一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，包括線纜和連接器；線纜包括一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線、一股地線；一股信號(hào)線放置于電纜中心，三股三相輸出供電線與一股地線在信號(hào)線的四周對(duì)稱(chēng)排布；在三相輸出供電線及地線外包敷有多層外皮；線纜的兩端安裝有連接器，對(duì)連接器進(jìn)行尾罩內(nèi)灌膠密封與尾罩外涂敷高溫膩?zhàn)拥奶幚?，能夠在多種極端環(huán)境使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于新型運(yùn)載火箭技術(shù)領(lǐng)域，涉及面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)新型低溫運(yùn)載火箭，液氫循環(huán)預(yù)冷試驗(yàn)是火箭點(diǎn)火起飛前的一個(gè)重要試驗(yàn)流程，箭上液氫循環(huán)栗由變頻電源通過(guò)地面脫拔電纜和箭上脫拔電纜驅(qū)動(dòng)輸出額定轉(zhuǎn)矩。
[0003]新一代運(yùn)載火箭使用低溫液體推進(jìn)劑液氫(零下252°C)、液氧(零下183°C)，低溫推進(jìn)劑加注后，箭體內(nèi)部穩(wěn)定極低，箭體表面覆著冷凝水，而常規(guī)電纜連接器不具備低溫防水特性，不能適應(yīng)新型低溫運(yùn)載火箭的需求。
[0004]箭上脫拔電纜和地面脫拔電纜的對(duì)接面位于箭體一級(jí)尾段，當(dāng)火箭點(diǎn)火時(shí)地面脫拔電纜需要承受1000K左右的火焰燒灼和持續(xù)12秒的370kw/m2的熱流，常規(guī)不具備防燒特性的電纜及連接器極有可能受到發(fā)動(dòng)機(jī)火焰燒蝕后受損，而導(dǎo)致地面電纜無(wú)法正常脫落，影響火箭的正常發(fā)射。
[0005]由于循環(huán)栗在箭體中安裝位置以及變頻電源在靶場(chǎng)前端設(shè)備間部署位置所限，無(wú)法規(guī)避長(zhǎng)電纜對(duì)變頻電源輸出供電品質(zhì)的影響，特別要考慮長(zhǎng)電纜與低溫電機(jī)的負(fù)載特性耦合所產(chǎn)生的諧振問(wèn)題。通過(guò)常規(guī)方法設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電纜存在相間電容較大且不平衡的問(wèn)題，可能導(dǎo)致液氫循環(huán)栗無(wú)法正常工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，能夠在多種極端環(huán)境使用。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，包括線纜和連接器;線纜包括一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線、一股地線；一股信號(hào)線放置于電纜中心，三股三相輸出供電線與一股地線在信號(hào)線的四周對(duì)稱(chēng)排布;在三相輸出供電線及地線外包敷有多層外皮;線纜的兩端安裝有連接器，對(duì)連接器進(jìn)行尾罩內(nèi)灌膠密封與尾罩外涂敷高溫膩?zhàn)拥奶幚怼?br>[0008]所述多層外皮由內(nèi)到外依次包括:兩層耐熱層、兩層防火層、一層編織層、一層屏蔽層、一層防輻射層、一層氟塑料絕緣層、一層阻燃型高抗拉撕硅橡膠護(hù)套以及一層不銹鋼裸銷(xiāo)裝。
[0009]所述一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線以及一股地線內(nèi)部均采用雙點(diǎn)雙線設(shè)計(jì)，即每股均內(nèi)涵兩根雙絞的芯線，且每根芯線焊接電連接器中的一個(gè)接點(diǎn)。
[0010]所述線纜一端安裝的連接器選用型號(hào)為杭州航天電子技術(shù)有限公司的YF19系列圓形分離電連接器，另一端安裝的連接器選用中航光電科技股份有限公司的YMC系列圓形防水電連接器。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]I)通過(guò)在YMC系列圓形防水電連接器尾罩內(nèi)灌膠密封，能夠有效防止液氫、液氧等火箭低溫推進(jìn)劑加注后對(duì)外界環(huán)境(液氫加注后箭體溫度低至零下15°C，濕度可達(dá)98%，)所產(chǎn)生的冷凝、結(jié)霜等潮氣浸入，保持100%的密封性能，抑制電纜絕緣性能下降。
[0013]2)通過(guò)對(duì)電纜多層外皮的耐高溫防燒設(shè)計(jì)以及在YF19系列圓形分離電連接器尾罩外涂敷高溫防燒膩?zhàn)拥脑O(shè)計(jì)，使得脫拔電纜能夠承受火箭點(diǎn)火時(shí)1000K左右的火焰燒灼和持續(xù)12秒的370kw/m2的熱流，并在此過(guò)程中仍能夠?qū)崿F(xiàn)正常的通電分離脫落。
