Утвержден на заседании ПМК

Протокол № 4 от 26 апреля 2010г.

Текст лекционного занятия № 1.3.

Тема: «Корабельные кабели и распределительные устройства».

1. Назначение , устройство и основные характеристики корабельных кабелей.

Для передачи электрической энергии в ЭЭСК используются корабельные кабели, провода, шнуры и шинопроводы.

Шнуром называется две и более изолированные гибкие жилы сечением до 1,5 мм², скрученные или уложенные параллельно, поверх которых в зависимости от условий эксплуатации могут быть наложены оболочки и защитные покрытия из волокнистых материалов или пластмасс.

Проводом называют проводник электрического тока из металлической (медной) проволоки, заключённой в резиновую, хлопчатобумажную или дру­гую изолирующую оболочку.

Кабелем называют провод или несколько проводов, являющихся жилами и имеющих поверх изоляции защитную оболочку, предохраняющую электриче­ский провод от внешнего воздействия различных факторов (влаги, масла, меха­нических повреждений и т.д.).

К корабельным кабелям предъявляют повышенные требования в отношении теплостойкости, гибкости, маслостойкости, влагостойкости, механической прочности и др.

Как правило, корабельные кабели имеют конструкцию, представленную на (рис. 1).

Число жил в кабеле может быть различным. В этой связи кабели, называют одно-, двух-, трех- и многожильными. Для силовых корабельных электрических сетей_, как правило используются одно-, двух- и трехжильные кабели.

Токопроводящие жилы 1 кабельных изделий – это конструктивные элементы, по которым передаются электрическая энергия или сигналы. Жилы обеспечивают также механическая прочность кабельных изделий.

Они изготавливаются из медной проволоки МТ (неотоженная) или из меди марки ММ (отожженная). Проволоки скручиваются в жилы по 7 проволок (нормальное исполнение) и по 19 проволок (гибкие жилы).

Для изоляции токопроводящих жил 2 применяются такие материалы, как резина теплостойкая изоляционная (РТИ-I), поливинилхлоридный (ПВХ) пластикат, политетрафторэтилен (ПТФЭ), полиэтилен (ПЭ), кремнийорганическая резина, прессованная окись магния (минеральная или магнезиальная изоляция).

Резиновая изоляция является в настоящее время основной для корабельных кабелей и состоит из каучука (натурального или синтетического), вулканизирующего вещества (тиурама), ускорителей вулканизации (каптакса, алтакса и др.), наполнителей (каолина, мела, талька), мягчителей (парафина, битума, канифоли, смол и т.п.), противостарителей (неозона-Д), красителей (лака, окиси цинка, углерода и др.)

Резина теплостойкая РТИ-I предназначена для изоляции жил, продолжительно работающих при температуре до +65°С. Кремнийорганическая резина допускает длительное воздействие температуры до +180°С.

ПВХ пластикаты - смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами, стабилизаторами и другими добавками -имеют лучшую механическую прочность, чем резины. Они устойчивы к действию воды, нефтепродуктов, кислот и длительно работают при температурах от -50°С до +65°С. В настоящее время ПВХ изоляция широко внедряется на кораблях.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) выпускается под названием "фторопласт-4" (фторлон-4") и обладает высокими механическими свойствами в широком диапазоне температур (от -<270 до +260°С). Однако ПТЭФ токсичен при температуре выше +425° С (перегрев, пожар и т.п.), поэтому его применение на кораблях ограничено.

Полиэтиленовая (ПЭ) изоляция изготавливается на основе полиэтилена высокого давления (ПЭВД) низкой плотности и полиэтилена низкого давления (ПЭНД) высокой плотности со стабилизаторами и другими добавками. ПЭ инертен к большей части агрессивных сред, при комнатной температуре нерастворим, но термопластичен (плавится при температуре 106-110°С). Введение в ПЭ органических примесей (дикумила и др.) с последующиим нагревом или действием ионизирующих излучений (вулканизацией) приводит к образованию поперечных связей, переводящих его из термопластического состояния в термореактивное. Радиационно-модифицированный полиэтилен (облученный) не плавится при повышении температуры и не растрескивается, лишь незначительно деформируется при температуре выше +150 С.

Оболочки кабелей 5 предназначены для защиты изоляции жил от воздействия света, влаги, паров топлива и масел, а также для предохранения ее механических повреждений. Наиболее распространенными материалами оболочек корабельных кабелей являются шланговая резина и пластмасса.

Резиновые шланговые оболочки типа РШ-I, РШ-2, РШ-40 и т.п. не распространяют горения, хладостойки до -30° С, устойчивы к воздействию масла и предназначены для. работы в тяжелых, средних и легких условиях.

Оболочки из ПВХ отличаются от изоляционного пластиката соответствующим подбором пластификаторов и стабилизаторов, обеспечивающих большую стойкость против светового старения. Они не распространяют горения влаго- и маслостойки, но при температуре ниже допустимой (от -40 до -50°С) становятся жёсткими и при ударе могут разрушаться. При повышении температура эластические свойства ПВХ пластикатов восстанавливаются. Из за летучести пластификаторов хладостойкость ПВХ снижается, что сокращает срок службы таких оболочек.

