摘要：海洋环境具有高温、高湿、高盐雾的特点。耐海洋环境连接器及其线缆组件产品就是一种能够在海洋环境下使用，连接电源和传输电压信号的互连部组件。该类连接器产品广泛应用于水下潜航器、探测器，以及其它舰船和海上平台的电子设备中，是整个海洋工程仪器设备、工程系统、网络中的关键节点和网络神经，它们直接决定了电子设备的工作寿命、性能及可靠性。国内耐海洋环境连接器产品及其线缆组件产品技术已经有了一定的基础，本文对该类连接器产品的技术进行了简要介绍。

关键词：耐海洋，连接器，线缆组件

1 引言

随着国家对海洋的开发和利用以及通信技术的发展，舰船、潜航器和各种水下设备的制造与使用越来越多，用于海洋环境的连接器和线缆组件产品也得到了快速的发展。不同的应用环境，对不同的连接器、线缆组件产品有不同的要求。耐海洋环境连接器极其线缆组件是一种能够在海洋气候环境中使用，连接电源和传输电压信号的部组件产品。它们可以广泛应用于水下机器人、潜航器、探测器，以及其它舰船和海上平台的水下电子设备中，随着武器装备和海上平台的更新换代，连接可靠、耐受时间长的耐海洋环境连接器极其线缆组件产品，变的越来越不可或缺。

通常情况下，水下密封连接器的耐环境性能可以满足耐海洋气候环境的一般使用要求。该类连接器最早是由美国Marsh&Marine公司在20世纪50年代推出的，其采用橡胶模压结构方式。从上世纪六十年代起，国外水下密封连接器技术获得迅猛的发展，SUBCONN公司、SOURIAU公司以及SEACON等著名公司都相继推出水表面连接器、水下连接器等系列产品。目前，国外水下密封连接器已经能够满足全海深应用需求。国内水下密封连接器的研制和生产虽然起步相对较晚，但是也有很多连接器制造商能够生产制造出满足市场需求的水下连接器极其组件产品。水下连接器虽然能满足装备的耐海洋气候要求，但是由于其成本、体积、重量等诸多因素决定其并不能适用于所有的海洋装备。因此，研究适配于耐海洋气候的连接器及其线缆组件，具有重要的意义。

2 连接器产品简介

连接器是一种提供连接与分离功能，在器件与组件、组件与机构、系统与子系统之间起着电气连接和信号传递作用的器件。一般来说，连接器设备包括插头和插座。连接器的分类方法较多，按照形状分，有圆形连接器、矩形连接器、其它形状连接器；按传输介质分，有低频连接器、高频连接器、光纤连接器、流体连接器等；按连接形式分，有卡口连接器、螺纹连接器等。

图1  连接器图示

2.1连接器组成

各种连接器产品的外形和结构差别很大，但从结构原理上，可归纳为四个主要部分，即接触件、绝缘体、外壳、附件。

接触件是连接器中实现电连接功能的核心零部件，一般由阳性接触件（插针）和阴性接触件（插孔）组成接触对，通过阴、阳接触件的插合来完成电连接传输。

图2  接触件图示

绝缘体可以支撑和固定接触件，使之按照需要的位置和间距来排列，并保证连接器接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。

图3  绝缘体图示

外部壳体是连接器的外罩，它为绝缘体和凸出的接触件提供机械保护，并提供插头和插座的对准。在电气上，金属外壳具有接地屏蔽功能。

图4  壳体图示

附件可分为结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位销、导向销、电缆夹、密封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等，附件虽小，但必不可少。

图5   附件图示

2.2连接器设备性能

连接器设备的基本性能与它的预定用途有关，不同的连接器产品应用场合对其性能要求有所侧重，但某些基本的连接器设备性能要求是相同的。按照 GJB 1217《电连接器试验方法》的分类，连接器设备的基本性能可以分为三大类，即机械性能、电气性能和环境性能。机械性能包括振动、冲击、机械寿命等；电气性能包括接触电阻、绝缘电阻、工作电压、额定工作电流等；环境性能包括温度、盐雾、潮湿等。

