4.1 课题项目的来由
上海电缆研究所也曾承担另一项国家重点科技项目:潜艇用的水下航行体遥测专用电线(以下简称专用电线)的研究。该专用电线是用于10~50 kHz控制信号的传输,控制水下航行体(例如鱼雷)运动轨迹,以便能线控制导并精确地击毁水面上舰艇。众所周知,有线传输与无线传输相比,最大优点是抗干扰性能优良,制导精度高,因此,在二次大战期间,德国已使用了有线遥控武器,例如/云雀0线导鱼雷、线控炸弹等。二次大战后,世界各国尤其是一些先进国家都展开了军备竞争,投入大量的经费,开展各种类型有线制导的武器,并早已进入实用阶段,最典型的例子,如上世纪60~70年代,埃及与以色列战争中,以色列曾用有线制导反坦克导弹,仅在数十分钟内,击毁了埃及的数拾辆甚至近百辆坦克;在英国与阿根廷之间的马岛之战,英国潜艇用线导鱼雷击沉了阿根廷的主力旗舰,这些都引起了世界各国的关注。
水下航行体专用电线的电性能指标,例如使用工作电压、绝缘电阻、工作电容、传输衰减等指标都很一般并无特珠的要求。最关键的技术指标有三点:大长度(约数公里或数拾公里);小线径(电线外径不大于1.5 mm);以及有一定抗拉强度(拉断力不小于数拾公斤),这些要求都是与其使用特殊性来决定的。

4.2 第一次专用电线的设计和研究
众所周知,潜艇是潜航或潜伏在深水中,用声纳传感器等检测水上舰艇,一旦发现到目标后,主即发射水下航行体击毁目标。同样,水面上舰艇(例如猎潜艇等)也使用声纳等传感器探测水下潜艇的方位,一旦捕获到目标,立即用深水炸弹击毁潜艇,因此,谁先发现目标并进行/先发制人0的打击,谁就能消灭对方保存自己。所以提高声纳传感的探测灵敏度是至关重要的。同样,希望在声纳探测器灵敏度允许范围内,潜艇应远离水面舰艇,远离距离越大就越安全,这就要求专用导线的长度要长,约为数公里或数拾公里。
潜艇是深潜于海洋中,船体要承受巨大的水压,因此,潜艇外形通常制造成小型的流水形曲线,其船舱内空间是有限的并且是极小的,艇内设备和装置布置也是很紧凑的。专用电线是成盘或成圈后与水下航行体一起安放在体积很小的发射管内,再加上要求导线大长度,这两因素决定了专用导线外径必须要小。
通常,无论是生产制造或使用,电线电缆均要有一个收、放线过程,也就是说电线在这过程中,突然地从静止状态转变为运动状态,从转速转变为直线的线速,此时放线盘上的电线会受到一定的张力,而这张力的大小与收线的瞬间速度(或拉力)密切相关。由此可见,当水下航行体在发射的一瞬间,其初始的速度是极大的,所产生的电线张力也是巨大的,因此提出一定的抗拉强度(数公斤或数拾公斤),也是合理和科学的,是不可修改技术要求。但是从线缆专业人员来看,这些要求是难以接受的,也是无法实现的。首先,有线传输线路通常有对称电缆或同轴电缆两种结构型式组成的传输方式,从电性能要求出发,以单根绝缘导体为例,导体最小直径约为0.5mm;绝缘最小厚度约为0.25~0.5 mm,即使单根绝缘电线的最小直径为1.0~1.5 mm。因此,无论是采用双芯的对称结构,或单芯的同轴结构,其总外径不可能满足于设计要求。其次电线电缆要增加其抗拉强度的方法只有两种:(1)通常最常用的方式是增加抗拉元件,即要有绞合或编织高强度金属丝,或有机的高强度合成纤维,如芳纶丝或高强度聚乙烯丝等;(2)另一种方法是选用高强度的内外导体,使其既作导电线芯,又作抗张元件。由于前者使专用导线外径严重超标;后者使电缆的电性能劣化,无法达到用户提出的技术要求。经双方协商,我们按常规的设计思路,研制了数种型式的对称电缆和同轴电缆供用户方试验。最终试验结果认为,因电缆外径太大,不能满足于使用的要求而给以否定,因此该项目被迫中断数年。
4.3 第二次专用电线的设计和研究
