CN110542012A - 一种电连接器波纹防护罩 - Google Patents

Abstract

本发明一种电连接器波纹防护罩，包括芯级罩体、波纹罩体、助推罩体；芯级罩体一端通过翻边与芯级安装连接，另一端为插槽结构，波纹罩体一端与芯级罩体的插槽配合连接，另一端与助推罩体螺接，助推罩体一端通过翻边与助推器安装连接，另一端与波纹罩体螺接；所述芯级罩体、波纹罩体、助推罩体的轴线重合。本发明解决传统芯级与助推之间电缆网长度过长、信号衰减程度大、对运载能力造成损失、影响电气系统正常工作等诸多问题。

Description

一种电连接器波纹防护罩

技术领域

本发明属于电缆及电连接器力、热环境综合防护设计领域，具体涉及一种电连接器波纹防护罩。

背景技术

传统捆绑式运载火箭捆绑连杆位于助推器头部、主捆绑装置位于助推器尾部，芯级与助推器之间电缆网分离电连接器均安装在捆绑连杆上，电连接器防护罩安装在捆绑连杆上。新一代大型运载火箭采用捆绑连杆置于助推器尾部、主传力装置置于助推器头部的全新方案。若芯级与助推之间的电缆网分离电连接器仍以传统方式布置在助推器尾部捆绑连杆上，则电缆网长度过长，信号衰减程度大、对火箭运载能力产生不必要的损失、对电气系统的正常工作造成不利影响，降低了助推器分离前后火箭飞行可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电连接器波纹防护罩，解决传统芯级与助推之间电缆网长度过长、信号衰减程度大、对运载能力造成损失、影响电气系统正常工作等诸多问题。

本发明包括如下技术方案：一种电连接器波纹防护罩，包括芯级罩体、波纹罩体、助推罩体；芯级罩体一端通过翻边与芯级安装连接，另一端为插槽结构，波纹罩体一端与芯级罩体的插槽配合连接，另一端与助推罩体螺接，助推罩体一端通过翻边与助推器安装连接，另一端与波纹罩体螺接；所述芯级罩体、波纹罩体、助推罩体的轴线重合。

所述波纹罩体采用两端为短直筒的波纹管结构。

所述波纹罩体共6个波峰，材料为0Cr18Ni9，

所述波纹罩体厚度0.5mm。

所述芯级罩体为短圆筒形罩，一端为法兰对接面，另一端为短圆筒形回转体结构。

所述芯级罩体材料为30CrMnSiA。

所述助推罩体为两个半罩体组成的截锥形圆筒，助推罩体的一端为法兰对接面，另一端为短直筒的锥形回转体结构。

所述助推罩体材料为30CrMnSiA。

波纹防护罩外表面喷涂TL-5防热涂层。

所述防热涂层厚度为1～1.5mm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.防护及多余物控制：国内运载火箭的箭体外电缆及电连接器防护设计技术中，没有针对无依附结构的电缆及电连接器进行综合防护设计的先例。本专利采用两端固定、中间插合但不连接的回转体防护罩设计方案，将悬空在箭体外的电缆及电连接器进行整体防护，既有效隔离严酷的载荷环境，又可实现按时序分离并且不产生多余物。

2.环境承载：针对高低频振动及气动压力、气动加热等载荷环境，本专利合理选用一定刚度及强度的金属材料作为防护罩的零件材料，以及选择适应热环境的化学涂料作为防护罩的防热涂层，起到可靠承载及环境适应的作用，确保电缆及电连接器处在适宜的工作环境，大幅提升电气系统工作可靠性。

3.变形补偿：针对由载荷引起的箭体结构之间的间距变化，本专利采用波纹管作为防护罩结构中的波纹罩体，同时，在波纹罩体与芯级罩体的连接设计中采用非固连的插合形式，通过波纹部分的压缩性能和插合部位的配合行程，起到同时适应箭体结构之间间距增加和减小的情况，确保电缆及电连接器不受箭体结构相对位置变化带来的机械匹配方面的影响。