3 线缆组件产品简介

线缆组件是指将电连接器设备与电线电缆采用一定的端接方式和防护方法直接作为一体的可拆卸式的连接装置，其作用是实现设备和设备之间、仪器和仪器之间的电流和电信号的连接与分离。根据连接器部件功能主要分为电线、电缆、连接器及附件、接线端子、线路保护材料、线路固定装置等。

图6  线缆组件图示

4 耐海洋环境连接器设备及线缆组件

4.1 海洋环境简介

海洋环境是腐蚀性影响最大的自然环境，根据其侵蚀程度，可以将其划分为5个不同的区，依次是海洋大气区、浪花飞溅区、海洋潮差区、海洋全浸区和海底泥土区。在我国四大海域中，南海地区的海洋环境条件最为恶劣，南海地区的主要环境特征如下:

(1)高温

南海地区年平均气温约27.9℃ ，温度波动较小。持续的高温加速了连接器及线缆组件产品非金属部件的老化和金属部件的腐蚀。

(2)高湿

南海地区年平均相对湿度约为82% ，全年相对湿度超过80%的时数达6800h，占总时数的78%，高湿的环境加速了全机金属腐蚀和高分子材料老化，装备停泊后，极易形成冷凝水，造成易积水部位局部腐蚀严重。大气环境中有丰富的水汽来源，易形成降水。

(3)高盐雾

南海地区风大浪高，飞溅的水花弥漫到空气中成为悬浮的液体氯化物微粒，同时，高湿、多雨的气候环境易使沉降在装备上的固体氯化物微粒溶解于水，呈离子状态。高盐雾环境使连接器设备及其线缆组件产品金属部件的腐蚀速度成倍增加，靠海平面越近，大气中的氯化物含量越多，沉积量也越多，造成的腐蚀就越严重。

(４)强太阳辐射

南海地区纬度低，日照时间长，照射角度高，年总辐射量高达7×107MＪ/m2。强太阳辐射使机体表面处于高温状态，加速了高分子材料的老化。

4.2 耐海洋环境技术要求及防护技术

海洋环境对服役装备的适海性提出了很高的要求。配套于服役装备的连接器设备应用在海洋环境中，不仅受海洋环境、温差、湿度、盐雾强度、太阳辐射的影响，还受到环境的机械振动因素的影响，需经历非常严苛的作业环境，在这种条件下应用的电连接器设备及线缆组件产品往往会出现各种各样不同的运行状态，这就要求电连接器设备及其线缆组件产品必须具有优异的耐环境能力和稳定性。

连接器产品的金属零部件在海洋环境中最容易发生腐蚀现象，对金属零部件的连接器产品设计主要从两方面考虑，一方面是连接器基体材料本身的耐腐蚀性，另一方面是在连接器金属材料表面进行镀层防护处理。所以在连接器产品的设计选型过程中，对连接器壳体材质和表面镀层处理的要求尤为重要。一般情况下，耐海洋连接器除了需要满足原有基本电性能以及安装环境要求外，连接器设备还需满足以下条件:

（1）酸性盐雾试验

根据海洋项目的总体要求，按GJB150.11A－2009，对不同材料及表面处理的连接器设备及零件有针对性的进行酸性盐雾试验，试验PH值为 3.5±０.5，时间需满足192h。

（2）酸性大气试验

根据海洋项目的总体要求，按GJB150.28A－2009，对不同材料及表面处理的连接器设备及零件有针对性的进行了酸性大气试验，试验PH值为 3.5±０.5。 酸性大气试验时间共28天(喷雾2h、贮存7d为一个循环，共４个循环)。

（3）霉菌试验

根据海洋项目的总体要求，按GJB150.10A－2009，连接器设备对不同产品及非金属材料针对性的进行霉菌试验，试验菌种为国军标中规定的2号菌种组+短柄帚霉，试验时间为84d。