[0014]3)通過(guò)對(duì)中頻電纜內(nèi)部的一股信號(hào)線、三相供電線以及地線進(jìn)行對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，提高中頻電纜內(nèi)部相間電容的平衡特性，降低因三相不平衡而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)出現(xiàn)異常故障，提尚了傳輸品質(zhì)。
[0015]4)通過(guò)對(duì)一股信號(hào)線、三股三相供電線以及一股地線的雙點(diǎn)雙線設(shè)計(jì)，徹底防止了因一根芯線斷裂或者電連接器中一個(gè)接點(diǎn)接觸不良所導(dǎo)致的信號(hào)傳輸中斷問(wèn)題，提高了傳輸可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一種低溫流體循環(huán)栗電機(jī)測(cè)控系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖2為面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜設(shè)計(jì)框圖；
[0018]圖3為高可靠中頻電纜的線纜內(nèi)部信號(hào)線、供電線及地線位置示意圖；
[0019]圖4為可靠中頻電纜的線纜多層外皮組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0021]如圖1所示的一種低溫推進(jìn)劑循環(huán)栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，中頻供電電纜一端的YMC系列圓形防水電連接器連接在液氫推進(jìn)劑浸泡中的循環(huán)栗永磁同步電機(jī)上，該處由于液氫推進(jìn)劑(零下252°C)的作用，在推進(jìn)劑加注后溫度可達(dá)零下20?30°C，濕度可達(dá)98%。中頻供電電纜另一端的YF19系列圓形分離電連接器所處位置正在火箭大噴管下方，此處在火箭點(diǎn)火時(shí)會(huì)存在1000K左右的火焰燒灼和持續(xù)12秒的370Kw/m2的熱流。
[0022]低溫推進(jìn)劑循環(huán)栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從液氫推進(jìn)劑加注后即開(kāi)始加電工作，由于循環(huán)栗電機(jī)選用永磁同步電機(jī)，其對(duì)中頻電纜內(nèi)部三股三相供電線的相間電容分布要求具有較高的品質(zhì)要求，特別要求三相供電的平衡。
[0023]此外，低溫推進(jìn)劑循環(huán)栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在點(diǎn)火后，需要由后端指控系統(tǒng)發(fā)送分離電平信號(hào)，指示YF19系列圓形分離電連接器執(zhí)行分離脫落動(dòng)作。YF19系列圓形分離電連接器尾罩內(nèi)的分離線包在收到上述分離電平信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)該電連接器尾罩內(nèi)部的系鎖結(jié)構(gòu)動(dòng)作，最終實(shí)現(xiàn)分離脫落。
[0024]為確保上述中頻電纜在低溫高濕環(huán)境下的可靠供電輸出以及在點(diǎn)火后的可靠分離脫落，如圖2所示，本發(fā)明從低溫電連接器選型、電連接器灌膠密封處理、防燒線纜設(shè)計(jì)、電連接器高溫膩?zhàn)油糠筇幚怼⑷嗑€路平衡設(shè)計(jì)以及雙點(diǎn)雙線冗余設(shè)計(jì)幾個(gè)方面，設(shè)計(jì)了一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜。
[0025]面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜由線纜和連接器兩部分組成。如圖3所示，線纜包括一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線以及一股地線。為提高三股三相輸出供電線之間的平衡特性，減小其相間電容的偏差，對(duì)其排布進(jìn)行對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì):一股信號(hào)線放置于線纜中心，三股三相輸出供電線與一股地線在信號(hào)線的四周對(duì)稱(chēng)排布。