4.电气系统信号传输：针对电缆网规模庞大、传输距离对信号传输效率有明显影响的问题，本专利采用的防护罩设计方案，可实现电缆及电连接器不依附结构而布局，从而大幅缩短电气系统信号传输距离，解决了传统的电缆及电连接器必须依附结构而布局的设计方案所造成的电缆长、传输效率低的问题，确保电气系统高效工作。

5.火箭运载能力：针对电缆网的规模及重量对运载能力有不可忽视的影响的问题，本专利采用的防护罩设计方案，可实现电缆及电连接器的合理布局，从而优化电缆网的重量，明显减少运载能力不必要的损失，确保发射任务。

附图说明

图1(a)表示电缆及电连接器在箭体外的布局及相对位置关系。

图2(a)表示电连接器波纹防护罩的三个组成部分，2(b)表示整体结构及连接关系。

图3表示芯级罩体的结构形式。

图4表示波纹罩体的结构形式。

图5表示助推罩体的结构形式。

图6(a)表示电连接器波纹防护罩整体与箭体结构和电连接器、电缆的位置关系及装配效果，图6(b)表示电连接器波纹防护罩的分离效果。

具体实施方式

1)结构及接口设计

每个助推器的前捆绑装置处共6对分离插头座，装置两侧各纵向排列3对，插座安装在一级箱间段蒙皮支架，插头带电缆从助推器斜头锥开口伸出与插座插接，分离钢索支架安装在助推器，布局情况详见图1。

此布局设计中，插头和电缆及分离钢索、钢索支架均处于箭体外，并且电缆垂直于气流来流方向，必须利用防热罩保护。结合芯级和助推器箭体结构的具体情况，在前捆绑装置两侧各设一个防热罩分别防护3对插头座及电缆，防热罩的两端分别固定在芯级与助推器。

飞行过程中，由于前捆绑装置为球窝球头配合，在载荷作用下以及箭体自身结构具有一定弹性，前捆绑装置处助推器相对于芯级会发生沿球窝中心的位移(转动)，即防热罩自身两端有相对位移，需要防热罩适应此变形而保持结构强度。

采用PRO/E三维建模软件，建立芯级、助推器、前捆绑装置、电连接器、电缆、插头分离钢索的三维模型作为协调基础，确定波纹防护罩由芯级罩体、波纹罩体、助推罩体三部分组成，详见图2。利用中间的波纹罩体可一定程度压缩的特点，实现防热罩对两端结构相对位移的适应。

芯级罩体为短圆筒形罩，材料为30CrMnSiA，一端通过翻边与芯级安装连接，另一端设计为插槽，槽深25mm，详见图3。

波纹罩体共6个波峰，材料为0Cr18Ni9，厚度0.5mm，一端与芯级罩体的插槽配合，另一端与助推罩体螺纹连接，详见图4。

助推罩体为两个半罩体组成的截锥形圆筒，材料为30CrMnSiA，一端通过翻边与助推器安装连接，另一端与波纹罩体螺接，详见图5。

2)装配设计

波纹防护罩两端分别与芯级和助推器螺接固定，必须在芯级和助推器对接后才能安装。防热罩的外形是回转体，将助推罩体设计为两半部分，满足安装后罩内操作插头插接、钢索安装及余量调节对操作空间的需求。

