潜水器用光纤线团应力分布及影响因素

汤伟江,刘卫东,高卓,张凯,赵培东

(1.西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072；2.中国船舶集团有限公司 第705研究所，陕西 西安 710077；3.西北工业大学 水下信息与控制重点实验室，陕西 西安 710072)

0 引言

现有可用的水下通信方式主要包括电磁波通信、声通信、无线光通信及光纤通信等。与其他通信方式相比，光纤通信具有传输距离远、信息传输速率高、体积小、质量轻等优点[1]，特别适合有大容量信息传输需求的场合。近年来，利用深海潜水器进行试验和深海科考，往往需要将视频等大容量信息实时回传给母船，母船也会根据需要对潜水器进行遥控操作[2]，采用水下动态有线通信技术，在潜水器和母船上分别携带一个光纤线团，在潜水器航行时，两侧线团内光纤微缆受流体作用分别布放，建立潜水器与母船间的动态通信链路(见图1)。光纤线团采用轴向内放线方式，由单根光纤微缆分层双向紧密绕制而成，使用时光纤微缆从线团内腔顺次逐匝逐层布放，其布放性能直接影响信道构建的可靠性，是由线团绕制质量直接决定的。

图1 潜水器光纤有线通信示意图Fig.1 Schematic diagram of fiber-optic cable communication of unmanned submersible vehicle

缆索缠绕力学、成型性能以及影响因素方面的研究成果较多。制导光缆缠绕方面，马成举等建立了卷盘层间压强模型，考虑光缆、卷盘的径向变形因素，采用光栅传感技术对绕线过程光缆层压强进行试验验证[3]；胡君良等对缠绕过程光缆和线轴受力情况进行了分析[4]，并根据缠绕时光缆的应变情况计算线包传输附加损耗[5]。……