经数年后,用户方通过相关途径获得了极有价值的信息,即发现国外先进国家制造的水下航行体的遥测专用电线是最简单的,外径很小的单根铜导体聚乙烯绝缘电线。这说明关键技术并不在于电线的研究,而另有其他的关键技术,应采取新的技术路线和新的技术方案,为此,用户方再度要求上海电缆研究所参与,并协同攻关。
这一信息是至关重要的,使我们明确了研究方向。首先要选择合理的传输方法。根据文献报导,上世纪20年代,世界上出现了第一根用于电报传输的海底通信电缆,它就是利用海水(大地)作为一导体,另一导体为电缆的铜导线,由两者所组成传输回路。由此推理,这就是专用电线的传输模式。这样就改变了原采用的对称电缆或同轴电缆的传输方案。
其次,要改变传统的放线方式,将有轴线盘放线改为无轴线盘放线,使放线张力减小甚至于近似于无张力放线。所谓无轴线盘放线就是类似于近期我国线缆行业提出的小线径铜导线无轴芯成圈包装,更确恰地说,类似于目前我们经常使用的聚丙烯包扎带(绳)无轴芯成圈包装,使用时只要抽出一个线头后就可连续地,毫不费力地抽取。这样就可改变了原设计方案要求专用导线能承受数公斤或数拾公斤的拉力的要求。
上述两大难题被克服了,可是另一个问题即产生了,即如何使传输回路始终如一的建立。众所周知,当专用导线完全展开并敷设在海水中,这时以海水为一导体,电线导线为另一导体所组成的传输回路是成立的,但是当绝缘电线成圈安置在放射管内,尽管也可将海水浸入,但由于海水不能均匀、完全渗入到绝缘层表面,就难以建立一个完整的传输回路。因此必须在绝缘电线表面涂覆一层半导电层。半导电涂层具有两大作用,即能起到作为外导体的作用,又能起到使线圈易于定型的粘结作用,但也要使其粘结力很小,不会造成放线张力过大地增加。由于明确了项目的研究方向,使我们能针对性地进行技术攻关,并进行无数次查阅相关的国外文献及专利,终于研制了一种半有机半无机的半导电涂料,并成功地进行专用导线的无轴芯成圈包装,供实际运行试验。试验结果的证明,采用这样的技术路线和技术方案是正确的,是完全满足于实际的使用要求。

5 结束语
综上所述,可以说明以下几个问题:
(1)由于特种用途的电线电缆是配套应用于各种形形色色的电气装备,而且使用场合和使用条件及方法又是各种各样的,因此,为了更好更准确地使电线电缆的设计和制造满足使用的要求,电线电缆设计和制造的科技人员,应进一步开拓知识领域,提倡边缘科学(或杂交科学),深入地查阅相关文献和资料或图书,并向使用方的科技人员学习和交流,知识互补,取长补短,只有这样才能使电线电缆产品更好地满足实际的使用要求。
(2)电线电缆是应用于电气装备的配套产品,
因此,产品的检验不能只局限于是否符合产品的技术要求,只有当电线电缆与配套设备组成一个完整的系统并进行运行后,才能检验产品是否真正的满足于使用要求,严格地讲,这是一项系统工程。为了使这系统工程获得圆满成功,对于特种用途的电线电缆,尤其是配套于某些国家重点工程,电线电缆设计和制造的科研人员应与使用方科研人员大力协同、知识互补,共同开展科研工作,这是非常有效、非常正确的技术路线,这条科学研究的技术路今后仍应坚持,并应进一步发扬光大。
(3)实际上,特种用途的电线电缆也可归属于电气装备电线电缆中的一大类别)))专用电线电缆,而这领域包括众多的电线电缆产品,例如矿用电缆、建筑用电线电缆、船用电缆、石油平台电缆、机车车辆用电线电缆等等,而它们应用各种不同场合,有其各种不同的特性要求,因此,本文从这意义出发,或许对这类产品的设计和研究有一定的参考价值或者有一定的启示。
最后要说明一点,笔者是多年来一直从事电线电缆研究的专业技术人员,过去所学的专业也是电线电缆专业,尽管为了更好地研究特种用途电线电缆设计和制造,也学习了不少相关的科技知识,开拓了知识领域,但在这些科技领域中,本人毕竟仍然是一个外行,所以本文的论述难免有错误或不完善的地方,请有关科技人员提出宝贵的意见。