一般来讲，电连接器产品壳体材料（含镀层处理）耐蚀性按从强到弱的顺序排列依次为:钛合金壳体＞不锈钢壳体钝化＞复合材料壳体镀镍＞复合材料壳体镀镉＞不锈钢壳体镀镍＞铝合金壳体镀镉＞铝合金壳体镀镍。海洋装备的环境等级一般可以分为三类，即封闭区、半封闭区、外露区。封闭区相对湿度一般不大于80%，通常不直接暴露在海洋大气中，但偶尔受少量湿气、盐雾和燃料废气的作用，该类区域可选用铝合金镀镉、复合材料、不锈钢钝化、钛合金等壳体材料；半封闭区相对湿度不大于95%，不直接暴露在海洋大气中，但受其密封性的影响，受到一般湿气(少量雨水、凝露)、盐雾、燃料废气等的作用，可选用铝合金镀镉、复合材料、不锈钢钝化、钛合金等壳体材料；外露区相对湿度大于95%，直接暴露在恶劣海洋大气中，长期遭受高湿热、高盐雾和含燃料废气腐蚀大气的直接作用，可选用不锈钢钝化、钛合金等连接器产品壳体材料。

海洋环境一般具有强烈的紫外线日光辐射和较高的气温，可导致线缆护套、绝缘的高分子材料发生变色、粉化、起泡、脱落等现象。一般海洋环境使用的线束导线可选用聚四氟乙烯化合物或聚酰亚胺类耐高温镀银导线，此类导线在高温环境下较为稳定，一般可耐温200℃以上，同时具备耐盐雾、耐光照能力。导线外护套层，可根据需要选用不同温度等级的热缩管或具有低吸潮性、防霉性较好的耐热性和耐光、耐老化性好的全封闭管，比如氢化丁腈橡胶、氟硅橡胶管、聚四氟波纹管等，这样可以避免导线束进入酸性腐蚀性气体或液体。

另外，可以定期对连接器产品壳体表面、附件表面喷涂缓蚀剂，特别是狭小的缝隙、孔隙等难以清洁且易发生腐蚀的部位(如卡销孔、螺钉孔等)，缓蚀剂能有效的渗入并能提供持续的保护。同时，外场使用时要加强电连接器产品表面的清洗，及时清除表面海盐、灰尘等多余物，降低酸性介质成分在表面的积聚。尽量减少电连接器设备在外场的插拔操作，特别是在高湿度、高盐雾的强腐蚀性环境中的插拔操作，进一步规范电连接器设备插拔操作。

5 结语

应用于海洋环境下的装备产品(包括连接器产品及其线缆组件)在整个使用寿命内，将长期处于高温、高盐雾、霉菌的海洋大气中，抵抗不同海洋区域的风浪侵蚀、盐雾、湿度、不同空域的温差、阳光、雨雪和高电磁辐射，这些都会对各种材料(包括金属和非金属)造成严重的腐蚀、老化作用。严酷的使用环境和使用模式，要求连接器产品基体材料、结构和表面涂覆材料具有优异的防腐蚀和耐久性品质。否则，必将造成连接器产品机体结构、防护涂覆及连接结构部分发生腐蚀和老化问题。

为了提高装备用电连接器及其线缆组件产品在海洋环境中服役（范围和时间）的能力，还须继续加大对耐海洋环境电连接器产品及其线缆组件的基础研究工作。相信随着海洋工程和装备技术领域的发展以及科学技术的进步，电连接器产品及其线缆组件的耐海洋环境性能一定会得到更进一步的提升。

参考文献：

[1] 何立岩,李智刚,等.《水密连接器理论及应用》，科学出版社。

[2] GJB150A－2009《军用装备实验室环境试验方法》。

[3] GJB 1217A－2009《电连接器试验方法》。

[4] 王玲，赵全成，杨万均．海洋大气环境对铝合金电连接器壳体腐蚀及电气性能影响[J]．装备环境工程，2019．