CN108995265B - 大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种本发明大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，根据电缆罩总长制作分段电缆罩‑成型大长径比缠绕壳体‑拼装各分段电缆罩‑电缆罩外层缠绕‑固化。采用轻质的电缆罩预埋于大长径比缠绕壳体，取代传统的电缆支座及电缆缠绕预埋方案，实现电缆后穿及替换，同时对电缆进行有效防护，可有效提高大长径比缠绕壳体电缆的可靠性；电缆罩采用预浸料铺层及轻质泡沫夹心结构，实现电缆罩的承力及轻质要求；在对接缝覆盖弹性层加碳纤维布结构确保火箭发动机在工作过程中的协调变形。

Description

大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法
技术领域
本发明属于火箭发动机壳体成型技术领域，具体地指一种大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法。
背景技术
实现纤维缠绕发动机电缆后穿及替换是火箭发动机的发展目标之一。传统纤维缠绕发动机壳体通常采用电缆支座或直接在缠绕过程中将后续用于发动机发射所需电缆进行固定的方式，但存在以下问题：电缆支座结构存在支座定位偏斜，固定电缆不牢靠以及电缆裸露在外等缺点；采用电缆直接预埋缠绕于壳体内部方案存在电缆不可替换，一旦电缆有质量问题或损坏，整个缠绕壳体存在报废或采集(发送)数据有遗漏等风险，可能造成整个火箭发射失败。
发明内容
本发明的目的就是要针上述技术的不足，提供了一种能实现电缆后穿及替换、并有效提高纤维缠绕壳体可靠性的大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法。
为实现上述目的，本发明所设计的大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，包括如下步骤：
1)根据电缆罩总长制作分段电缆罩
根据电缆罩总长制作分段电缆罩，分段电缆罩总共包括一件前端分段电缆罩、一件后端分段电缆罩和多件中间分段电缆罩；
2)成型大长径比缠绕壳体
采用常规成型方法成型大长径比缠绕壳体，在成型大长径比缠绕壳体时，大长径比缠绕壳体的前裙和后裙上均预留有后续用于穿过电缆的电缆孔；
3)拼装各分段电缆罩
拼装各分段电缆罩前，在已固化的大长径比缠绕壳体外表面上且与分段电缆罩相粘接的部位涂刷改性丁腈橡胶类弹性胶粘剂，然后依次将多件分段电缆罩进行拼装，拼装过程中，前端分段电缆罩覆盖前裙的电缆孔，后端分段电缆罩覆盖后裙的电缆孔；拼装后在每相邻两件分段电缆罩对接缝处先覆盖一层三元乙丙橡胶层，然后在每一个三元乙丙橡胶层外表面覆盖一层碳纤维布；
4)电缆罩外层缠绕
完成步骤3)后，在电缆罩的外表面缠绕一层外缠绕层；
5)固化
根据电缆罩外缠绕层所用树脂的固化制度，完成电缆罩外缠绕层的固化，从而实现电缆罩的预埋。
进一步地，所述步骤1)中，每件分段电缆罩的制作过程为：在电缆罩成型模具中铺设多层预浸料，并在多层预浸料的中间铺设轻质泡沫层，然后加压固化形成分段电缆罩。
进一步地，所述预浸料为碳纤维增强改性环氧树脂预浸料，预浸料的铺设角度按+45°、0°、-45°交替布置，轻质泡沫为PMI泡沫。
进一步地，所述步骤1)中，每件分段电缆罩长度为50～1500mm，
进一步地，所述步骤3)中，弹性层和碳纤维布均沿对应的对接缝对称分布。
进一步地，所述步骤4)中，外缠绕层为碳纤维改性环氧树脂外缠绕层，且外缠绕层厚度为0.3～0.6mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，采用轻质的电缆罩预埋于大长径比缠绕壳体，取代传统的电缆支座及电缆缠绕预埋方案，实现电缆后穿及替换，同时对电缆进行有效防护，可有效提高大长径比缠绕壳体电缆的可靠性；电缆罩采用预浸料铺层及轻质泡沫夹心结构，实现电缆罩的承力及轻质要求；在对接缝覆盖弹性层加碳纤维布结构确保火箭发动机在工作过程中的协调变形；
