CN107833675B - 一种空间站用高可靠螺旋电缆套件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间站用高可靠螺旋电缆套件,所述电缆套件包括螺旋电缆组件、收纳桶、固定环,所述螺旋电缆组件包括螺旋电缆及连接器;所述收纳桶一端为开放式,所述螺旋电缆在收纳桶的开放端进行拉伸压缩,所述收纳桶的另一端面上开一矩形孔,所述收纳桶外侧桶壁上设置有多个连接器固定块。本发明通过螺旋电缆组件与收纳桶和固定环的装配设计,使螺旋电缆组件承受伸缩力转移,防止螺旋电缆组件连接部位脱离,有效提高了螺旋电缆套件整体的使用可靠性;此外,还通过选用合适的材料解决了普通螺旋电缆套件无法满足的耐高低温要求、真空逸气及耐辐照性能的空间环境性能的问题及传输功能单一的缺陷。

Description

一种空间站用高可靠螺旋电缆套件
技术领域
本发明涉及空间站标准单元用电连接装置,具体涉及一种为空间站标准单元内部平台和载荷设备之间提供电源连接和信号传输的电连接装置。
背景技术
螺旋电缆主要应用于有伸缩需要的装置上,对相关部件进行电连接。常规的螺旋电缆两端直接与相关装置连接,或在装好连接器后,由电连接器与相关装置连接。电缆在伸缩过程中,螺旋电缆与装置的连接部位或电缆与连接器的连接部位将会承受极大的拉力或压缩力,且要经受几千次伸缩,若拉力或压缩力超出范围,将会导致连接部位分离,螺旋电缆的电连接功能失效。
普通螺旋电缆一般功能单一,有时螺旋电缆是电源供电用低频电传输电缆,有时是数据传输线,不具有同时实现电源传输和信号传输两种功能。面对航天器内对螺旋电缆多种传输功能的要求,普通螺旋电缆无法满足其使用需求。
此外,普通螺旋电缆多为地面使用,普通螺旋电缆的绝缘和护套材料有PE、PVC、TPU、TPE、硅橡胶等,PE、PVC、TPU、TPE的最高使用温度均不超过120℃,而硅橡胶的真空逸气性能不能满足空间环境使用要求。因此,普通螺旋电缆的材料无法满足航天环境的耐高低温要求、真空逸气及耐辐照性能。
为了满足空间站标准单元的螺旋电缆使用需求,迫切需要从材料、结构及螺旋电缆组件装配方面着手,设计一种满足空间环境适应性、功能多样性、使用可靠性的高要求标准的空间站用螺旋电缆套件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题,提供一种空间站用高可靠螺旋电缆组件装置,能够防止螺旋电缆组件中电缆与连接器的连接部位脱离,有效提高螺旋电缆套件整体的使用可靠性,进一步的,还可满足空间站用螺旋电缆套件的高温度等级、耐辐照性能及真空逸气性能要求。
一种空间站用高可靠螺旋电缆套件,所述电缆套件包括螺旋电缆组件、收纳桶、固定环,所述螺旋电缆组件包括螺旋电缆及连接器12;所述收纳桶一端为开放式,所述螺旋电缆在收纳桶的开放端进行拉伸压缩,所述收纳桶的另一端面上开一矩形孔,所述收纳桶外侧桶壁上设置有多个连接器固定块;所述固定环包括挂钩部分和圆环部分,所述固定环圆环部分外径与螺旋电缆的螺旋内径一致。
进一步的,所述螺旋电缆缆芯由四芯数据电缆1,总线数据电缆3及低频电传输电缆2组成、缆芯外部由内到外依次绕包PTFE薄膜4、挤塑ETFE护套5。
进一步的,所述四芯数据电缆1的导体外包附微孔聚四氟乙烯带绝缘,所述总线数据电缆3的绝缘材料和填充条材料为聚四氟乙烯且最外部护套材料为聚全氟乙丙烯,所述低频电传输电缆2的导体外部设置有交联ETFE材料的绝缘层。
进一步的,所述收纳桶底部端面、开放端边沿、收纳桶侧桶壁上均设置有固定孔,所述固定孔包括螺旋电缆固定孔6及收纳桶安装固定孔11,所述连接器固定块在所述收纳桶外侧桶壁上分别沿收纳桶轴向和外圆周方向错开固定于收纳桶上,所述固定环通过绑扎带固定在螺旋电缆上,所述连接器12与固定块的装配采用螺栓固定或采用连接器自身的螺纹和螺母固定。
进一步的,所述收纳桶材料为铝合金,所述连接器固定块的材料为铝合金,所述固定环材料为不锈钢。
进一步的,所述连接器固定块的数量为4个,所述四芯数据电缆1数量为1根,所述总线数据电缆3数量为2根,所述低频电传输电缆2数量为4根。
本发明对比现有技术有如下的有益效果:
1、本发明专利通过螺旋电缆组件与收纳桶和固定环的装配设计,使螺旋电缆在伸缩过程中所受的拉力和压缩力转移至螺旋电缆与收纳桶和固定环的固定部位,防止螺旋电缆组件中电缆与连接器的连接部位脱离,有效提高了螺旋电缆的使用可靠性。
2、本发明专利通过选用合适的电缆绝缘材料、护套材料及包覆材料解决了普通螺旋电缆无法满足的耐高低温要求、真空逸气及耐辐照性能等空间环境性能。
3、本发明专利采用集成技术,将数据传输类电缆和电源供电用电缆集成于螺旋电缆,并通过合适的定型工艺,保证数据传输类电缆的信号传输性能,解决了普通螺旋电缆传输功能单一的缺陷。
附图说明
图1为本发明所述螺旋电缆内部各芯线结构图
图2为本发明螺旋电缆固定用收纳桶立体结构图
图3为本发明固定环结构图
图4为本发明固定环与螺旋电缆组件的装配图
图5为本发明螺旋电缆套件完整装配后结构图
图中:
1:四芯数据电缆 2:低频电传输电缆 3:总线数据电缆
4:PTFE薄膜 5:ETFE护套 6:螺旋电缆固定孔
7:连接器固定块1 8:连接器固定块2 9:连接器固定块3 10:连接器固定块4
11:收纳桶安装固定孔 12:连接器 13:绑扎带
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的目的是提出一种空间站用高可靠螺旋电缆套件,以防止螺旋电缆组件中电缆与连接器的连接部位脱离,有效提高螺旋电缆套件使用可靠性,另一方面通过选用合适的电缆绝缘材料、护套材料及包覆材料以满足航天环境的耐高、低温要求,以及真空逸气及耐辐照性能的问题。
本发明电缆套件包括螺旋电缆组件、收纳桶、固定环,所述螺旋电缆组件包括螺旋电缆及连接器12,即螺旋电缆两端依据电缆型号分别安装对应型号的连接器12;连接器12与固定块的装配采用螺栓固定或采用连接器自身的螺纹和螺母固定。
螺旋电缆缆芯由四芯数据电缆1,总线数据电缆3及低频电传输电缆2组成、缆芯外部由内到外依次绕包PTFE薄膜4、挤塑ETFE护套5。所述四芯数据电缆的导体外包附微孔聚四氟乙烯带绝缘,所述总线数据电缆3的绝缘材料和填充条材料为聚四氟乙烯且最外部护套材料为聚全氟乙丙烯,所述低频电传输电缆2的导体外部设置有交联ETFE材料的绝缘层。
根据螺旋电缆的结构尺寸,设计合适结构尺寸的收纳桶,收纳桶用于贮存收缩状态的螺旋电缆,收纳桶一端为开放式,螺旋电缆在收纳桶的此端进行拉伸压缩,且收纳桶的此端设计有收纳桶的安装固定结构即收纳桶安装固定孔11,如图2所示。螺旋电缆伸缩端电缆最外侧一圈电缆与固定环固定,在实际使用中拉伸压缩力直接作用于金属固定环,确保连接器与电缆的焊接部位在伸缩过程中不受力。在收纳桶的另一端面上开一矩形孔,电缆组件另一端从此矩形孔伸出,并将伸出的电缆在装配连接器后固定于收纳桶外侧的固定块上,在收纳桶底部端面和收纳桶圆柱面上有螺旋电缆固定孔6,用于将螺旋电缆固定于收纳桶上,在本实施例中,采用机械强度合适的绑扎条通过螺旋电缆固定孔6使螺旋电缆组件与收纳桶固定。
收纳桶材料为铝合金,所述连接器固定块数量为4个,所述4连接器固定块在收纳桶外侧桶壁上分别沿收纳桶轴向和外圆周方向分开焊接于收纳桶上,所述四个连接器固定块的材料为铝合金,所述固定环材料为不锈钢。
作为本发明的具体实施例,所述四芯数据电缆1数量为一根,所述四芯数据电缆为FFCH10-100-4×24型千兆对称电缆,所述总线数据电缆3数量为两根,所述总线数据电缆3为1553B型总线电缆,所述低频电传输电缆2数量为四根,低频电传输电缆2为C55/0822-22型低频电传输电缆。
所述收纳桶高度为112mm,内径为110mm,收纳桶圆柱形桶体外径为114mm;所述固定环圆环外径为81mm且总高度为135mm;所述螺旋电缆外径≤12.5mm且螺旋外径≤110mm,所述螺旋电缆螺旋段紧缩长度≤130mm。
四芯数据电缆的绝缘采用微孔聚四氟乙烯带,温度等级为-90℃~250℃,耐辐照剂量为5×105Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%);四芯数据电缆的护套采用ETFE,温度等级为-90℃~150℃,耐辐照剂量为1×108Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%)。