经助推器分离试验的总装装配验证，波纹防护罩的总装方案如下：

1)将芯级罩体安装在芯级箭体外壁提供的安装平面；

2)将助推器伸出的带电缆插头从波纹罩体中穿出，使波纹罩体套在电缆外；

3)托住波纹罩体、将其移向助推器，直至完全罩住助推器外壁的分离钢索支架；

4)将波纹罩体所包套的助推器电缆插头与固定在芯级的插座进行插接；

5)将分离钢索S钩与插头尾部通孔连接并扶好；

6)托住波纹罩体、将其移向芯级，与芯级罩体插合后扶好；

7)将分离钢索另一端固定在助推器外壁的分离钢索支架上，并调节好松弛量；

8)托住波纹罩体，与助推器罩体上、下两半分别螺接固定；

9)将助推器罩体固定在助推器外壁提供的安装平面。

最后两个步骤可以互换。

防热罩完全装配后的示意图见图6。

3)变形补偿设计

在开展前捆绑点电连接器振动试验时，对芯级和助推器在插头座处的相对位移进行了理论分析和计算，认为以前捆绑装置球窝座中心作为芯级和助推器相对位移的转动中心，最大转角1°，则波纹防护罩所在位置距该中心最远点的轴、法、横向补偿量应满足：

轴向补偿量：±10mm；

横向补偿量：±4mm；

角度补偿量：±1°。

根据沈阳仪表科学研究院计算结果，当波纹罩体厚度为1.5mm时，轴向补偿量±10mm、横向补偿量±4mm、角度补偿量：±1°，并且补偿量与波纹罩体厚度成反比，可知当波纹罩体厚度为0.5mm时，理论计算值完全满足补偿量的需求。

4)力热设计

根据气动专业给出的气动载荷及气动热流，对波纹防护罩进行了强度分析计算，计算时将最大表面压力以1.5为系数放大作为使用的气动压力，有限元模型详见图7。当波纹厚度为0.5mm时，波纹罩体最大应力为223Mpa，低于材料强度极限，塑性应力集中于波纹罩体与助推罩体连接处，属应力集中；沿箭体轴向最大变形为-1.89mm，沿箭体径向最大变形为-2.54mm。当前气动压力条件下，波纹罩体应力均未超出材料强度极限，强度满足要求。

波纹防护罩外表面喷涂TL-5防热涂层，厚度为1～1.5mm。TL-5涂层属气动防护类烧蚀防热涂层，防热性能良好，与防护罩材料粘结强度高，已通过多次地面及飞行试验考核，是现役运载火箭型号中技术最为成熟、应用最为广泛的防热涂层之一。通过地面试验验证，防热涂层满足热环境要求。

针对发射场的盐雾环境，波纹防护罩外表面喷涂TL-40四防漆，TL-40可有效起到防湿热、防霉菌、防盐雾、防静电的作用，因此波纹防护罩具有较好的自然环境适应性。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细的描述和说明，但是应该指明的是，对上述实施方式进行各种改变和修改，都不脱离本发明的精神和所附的权利要求记载的范围。

Claims (10)

1.一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：包括芯级罩体、波纹罩体、助推罩体；芯级罩体一端通过翻边与芯级安装连接，另一端为插槽结构，波纹罩体一端与芯级罩体的插槽配合连接，另一端与助推罩体螺接，助推罩体一端通过翻边与助推器安装连接，另一端与波纹罩体螺接；所述芯级罩体、波纹罩体、助推罩体的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述波纹罩体采用两端为短直筒的波纹管结构。

3.根据权利要求2所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述波纹罩体共6个波峰，材料为0Cr18Ni9。

4.根据权利要求3所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述波纹罩体厚度0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述芯级罩体为短圆筒形罩，一端为法兰对接面，另一端为短圆筒形回转体结构。

6.根据权利要求5所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述芯级罩体材料为30CrMnSiA。

7.根据权利要求1所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述助推罩体为两个半罩体组成的截锥形圆筒，助推罩体的一端为法兰对接面，另一端为短直筒的锥形回转体结构。

8.根据权利要求7所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述助推罩体材料为30CrMnSiA。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：波纹防护罩外表面喷涂TL-5防热涂层。

10.根据权利要求9任一所述的一种电连接器波纹防护罩，其特征在于：所述防热涂层厚度为1～1.5mm。