本发明所采用的电缆罩预埋成型方法简单、生产周期短，在大长径比缠绕壳体成型过程中实现电缆罩的预埋，待缠绕壳体制作后再进行电缆的穿插，灵活方便，实用性更强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
本发明大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法适用于纤维缠绕发动机壳体，包括如下步骤：
1)根据电缆罩总长制作分段电缆罩
根据电缆罩总长制作分段电缆罩，每件分段电缆罩长度为50～1500mm，分段电缆罩总共包括一件前端分段电缆罩、一件后端分段电缆罩和多件中间分段电缆罩；每件分段电缆罩的制作过程为：在电缆罩成型模具中铺设多层预浸料(预浸料为碳纤维增强改性环氧树脂预浸料)，并在多层预浸料的中间铺设轻质泡沫层，然后加压固化形成分段电缆罩；其中，预浸料的铺设角度根据电缆罩的受力情况进行设计，一般按+45°、0°、-45°交替布置，分段电缆罩中间采用轻质泡沫结构进行减重，轻质泡沫为PMI泡沫；
2)成型大长径比缠绕壳体
采用常规成型方法成型大长径比缠绕壳体，在成型大长径比缠绕壳体时，大长径比缠绕壳体的前裙和后裙上均预留有后续用于穿过电缆的电缆孔，大长径比缠绕壳体成型后已达到固化状态，即在铺设分段电缆罩前，大长径比缠绕壳体已达到固化状态；
3)拼装各分段电缆罩
拼装各分段电缆罩前，在已固化的大长径比缠绕壳体外表面上且与分段电缆罩相粘接的部位涂刷弹性胶粘剂(弹性胶粘剂为改性丁腈橡胶类弹性胶粘剂)，根据电缆罩总长及电缆罩在大长径比缠绕壳体上的位置要求，依次将多件分段电缆罩进行拼装，拼装过程中，前端分段电缆罩覆盖前裙的电缆孔，后端分段电缆罩覆盖后裙的电缆孔；拼装后在每相邻两件分段电缆罩对接缝处先覆盖一层三元乙丙橡胶层，然后在每一个弹性层外表面覆盖一层T300或T700碳纤维布，并且要求弹性层和碳纤维布均沿对应的对接缝对称分布，在对接缝覆盖弹性层加碳纤维布结构可以有效协调大长径比缠绕壳体在最终工作状态下电缆罩与大长径比缠绕壳体的协调变形；
4)电缆罩外层缠绕
为了进一步对电缆罩的固定，完成步骤3)后，在电缆罩的外表面缠绕一层碳纤维改性环氧树脂外缠绕层，外缠绕层厚度为0.3～0.6mm，为了避免电缆罩外缠绕层固化对大长径比缠绕壳体及大长径比缠绕壳体绝热结构的影响，该外缠绕层所用树脂为低温或室温固化环氧树脂。
5)固化
根据电缆罩外缠绕层所用树脂的固化制度，完成电缆罩外缠绕层的固化，从而实现电缆罩的预埋。
本发明大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，采用轻质的电缆罩预埋于大长径比缠绕壳体，取代传统的电缆支座及电缆缠绕预埋方案，实现电缆后穿及替换，同时对电缆进行有效防护，可有效提高大长径比缠绕壳体电缆的可靠性；电缆罩采用预浸料铺层及轻质泡沫夹心结构，实现电缆罩的承力及轻质要求；在对接缝覆盖弹性层加碳纤维布结构确保火箭发动机在工作过程中的协调变形；
本发明所采用的电缆罩预埋成型方法简单、生产周期短，在大长径比缠绕壳体成型过程中实现电缆罩的预埋，待缠绕壳体制作后再进行电缆的穿插，灵活方便，实用性更强。
实施例
某型号武器系统一级发动机壳体电缆罩预埋工艺过程如下：
纤维缠绕壳体及电缆罩结构参数：
1)根据电缆罩总长制作分段电缆罩
根据电缆罩总长制作分段电缆罩，包括一件前端分段电缆罩、一件后端分段电缆罩和八件中间分段电缆罩；每件分段电缆罩的制作过程为：在电缆罩成型模具中铺设多层T700碳纤维增强改性环氧树脂预浸料，并在多层T700碳纤维增强改性环氧树脂预浸料的中间铺设轻质PMI泡沫层，然后加压固化形成分段电缆罩；其中，预浸料的铺设角度按+45°、0°、-45°交替布置；