1553B总线电缆绝缘材料和填充条材料均为聚四氟乙烯,温度等级为-90℃~250℃,耐辐照剂量为5×105Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%);1553B数据总线电缆护套材料为聚全氟乙丙烯,温度等级为-90℃~200℃,耐辐照剂量为1×106Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%)。
低频电传输电缆绝缘采用交联ETFE材料,温度等级为-90℃~200℃,耐辐照剂量为5×108Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%)。
螺旋电缆绕包层材料为PTFE薄膜,其温度等级、耐辐照剂量及真空逸气性能同四芯数据电缆的绝缘,螺旋电缆护套材料同四芯数据电缆的护套。而空间环境使用要求为:温度等级为-90℃~150℃,耐辐照剂量为1×105Rad,真空逸气(TML≤1%,CVCM≤0.1%)。由以上数据可以看出,本专利发明的螺旋电缆选材完全能满足空间环境使用要求。
图3为固定用固定环,用于固定螺旋电缆组件的拉伸端,并对螺旋电缆组件进行拉伸压缩。固定用固定环的圆环外径与螺旋电缆的螺旋内径一致,将固定用固定环置于螺旋电缆内部,圆环与螺旋电缆拉伸端最外圈螺旋用绑扎带绑紧,螺旋电缆组件拉伸压缩力直接施加于挂钩部位,通过以上螺旋电缆固定端与收纳桶的固定和螺旋电缆拉伸端与固定用固定环的固定,防止了组件在伸缩过程中,螺旋电缆与连接器被拉脱分离。
这样的结构保证了设备的电源供给和信号传输,突破了以往螺旋电缆结构功能单一的缺陷,使螺旋电缆具有功能多样性。
以上所述一个实施例的实施方式仅用来说明本发明,而并非对本发明的限制,任何熟悉本技术领域的技术人员,在不脱离本发明揭露的技术范围内,可做出各种各样的变型、变化或替换,因此所有等同类似的技术方法都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空间站用高可靠螺旋电缆套件,其特征在于:所述电缆套件包括螺旋电缆组件、收纳桶、固定环,所述螺旋电缆组件包括螺旋电缆及连接器(12);所述收纳桶一端为开放式,所述螺旋电缆在收纳桶的开放端进行拉伸压缩,所述收纳桶的另一端面上开一矩形孔,所述收纳桶外侧桶壁上设置有多个连接器固定块;所述固定环包括挂钩部分和圆环部分,所述固定环圆环部分外径与螺旋电缆的螺旋内径一致;
所述收纳桶底部端面、开放端边沿、收纳桶侧桶壁上均设置有固定孔,所述固定孔包括螺旋电缆固定孔(6)及收纳桶安装固定孔(11),所述连接器固定块在所述收纳桶外侧桶壁上分别沿收纳桶轴向和外圆周方向错开固定于收纳桶上,所述固定环通过绑扎带固定在螺旋电缆上,所述连接器(12)与固定块的装配采用螺栓固定或采用连接器自身的螺纹和螺母固定;
所述连接器固定块的数量为4个。
2.一种如权利要求1所述的空间站用高可靠螺旋电缆套件,其特征在于:所述螺旋电缆缆芯由四芯数据电缆(1),总线数据电缆(3)及低频电传输电缆(2)组成、缆芯外部由内到外依次绕包PTFE薄膜(4)、挤塑ETFE护套(5)。
3.一种如权利要求2所述的空间站用高可靠螺旋电缆套件,其特征在于:所述四芯数据电缆(1)的导体外包附微孔聚四氟乙烯带绝缘层,所述总线数据电缆(3)的绝缘材料和填充条材料为聚四氟乙烯且最外部护套材料为聚全氟乙丙烯,所述低频电传输电缆(2)的导体外部设置有交联ETFE材料的绝缘层。
4.一种如权利要求1所述的空间站用高可靠螺旋电缆套件,其特征在于:所述收纳桶材料为铝合金,所述连接器固定块的材料为铝合金,所述固定环材料为不锈钢。
5.一种如权利要求2或3所述的空间站用高可靠螺旋电缆套件,其特征在于:所述四芯数据电缆(1)数量为1根,所述总线数据电缆(3)数量为2根,所述低频电传输电缆(2)数量为4根。
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