CN104532632B - 实现定点‑定力破断的纤维连接环的应用 - Google Patents

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Abstract

实现定点‑定力破断的纤维连接环的应用，涉及纤维连接环及其制造方法。是要解决目前使用火工微爆破进行绳索限位处破断方法破断点不可控，风险大的问题。该纤维连接环为芳纶纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚苯撑吡啶并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚芳酯纤维中的一种或几种组成的混合纤维。方法：一、选取不同旦数的高性能纤维进行原纱加捻处理，编织获得两种拉伸强度不同的三股扭绳；二、将两种三股扭绳中间弯曲成环并彼此套结，并股；三、并股后的三股扭绳进行外包覆编织，即获得纤维连接环。此纤维连接环在定点‑定力破断的实现上具有很高的可靠性。用于航空航天领域。

Description

实现定点-定力破断的纤维连接环的应用
技术领域
本发明涉及纤维连接环及其制造方法。
背景技术
中国探月工程已全面进入“绕、落、回”三步走发展规划的第三期，计划于2017年前后执行嫦娥五号任务，实现月壤无人自动采样返回，将实现具有划时代意义的月球钻探-取芯-返回实验。在这个实验过程中将存在非常多的技术难点，其中用于随动电缆位置保持、钻杆扶正机构用的特殊绳索，主要任务为限位，其一端安装于支撑结构顶座上，另一端与功能部件相连，其作用为在功能部件启用之前保持功能部件的位置不发生偏移，待功能部件启用时，位置保持绳索在预设拉力的作用下发生破断，解除对功能部件的束缚作用。位置保持绳索在整个寿命周期中经历发射段、地月转移段、近月制动段、环月段、动力下降段以及月面工作段的环境和载荷的影响。
在震动和扰动的作用下，功能部件会发生相应的位置随动，为避免部件间发生碰撞，通过位置保持绳索将功能部件的位置固定，此时要求震动、扰动所产生的作用力小于位置保持绳索的最大拉伸强度；待功能部件启用之时，通过提高拉力至位置保持绳索的最大拉伸强度以上，将位置保持绳索破断，功能部件被释放。
在实际工况中，若使用火工微爆破进行限位处破断，不仅破断力及破断点不可控，而且因对月壤实现实时包覆的取芯软袋是由纤维织造，有可燃性，会造成极大风险。因此如能实现定点-定力破断的纤维连接环的制造，将极大简化钻进取芯机构的复杂性，提高可控性，最大程度满足此次月壤采样任务。
发明内容
本发明是要解决目前使用火工微爆破进行绳索限位处破断方法破断点不可控，风险大的问题，提供一种实现定点-定力破断的纤维连接环及其制造方法。
本发明实现定点-定力破断的纤维连接环为芳纶纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维(PBO)、聚苯撑吡啶并咪唑纤维(PIPD)、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚芳酯纤维中的一种或几种按任意比组成的混合纤维。
上述实现定点-定力破断的纤维连接环的制造方法，按以下步骤进行：
一、选取不同旦数的高性能纤维进行原纱加捻处理，捻度范围为100～250捻，然后利用三股扭绳编织机分别编织，获得两种拉伸强度不同的三股扭绳；
二、将两种拉伸强度不同的三股扭绳中间弯曲成环并彼此套结，然后将两种三股扭绳分别并股；
三、并股后的三股扭绳利用高性能纤维通过高速编织机进行外包覆编织，即获得实现定点-定力破断的纤维连接环。
外包覆编织的具体定义是以并股后的三股扭绳做为芯，为保持其在使用过程不会散乱，需要利用高速编织机编织出空心套管在外面包裹住这个并股芯纱。
本发明所提供的可实现定点-定力破断功能的纤维连接环可以满足对功能组件的限位作用，并且在两种三股扭绳拉伸强度至少相差2倍的前提下，对纤维环进行拉伸时，破断会发生在强度低的一端，从而实现定点破断。另外选择纤维种类确定后，由纤维自有拉伸强度即决定了可实现定力破断，从而在定点-定力破断的实现上具有很高的可靠性。与此同时，该结构制造工艺简单、设备操作性高、安装使用方便，易与现设备及组件装配。因此，本发明提供的这种纤维连接环具有很高的实用价值。
附图说明
