绳体两端的管状结构空隙，所述管状结构空隙内安装有上述技术方案中所述的多级断裂组件。

本实施例中，多级断裂组件包括芯绳以及护套，护套包覆在芯绳外侧，护套通过连接绳股与芯绳编织固定，芯绳包括多股芯绳绳股，护套包括多股外套绳股，护套呈由多股外套绳股编织的褶皱状管套结构。

本实施例中，芯绳绳股的伸长率小于连接绳股的伸长率，连接绳股的伸长率等于护套绳股的伸长率。芯绳绳股为3股或12股，护套绳股为24股、32股或48股；芯绳绳股的材质为聚酰胺纤维或聚丙烯长丝，断裂伸长率为18—20％；护套绳股以及连接绳为超高分子量聚乙烯纤维或芳纶纤维，断裂伸长率为3-4％；芯绳绳股的纤维线密度为1870dtex-3330dtex，护套绳股和连接绳的纤维线密度为1760dtex。

本实施例中，直径为16-36mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为6mm，直径为38-56mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为12mm，直径为56-80mm的绳体匹配的多级断裂组件中芯绳直径为16mm。

本发明的缆绳使用时，缆绳受力后，绳体首先受力，当绳体伸长达到最大时，绳体首先发生断裂，完成缆绳的第一次断裂。此次多级断裂组件会吸收绳体断裂释放的部分能量，并不会立即发生反弹。继续拉伸，多级断裂组件开始受力，组件外面的褶皱套装结构的护套开始被拉伸，当达到最大伸长时，护套开始断裂，此时完成缆绳的第二次断裂，并不会立即发生反弹而且此时多级断裂组件的芯绳会吸收护套释放的部分能量，也不会立即发生反弹。继续拉伸，当芯绳的伸长达到最大时，芯绳也会完全断裂，此时已经完成缆绳的第三次断裂，此时释放能量已经得到有效降低，基本不会出现较大回弹。

本发明的多级断裂组件属于一种低伸长缆绳配件，可作为内芯编织在缆绳内部，当低伸长缆绳断裂时，多级断裂组件可以吸收断裂释放的能量，而且仅该多级断裂组件就可以至少两次断裂，大大降低了缆绳断裂反弹的风险，而且第一次和第三次断裂之间的时间差较长，相比于传统的防回弹缆绳最多断裂两次，该缆绳使用更加安全可靠。

本发明的缆绳的具体实施例二，使用300T多功能试验机对缆绳进行破断测试，测试选用的缆绳中绳体的直径为26mm，多级断裂组件中芯绳直径为6mm，300T多功能试验机以250mm/min的速度对缆绳进行拉伸。测试结果如图3所示，缆绳从开始伸长到断开过程中共发生了三次断裂。具体的，缆绳发生第一次断裂时缆绳受到的拉力为559.13KN，缆绳发生第二次断裂时缆绳受到的拉力为110.89KN，缆绳发生第三次断裂时缆绳受到的拉力为9.89KN。从该测试结果可以看出，本发明的缆绳受到外力拉升过程中呈多级断裂，能够产生一顿一顿的断裂效果，减小了缆绳断裂后的回弹力，达到了防回弹、使用安全的效果。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。