Экраны жил 4 (и кабелей 6) в виде медной (медной луженой) оплетки из проволок служат для экранирования жил и самих кабелей в целом. Экраны укладываются как поверх изоляции жил, так и поверх оболочки кабеля.

Наружные покровы. Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией и в оболочке из этих же материалов для защиты от механических повреждений или от грызунов оплетаются отожженной оцинкованной стальной проволокой (оплеткой) 7. Одновременно такой покров служит для кабеля экраном. Некоторые типы корабельных кабелей имеют наружные (поверх экранов) покровы 8 (например, из пластмассы ПВХ).

В настоящее время на кораблях применяются следующие серии кабельных изделий:

а) кабели основной серии (для силовых и осветительных сетей, для цепей управления, сигнализации и телефонной связи);

б) кабели с изоляцией из облученного полиэтилена;

в) кабели малогабаритные;

г) гибкие кабели для цепей управления;

д) провода и шнуры;

е) кабели и провода тепло- и жаростойкие.

Условия эксплуатации кабелей на корабле тяжёлые. На кабели практически воздействуют все негативные факторы, которые имеются на корабле. В зависимости от назначения кабеля, условий прокладки, рода тока на корабле применяется достаточно большое количестве различных марок корабельных кабелей.

Рассмотрим основные марки корабельных кабелей

КНР -кабель негорючий (наиритовый) резиновый. Область применения в открытых и сырых местах (места действия масел и кислот) для неподвижной прокладки в силовых корабельных электрических сетях при отсутствии внешних механических воздействий (разработан в 1957 - 1963 годах на замену кабеля СРМ). В кабелях марки КНР для изоляции жил применяется тиурановая депротеинизированная теплостойкая резина РТИ-1, позволившая установить норму длительного нагрева кабелей 65°С.

Зашитая наиритовая оболочка (наирит - это синтетический полихлорвиниловый каучук) в открытом пламени сгорает и превращается в кокс, который защищает от прямого действия пламени на изоляционный слой резины. Последняя всё же в этом случае быстро сгорает, однако некоторое время сохраняет свои изоляционные свойства. У кабеля удовлетворительная стойкость к дей­ствию масла и бензина.

Если свинцовая оболочка кабеля марки СРМ должна выдерживать только один изгиб на 90°, то наиритовая. - до 10 изгибов на 180°. При монтаже освин­цованные кабели переносились с большими предосторожностями на руках и специальных подвесах. Кабели КНР протаскивают через переборки с помощью шпилей и лебедок Искусственное старение наирита 48 - часовым нагреванием при температуре 140°С показало отсутствие каких-либо изменений механических свойств. Свинцовые же оболочки кабелей СРМ в течение трёхсуточного нагрева при температуре 120°С при первом же изгибе давали трещины. Кабель выпускается одно-, двух-, трёх- и многожильным с характеристиками сечений жил, аналогично кабелю СРМ, за исключением того, что двухжильный кабель изготавливается сечением до 240 мм².

КНРП - кабель негорючий (наириговый) резиновый панцирный. Также, как кабель марки КНР, это кабель с медными жилами и резиновой изоляцией в защитной оболочке из маслобензостойкой резины, не распростра­няющей горение. (Разработай в 1949-1957 годах). В отличие от кабеля марки КНР кабель марки КНРП поверх наиритовой оболочки имеет панцирную оплетку из стальной оцинкованной проволоки. По этой причине кабели марки КНРП применяются в силовых корабельных электрических сетах и сетях ос­вещения, где возможны механические воздействие на кабели.

КНРЭ - кабель негорючий (наиритовый) резиновый экранированный.

В отличие от кабеля марки КНР поверх наиритовой защитной оболочки он имеет оплётку из медных луженых проволок. Применяется в местах, где кабель марки КНР требует экранирования (для защиты от помех радиоприёму).

КВД - кабель высокого давления (КВДМ - модернизированный). Кабель марки КВД служит для обеспечения электропередачи вне прочного корпуса. Он может быть использован для электропередачи в обмотках размагничивающего устройства, к сигнально-отличительным огням, приборам гидро­акустики, выдвижным антеннам и т.д.

При нарушении герметичности кабели подвергаются забортному давле­нию воды. Поэтому конструкция кабеля должна обеспечить продольную гер­метичность. С этой целью каждая медная проволока, из которых состоит жила, покрывается тонким слоем резины. При скрутке резина заполняет промежутки между отдельными проволоками и создаёт нужную продольную водонепрони­цаемоемость. Кабели имеют две защитные оболочки из наиритовой резины (внутреннюю и внешнюю), между которыми расположена медная экранирующая оплетка. Кабель (КВД и КВДМ) выдерживает без нарушения герметичности гидростатическое давление воды до 35-50 кт/ мм². Кабель марки КВД имеет число жил от 2 до 16 с сечением жил от 1,5 до 2,5 мм².