图1为纤维连接环整体编织过程示意图；图2为外包覆编织过程示意图；图3为实施例1获得的实现定点-定力破断的纤维连接环。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式实现定点-定力破断的纤维连接环为芳纶纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维(PBO)、聚苯撑吡啶并咪唑纤维(PIPD)、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚芳酯纤维中的一种或几种按任意比组成的混合纤维。
本实施方式通过高性能纤维的筛选、加捻、扭绳及散端外包覆盖等织造步骤，完成可实现定点-定力破断功能的纤维接连环制造。进而替换原利用火工微爆破进行限位处破断的方案，避免因火工原料的引入从而造成的可燃性风险。并进一步简化及优化钻取机构部件复杂程度，顺利完成限位及锁释功能。
具体实施方式二：本实施方式实现定点-定力破断的纤维连接环的制造方法，按以下步骤进行：
一、选取不同旦数的高性能纤维进行原纱加捻处理，捻度范围为100～250捻，然后利用三股扭绳编织机分别编织，获得两种拉伸强度不同的三股扭绳；
二、将两种拉伸强度不同的三股扭绳中间弯曲成环并彼此套结，然后将两种三股扭绳分别并股；
三、并股后的三股扭绳利用高性能纤维通过高速编织机进行外包覆编织，即获得实现定点-定力破断的纤维连接环。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中两种三股扭绳的拉伸强度至少相差2倍，以提高破断发生在拉伸强度较低一端纤维环的可靠性。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：步骤三所述高速编织机的锭数为8锭～32锭。其它与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：步骤一和步骤三中高性能纤维为芳纶纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚苯撑吡啶并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚芳酯纤维中的一种或几种按任意比组成的混合纤维。其它与具体实施方式二至四之一相同。
实施例1：实现定点-定力破断的纤维连接环的制造方法，按以下步骤进行：
一、选取136D及400D的KEVLAR29纤维进行原纱加捻处理，捻度范围为230捻，然后利用三股扭绳编织机分别编织，获得两种拉伸强度不同的三股扭绳；
二、将两种拉伸强度不同的三股扭绳中间弯曲成环并彼此套结，然后将两种三股扭绳分别并股，以提高强度，以保证破断区域发生在中央套环区域中力学强度较低的小旦数纤维环部分；
三、并股后的三股扭绳利用400DKEVLAR29纤维通过24锭高速编织机进行外包覆编织以固定破断区间并提高扭绳强度，以保证破断区域发生在中央套环区域中力学强度较低的136D纤维环部分，即获得实现定点-定力破断的纤维连接环。
本实施例的整体编织过程示意图如图1所示，外包覆编织过程示意图如图2所示。
获得的实现定点-定力破断的纤维连接环如图3所示。

Claims (1)

1.实现定点-定力破断的纤维连接环在随动电缆位置保持和钻杆扶正机构中的应用，其中实现定点-定力破断的纤维连接环的制造方法，该方法按以下步骤进行：
一、选取不同旦数的高性能纤维进行原纱加捻处理，捻度范围为100～250捻，然后利用三股扭绳编织机分别编织，获得两种拉伸强度不同的三股扭绳；
二、将两种拉伸强度不同的三股扭绳中间弯曲成环并彼此套结，然后将两种三股扭绳分别并股；
三、并股后的三股扭绳利用高性能纤维通过高速编织机进行外包覆编织，即获得实现定点-定力破断的纤维连接环；其中步骤一中两种三股扭绳的拉伸强度至少相差2倍；
步骤三所述高速编织机的锭数为8锭～32锭；
步骤一和步骤三中高性能纤维为芳纶纤维、聚对苯撑苯并双恶唑纤维、聚苯撑吡啶并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚芳酯纤维中的一种或几种按任意比组成的混合纤维。
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