Диссертация (Исследование и разработка судовых кабелей, сохраняющих работоспособность в экстремальных условиях эксплуатации), страница 13

По формуле (4.3) найден внешний радиус воздушной полости,приходящийся на одну нить из ВБ – материала.(4.5)90R1 и R2э- внешний и внутренний радиус воздушной полостиприходящейся на один кордель из ВБ – нити, мм;u – скорость поглощения воды корделем из ВБ – материала,м3/кг·с ;m- линейная плотность ВБ – материала, кг/м;Величина параметра(4.6)где Dc-диаметр сердечника;n=8 – количество токопроводящих жил;dиз = 1,2 мм – диаметр токопроводящих жил по изоляции;K-количество корделей;Полученные по формулам (4.4 – 4.6) результаты расчета приведены втаблицах 4.7 и 4.8Таблица 4.7Результаты теоретического расчёта длины канала распространения воды по ВБ –лентам, входящим в конструкцию кабеля марки КВПЭфМЛ – 5е 4×2×0,52, придавлении 6 МПаЭлементконструкциивнешняя лента(поз.

4 на рис. 4.5)внутренняя лента(поз. 4 на рис. 4.5)ПараметрR1, ммR2, ммη, Па с, м/сKl, мм4,53,9351,0·10-31,0·10-41,306803,873,681,0·10-31,0·10-41,30133Расчёт длины распространения воды по ВБ – материалам в виде лентыпоказал сходимость теоретических значений с результатами испытаний. Приэтом следует отметить что, для результатов испытаний на воздействиепродольного гидростатического давления характерна большая дисперсияполученных результатов. Кроме того, стоит отметить, что степеньвоздействия гидростатического давления в радиальном направлении зависитот применяемых материалов и конструкции кабеля.91Таблица 4.8Результаты теоретического расчёта длины распространения воды по сердечнику придавлении 6 МПа, кабеля марки КВПЭфМЛ – 5е 4×2×0,52Элементконструкциисердечниккабеля (поз.3 на рис.

4.5)ПараметрR1, ммR2э, ммm, кг/м, м3/кг·с0,650,745,0·10-47,16·10-4Kl, мм1,30931Результат расчёта длины распространения воды по сердечнику изВБ – материала в виде нитей совпал с экспериментальными данными сопределенной точностью даже без учёта воздействия радиального давления.Так как в данной конструкции предусмотрен разделитель в видеполиэтиленовогокреста,препятствующийзначительнойдеформациисердечника образца кабеля при воздействии радиального гидростатическогодавления.Результаты испытаний судовых герметизированных кабелей настойкость к продольному гидростатическому давлению показали наличиезависимости от воздействия давления на кабель в радиальном направлении. Содной стороны, если конструкция кабеля сильно деформируется, чтоспособствует уменьшению зазоров между элементами, то кабель становитсяболее стоек к продольному давлению [80, 81], а следовательно меньше водыпросочиться через образец.

Однако, сама по себе деформация кабеляотрицательно влияет на электрические параметры [82, 83, 84, 85]. С другойстороны, если конструкция кабеля такова, что деформация под воздействиемрадиального давления незначительна, то вода может просочиться в большемколичестве.Какужеупоминалось,основнаяпроблемавсудовыхгерметизированных кабелях связи, выполненных на водоблокирующихматериалов, состоит в том, что они менее стойкие к радиальномугидростатическому давлению, в отличие от кабелей с герметиком.92Конструкция на нитках сильно подвержена деформации, а также почти невосстанавливает свою форму после деформации.4.2.4 Радиальное гидростатическое давлениеСтойкость кабеля к воздействию радиального гидростатическогодавления – способность кабельного изделия сохранять работоспособность вусловиях повышенного гидростатического давления (до 10 МПа в даннойработе).

Нарушение работоспособности при воздействии радиальногогидростатического давления может происходить по двум причинам:1. Нарушение работоспособности происходит вследствие разрушения(продавливания) внешней оболочки кабельного изделия и внутрь кабеляпопадает вода. Как правило, такая ситуация происходит на границе, гденачинается узел уплотнения при переходе кабеля в отсек судна, особенно,если имеет место изгиб кабеля.2. Нарушение работоспособности происходит из-за деформации кабеля.Нарушается конструкция, сближаются металлические элементы изделия.Для кабелей связи это чревато ухудшением передаточных параметровтаких, как коэффициент затухания, волновое сопротивление, переходныезатухания. Для силовых кабелей критическое уменьшение толщиныизоляции снижает электрическое сопротивление изоляционного слоя, атакже возможен пробой изоляции.При испытаниях контролируется, как внешний вид оболочки(оболочка не должны быть повреждена или разрушена), так и электрическиепараметры кабельного изделия.Методику испытания, в соответствии с общей методикой по ГОСТ20.57.406-81 и уточнениями, нормируемыми в технических условиях накабели, рассматриваемые в данной работе, на стойкость к воздействиюрадиального гидростатического давления можно представить в видесхемы 4.6.Данная методика предназначена для оценки единичного нагруженияобразца кабеля и предусматривает оценку конструктивно-технологического93запаса (КТЗ) кабеля, а режим и длительность воздействия давления наобразец кабеля таков, что учитывается длительность переходных процессовпри деформации образца, а параметры-критерии годности измеряютсянепосредственно после окончания каких-либо деформаций.