КМЖ – кабель морской жаростойкий

Кабель применяется в специальной аварийной силовой сети (САС) или сети аварийного питания (САП), предназначенный для обеспечения борьбы за живучесть в условиях возникновения пожара и затопле­ния отсеков корабля. САП через затопленные и горящие отсеки обеспечивает электроэнергией потребители, имеющие важное значение для борьбы за живу­честь корабля, освещения, связи и жизнедеятельности личного состава. Кабели марки КМЖ выпускаются с сечением от 4 до 120 мм², двухжильными и трёхжильными с сечением 4-16 мм². Они рассчитаны на напряжение до 600 В. От­личительной особенностью конструкции является применение в качестве изо­лирующей оболочки жил отожжённого магнезия, а в качестве защитной оболочки - медной или стальной трубы. Технология изготовления кабелей КМЖ позволяет добиться высокого удельного сопротивления изоляции - 5-10 тысяч МОм/км. Конструкция кабеля обеспечивает высокую устойчивость к вибраци­онным и ударным нагрузкам, воздействию открытого пламени и нагрева, позво­ляющую сохранять работоспособность при температуре окружающей среды до температуры плавления меди (1083^сС). Допустимая температура нагрева кабе­ля принята равной 250°С, так как увеличение её может превратить кабель в ис­точник новых пожаров.

Кабель марки КМЖ имеет относительно высокую стоимость изготовле­ния в 10-15 раз больше, чем кабель марки КНР. Он имеет сложную технологию заполнения труб магнезием и опрессовки волочением. При монтаже кабеля в корабельных условиях возникает сложность, связанная с прокладкой кабеля и особенно с разделкой концов кабелей и присоединения к корабельной электри­ческой сети. Это объясняется высокими требованиями к герметичности концов , который имеет удовлелтворительную продольную герметичность и мо­жет резко снижать сопротивление изоляции из-за гигроскопичности магнезия. Эти недостатки ограничивают область применения кабелей марки КМЖ только для САН и САС в виде коротких отрезков кабелей специально изготовленных для отдельных проектов кораблей

Кабель марки КМЖ выпускается одножильным с сечением жил 1-240 мм², двух- и трехжильными с сечением 1-120 мм² и многожильными (4-37 жил) с сечением 1,5 -2,5 мм².

Кабель с пластмассовой изоляцией.

На современных кораблях 50-70 % общего количества кабелей и прово­дов составляют кабели управления, сигнализации, осветительных систем. При­чём доля этих кабелей имеет тенденцию к увеличению. Для снижения веса этих кабелей разработаны новые марки кабелей.

Широкое применение в настоящее время в кабельной промышленности получил структурированный полиэтилен. Он легко штампуется, обладает вы­сокими диэлектрическими свойствами и механической прочностью. С исполь­зованием структурированного полиэтилена изготовлены кабели марок КСМ-500, КСМ-1000, СМ ПЭВ, СМ ПВЭ. Кабели КСМ-500 рассчитаны на напряже­ние 500В, а кабели КСМ-1000 на напряжение 1000В неременного тока часто­той 50 Гц с числом жил от 1 до 37 с сечением от 0,5 до 2,5 мм². Толщина изо­ляции составляет 0,4-0,6 мм, а защитная оболочка из полихлорвинилового пла­стиката составляет 0,9-2,1 мм. Кабели СМ ПЭВ и СМ ПВЭ аналогичны кабелям марки КСМ. Полиэтиленовая изоляция этих кабелей горения не распространяет, хотя и горит в открытом пламени. Применение кабелей с пластмассовой изоляцией взамен кабелей КНР приводит к снижению массы кабелей (дли кабелей сечения 1,5 мм² на 40-60 %). Уменьшаются масса и габариты трасс этих кабелей. Длительно допустимая температура нагрева составляет для этих кабелей 65°С а норма сопротивления изоляции 100 МОм/км.

НРШМ - негорючий (наирнтовый) резиновый шланговый, морской

Кабель предназначен для подключения к подвижным переносным токо­приемникам и в устройствах (системвх), где по условиям эксплуатации может быть значительное количество Изгибов кабеля, Например, для кабелей питания с берега или для кабелей сети аварийного питания (при подключении внутри отсека).

Кроме укачанных основных типов кабелей на корабле применяется зна­чительное число модификаций этих кабелей И других марок специализирован­ных кабелей (например, для телефонной связи) В промышленности в настоя­щее время разрабатываются перспективные для ЭСК марки кабелей, имеющие лучшие удельные характеристики.

Жилы многожильных кабелей Маркируются цветными шелковыми нит­ками,, намотанными на изоляционные жилы. Каждой жиле присвоен свой цвет: 1 - коричневый, 2 - красный, 3 -оранжевый, 4 - жёлтый, 5 - зелёный, 6 - голу­бой, 7 - фиолетовый, 8 - синий, 9 - белый, 0 - чёрный-, Если число жил в кабе­ле больше десяти, то их маркировка производится двумя цветными нитками.