2)成型大长径比缠绕壳体
按照纤维缠绕壳体结构要求，缠绕成型直径为长度为6800mm的纤维缠绕壳体，并在纤维缠绕壳体得前裙和后裙各预留一个电缆孔，纤维缠绕壳体成型后已达到固化状态，即在铺设分段电缆罩前，大长径比缠绕壳体已达到固化状态；
3)拼装各分段电缆罩
拼装各分段电缆罩前，在已固化的大长径比缠绕壳体外表面上且与分段电缆罩相粘接的部位涂刷改性丁腈橡胶弹性胶粘剂JZJ-11，根据电缆罩总长及电缆罩在大长径比缠绕壳体上的位置要求，依次将多件分段电缆罩进行拼装，拼装过程中，前端分段电缆罩覆盖前裙的电缆孔，后端分段电缆罩覆盖后裙的电缆孔；拼装后在每相邻两件分段电缆罩对接缝处先覆盖一层三元乙丙橡胶层，然后在每一个三元乙丙橡胶层外表面覆盖一层T300碳纤维布，并且要求三元乙丙橡胶层和T300碳纤维布均沿对应的对接缝对称分布；
4)电缆罩外层缠绕
为了进一步对电缆罩的固定，完成步骤3)后，在电缆罩的外表面缠绕一层T700碳纤维改性环氧树脂外缠绕层，外缠绕层厚度为0.4mm，该外缠绕层所用树脂通用低温固化环氧树脂CR00。
5)固化
根据电缆罩外缠绕层所用低温固化环氧树脂CR00的固化制度进行50℃/12h固化，完成电缆罩外缠绕层的固化，从而实现电缆罩的预埋。

Claims (5)

1.一种大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，其特征在于：所述成型方法包括如下步骤：
1)根据电缆罩总长制作分段电缆罩
根据电缆罩总长制作分段电缆罩，分段电缆罩总共包括一件前端分段电缆罩、一件后端分段电缆罩和多件中间分段电缆罩；
2)成型大长径比缠绕壳体
采用常规成型方法成型大长径比缠绕壳体，在成型大长径比缠绕壳体时，大长径比缠绕壳体的前裙和后裙上均预留有后续用于穿过电缆的电缆孔；
3)拼装各分段电缆罩
拼装各分段电缆罩前，在已固化的大长径比缠绕壳体外表面上且与分段电缆罩相粘接的部位涂刷改性丁腈橡胶类弹性胶粘剂，然后依次将多件分段电缆罩进行拼装，拼装过程中，前端分段电缆罩覆盖前裙的电缆孔，后端分段电缆罩覆盖后裙的电缆孔；拼装后在每相邻两件分段电缆罩对接缝处先覆盖一层三元乙丙橡胶层，然后在每一个三元乙丙橡胶层外表面覆盖一层碳纤维布；
4)电缆罩外层缠绕
完成步骤3)后，在电缆罩的外表面缠绕一层外缠绕层；外缠绕层为碳纤维改性环氧树脂外缠绕层，且外缠绕层厚度为0.3～0.6mm；
5)固化
根据电缆罩外缠绕层所用树脂的固化制度，完成电缆罩外缠绕层的固化，从而实现电缆罩的预埋。
2.根据权利要求1所述大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，每件分段电缆罩的制作过程为：在电缆罩成型模具中铺设多层预浸料，并在多层预浸料的中间铺设轻质泡沫层，然后加压固化形成分段电缆罩。
3.根据权利要求2所述大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，其特征在于：所述预浸料为碳纤维增强改性环氧树脂预浸料，预浸料的铺设角度按+45°、0°、-45°交替布置，轻质泡沫为PMI泡沫。
4.根据权利要求1所述大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，每件分段电缆罩长度为50～1500mm。
5.根据权利要求1所述大长径比缠绕壳体电缆罩预埋成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，弹性层和碳纤维布均沿对应的对接缝对称分布。
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