Кроме того,методика позволяет оценить изменение основных электрических параметров,а не только лишь соответствие этих параметров требованиям послеокончания воздействия, а это важно при оценке степени нарушенияконструкции кабеля при деформации, а также при оценке остаточнойдеформации после воздействия. В схеме 4.6 указаны основные этапыиспытания кабеля по описываемой методике с уточнением режимовиспытания по скорости поднятия давления и конкретизированы измеряемыепараметры-критерии годности кабеля.Автором было проведено испытание кабеля марки КВПЭфМ – 54х2х0,52 в соответствии с данной методикой.

Результаты испытанияприведены в приложении 2 к диссертации. В приложении 2 показанычастотные зависимости электрических параметров (коэффициента затуханияи волнового сопротивления) для каждой пары испытуемого кабеля,измеренные с помощью автоматизированной системы AESA до испытания,за два часа до окончания испытания и после испытания. Зеленая линия награфиках построена по фактическим измеренным значениям во всемчастотном диапазоне (1 – 100 МГц). Количество измеренных точек,укладывающихся в диапазон частот, равно 1601. Синяя линия на графикеявляется предельной линией, построенной в случае коэффициента затухания,в соответствии с ГОСТ Р 54429-2011 по формуле 4.7 [86, 87, 88].(4.7)94Подготовка образца киспытаниямПредварительноеизмерение параметровкритериев годности• Разделка образца и подготовка узловуплотнения• Коэффициент затухания (для кабелей связи)• Волновое сопротивление (для кабелей связи)• Электрическое сопротивление изоляции (длясиловых кабелей и кабелей связи)Выдержка образца придавлении большем рабочегона 50 %• скорость повышения давления: 1 МПа/мин• время выдержки 15 мин.• снижение до нормального атмосферногоВыдержка образца прирабочем давлении• скорость повышения давления: 1 МПа/мин• время выдержки 24 (2) часа• снижение до нормального атмосферногоИзмерение параметровкритериев гдности прирабочем давлении• за 2 часа до окончания испытанияВыдержка образца внормальных климатическихусловияхИзмерение параметровкритериев годности• время выдержки: 3 часа• Коэффициент затухания (для кабелей связи)• Волновое сопротивление (для кабелей связи)• Электрическое сопротивление изоляции (длясиловых кабелей и кабелей связи)Схема 4.6.

Методика испытаний герметизированных кабелей настойкость к воздействию радиального гидростатического давления.Значение волнового сопротивления в соответствии с ТУ 16.К99-0202009 «Кабели высокочастотные парной скрутки для структурированныхсистем связи судовые КВПЭфМ, КВПЭфМКГ.

Технические условия»должно находиться в пределах от 85 Ом до 115 Ом. Предельные линии такжеотмечены на графике.Расцветка изоляции токопроводящих жил кабеля выполнена всоответствии с Приложением Б ГОСТ Р 544429-2011 «Кабели связисимметричные для цифровых систем передачи.

Общие техническиеусловия», поэтому порядок подключения пар к системе такой же: 1 пара –95белая-синяя, 2 пара – белая-оранжевая, 3 пара – белая-зелёная, 4 пара –белая-коричневая [89, 90,91].4.2.5 Рекомендации по корректировке методики испытаний герметизированныхкабелей на стойкость к гидростатическому давлениюВ реальных условиях воздействие гидростатического давления накабель, предназначенный для забортной прокладки, не единичное, ациклическое, так как погружение и всплытие подводного судно происходитбольшое количество раз на протяжении всего периода эксплуатации.Исследование циклического воздействия гидростатического давления накабели с различным материалом изоляции описаны ниже.

Показано, чтонекоторыетехническихмаркикабелейусловияхмогутсоответствоватьпараметрампринормируемымединичномввоздействиигидростатического давления, но при циклическом нагружении параметрыкабеля могут выходить за установленные пределы. Поэтому рекомендоватькабель для забортной прокладки, испытанный лишь по стандартизированнойметодике не вполне корректно.Также весьма важно рассмотреть часть методики по оценке КТЗ. Поданной методике учёт коэффициента технологического запаса происходитпосредством выдержки изделия при давлении, превышающем рабочее на50 %, в начале испытания. Однако, за время воздействия давленияповышенного в 1,5 раза от рабочего, кабель претерпевает значительнуюдеформацию, которая может повлиять на результаты измерение при рабочемдавлении, именно для кабельных изделий, так как для кабельных изделийхарактерноиспользованиеполимерныхматериалов,которыесильноподвержены деформации.