[0026]中頻電纜在液氫推進(jìn)劑加注后即開(kāi)始正常通電工作，由于其內(nèi)部傳輸?shù)墓╇娦盘?hào)為三相380V交流強(qiáng)電信號(hào)，且外部溫度和濕度環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間處于低溫、高濕狀態(tài)，極易出現(xiàn)絕緣性能下降，進(jìn)而導(dǎo)致線纜漏電、短路乃至擊穿問(wèn)題發(fā)生。為防止上述現(xiàn)象出現(xiàn)，在YMC系列圓形防水電連接器的尾罩內(nèi)采取灌膠密封處理(封膠選型為:GD414硅橡膠)。灌膠密封前需預(yù)先進(jìn)行底膠涂覆:用竹簽導(dǎo)流使膠流入YMC系列圓形防水電連接器尾罩內(nèi)的各接線端子、引線間，使各接線端子、引線間充滿(mǎn)膠液，并完全覆蓋電纜外護(hù)套端頭和電連接器接線端子周?chē)慕^緣板面。待底膠固化后，采取反復(fù)多次灌封/固化的方法，直至灌膠完成。(一次灌膠厚度一般不超過(guò)5_，常溫靜置固化時(shí)間一般為24小時(shí)。)
[0027]中頻電纜在點(diǎn)火后由于火焰熱流的高溫灼燒有可能出現(xiàn)如下兩種異常情況導(dǎo)致YF19系列圓形分離電連接器無(wú)法正常分離:
[0028](I)中頻電纜的線纜因高溫灼燒而出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，致使YF19系列圓形分離電連接器無(wú)法正常收到分離信號(hào)。為防止該信號(hào)傳輸異常中斷問(wèn)題，對(duì)中頻電纜采用耐高溫、防灼燒的多層外皮設(shè)計(jì)，如圖4所示，其自?xún)?nèi)向外依次包括:兩層耐熱層(可耐1500°C的高溫)、兩層防火層(可抗1200°C的火焰灼燒)、一層編織層、一層屏蔽層、一層防輻射層、一層氟塑料絕緣層、一層阻燃型高抗拉硅橡膠護(hù)套以及一層不銹鋼裸鎧裝。
[0029](2)中頻電纜圓形分離電連接器內(nèi)部的系鎖機(jī)構(gòu)因高溫灼燒而出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)故障，導(dǎo)致系鎖機(jī)構(gòu)無(wú)法正常執(zhí)行分離脫落動(dòng)作。為防止該系鎖機(jī)構(gòu)機(jī)械故障問(wèn)題，對(duì)圓形分離電連接器尾罩外部采取高溫膩?zhàn)油糠筇幚?，提高該電連接器對(duì)高溫灼燒環(huán)境的適應(yīng)性。(高溫膩?zhàn)舆x用北方涂料工業(yè)設(shè)計(jì)的YJ-66A高溫膩?zhàn)印?
[0030]最后，為進(jìn)一步提高中頻電纜傳輸線路的可靠性，如圖3所示，對(duì)面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜內(nèi)部的一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線以及一股地線內(nèi)部均采取雙點(diǎn)雙線的冗余設(shè)計(jì)，即:每股均內(nèi)涵兩根雙絞的芯線，且每根芯線焊接電連接器中的一個(gè)接點(diǎn)。當(dāng)線纜中的一根芯線斷裂或者電連接器中的一個(gè)接點(diǎn)接觸不良時(shí)，中頻電纜依然可以正常、可靠工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，其特征在于:包括線纜和連接器;線纜包括一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線、一股地線；一股信號(hào)線放置于電纜中心，三股三相輸出供電線與一股地線在信號(hào)線的四周對(duì)稱(chēng)排布;在三相輸出供電線及地線外包敷有多層外皮;線纜的兩端安裝有連接器，對(duì)連接器進(jìn)行尾罩內(nèi)灌膠密封與尾罩外涂敷高溫膩?zhàn)拥奶幚怼?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，其特征在于:所述多層外皮由內(nèi)到外依次包括:兩層耐熱層、兩層防火層、一層編織層、一層屏蔽層、一層防輻射層、一層氟塑料絕緣層、一層阻燃型高抗拉撕硅橡膠護(hù)套以及一層不銹鋼裸鎧裝。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，其特征在于:所述一股信號(hào)線、三股三相輸出供電線以及一股地線內(nèi)部均采用雙點(diǎn)雙線設(shè)計(jì)，即每股均內(nèi)涵兩根雙絞的芯線，且每根芯線焊接電連接器中的一個(gè)接點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多種極端環(huán)境的高可靠中頻電纜，其特征在于:所述線纜一端安裝的連接器選用型號(hào)為杭州航天電子技術(shù)有限公司的YF19系列圓形分離電連接器，另一端安裝的連接器選用中航光電科技股份有限公司的YMC系列圓形防水電連接器。
【文檔編號(hào)】H01R13/533GK205543447SQ201620114737
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】韓雨桐, 盧頔, 張學(xué)英, 李茂 , 岳夢(mèng)云, 盧偉, 黃輝, 董余紅, 徐晨, 黃晨, 汪文明, 婁路亮, 陳曉東
【申請(qǐng)人】北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院