CN114397737B - 宇航用光缆组件抗弯曲加固方法、光缆组件及验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宇航用光缆组件抗弯曲加固方法、光缆组件及验证方法，涉及光缆组件加固技术领域，步骤包括，制作宇航用光缆组件，使用数层宇航适用胶带将宇航用光缆组件绕满，使用数层宇航适用布将宇航用光缆组件绕满，在宇航用光缆组件上捆扎数根锦丝线进行锁止。本发明通过宇航用光缆组件抗弯曲加固方法将宇航适用布和宇航适用胶带进行组合缠绕，可以在不改变当前光缆结构的基础上，提高光缆的抗弯曲能力，优化了光缆组件的结构形式，优化了光缆的外径及重量等指标，具有较好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及光缆组件加固技术领域，尤其涉及宇航用光缆组件抗弯曲加固方法、光缆组件及验证方法。
背景技术
目前光缆及光缆组件针对光缆抗弯曲加固常用的方式为光缆的铠装加固方式以及对光缆组件进行铠装管保护等方式。宇航用光缆组件为了减重考虑，以及便于舱上敷设布线等原因，光缆均是按照非铠装光缆设计，虽然光缆组件在整体上增加了锦纶丝套等防护，但是这种设计在工程安装过程中，往往由于空间等限制，反而会造成光缆实际弯曲半径不满足设计指标要求，故目前尚未出现专门针对宇航用光缆组件加固的先例。在航天器上每增加1g重量就会给航天发动机多增加一份负载，因此在已经设计定型的光缆及光缆组件，对其按照铠装加固的方式，会使重量大幅度提高，造成航空器额外的负担。另外，对于光缆组件的加固也常用非金属的波纹管方式，但这种方式在其制作过程需要在材料中加入添加剂，可能会导致热真空释气和材料毒性等情况从而造成宇航工作环境的污染。
发明内容
为解决背景技术中所涉及的相关问题，本发明的目的在于提供一种能提高宇航用光缆组件的抗弯曲能力的加固方法，同时提供了一种宇航用抗弯曲加固光缆组件及其抗弯曲能力的验证方法。
本发明采用如下的技术方案：宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，包括以下步骤：S100制作宇航用光缆组件；S300使用数层宇航适用胶带将宇航用光缆组件绕满；S400使用数层宇航适用布将宇航用光缆组件绕满；S500在宇航用光缆组件上捆扎数根锦丝线进行锁止。
作为优化方案，所述宇航用光缆组件具备主缆部分和位于两侧的若干个分支部分，所述分支部分的端部依次连接有金属的尾套和光纤连接器。
作为优化方案，所述S100与所述S300步骤之间还包括如下步骤：S200拉直从尾套后端伸出的部分光缆至各分支部分的光缆互相平行。
作为优化方案，所述S300按照如下步骤进行：S301使用宇航适用胶带将全部分支部分分别缠绕若干圈；S302使用宇航适用胶带将主缆部分缠绕若干圈。
作为优化方案，所述S400按照如下步骤进行：S401使用宇航适用布缠绕在若干个分支部分的若干圈宇航适用胶带上；S402使用宇航适用布缠绕在主缆部分的若干圈宇航适用胶带上。
作为优化方案，所述S301、S302、S401、S402步骤中均采用倾斜旋转式方案缠绕若干圈，所述倾斜旋转式方案为将宇航适用胶带或宇航适用布以倾斜角度从一端向另一端进行旋转式缠绕，且下一圈的缠绕初始点处于上一圈的一半位置处，下一圈与上一圈部分重合，所述倾斜角度为与光缆水平排列时的轴线方向呈一锐角角度方向。
作为优化方案，所述S500按照如下步骤进行：S501在所述尾套后端使用锦丝线进行捆扎；S502在主缆部分和位于两侧的若干个分支部分的交接处使用锦丝线进行捆扎。
作为优化方案，所述S501和S502步骤均按照如下步骤进行：S5001截取数根锦丝线，并成一根捆扎线；S5002将捆扎线一端折叠成一个U型圈，并放置在应捆扎的部位，使得捆扎线短的一端露出作为拉紧部分；S5003将U型圈另一端长的一端作为牵引部分沿着需捆扎部位缠绕，每缠绕一圈，在缠绕下一圈时，需要紧紧地贴住上一圈的线至缠绕整个捆扎部位的宽度；S5004将剩下的牵引部分穿过U型孔，按住穿孔位置，抽动拉紧部分至无法抽动；S5005调整捆扎线的拉紧部分和牵引部分的端头长度。
本发明还提供了一种宇航用抗弯曲加固光缆组件，包括主缆部分和位于两侧的若干个分支部分，所述分支部分的端部依次连接有金属的尾套和光纤连接器，所述主缆部分和位于两侧的若干个分支部分上依次覆盖有若干层宇航适用胶带层、若干层宇航适用布层，所述尾套端部、所述主缆部分与位于两侧的若干个分支部分的交接处均捆扎有锦丝线圈。
本发明还提供了一种宇航用光缆组件的加固试验验证方法，用于对宇航用抗弯曲加固光缆组件进行加固试验，包括如下步骤：进行插入损耗试验；进行力学验证试验；进行光缆封口处弯曲试验；进行配接试验，其中，所述进行力学验证试验包括进行正弦振动试验和随机振动试验。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过宇航用光缆组件抗弯曲加固方法将宇航适用布和宇航适用胶带进行组合缠绕，可以在不改变当前光缆结构的基础上，提高光缆的抗弯曲能力，优化了光缆组件的结构形式，优化了光缆的外径及重量等指标，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明宇航用光缆组件抗弯曲加固方法的一种实施例的流程示意图；
图2为本发明宇航用光缆组件抗弯曲加固方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明宇航用光缆组件抗弯曲加固方法的另一个实施例的流程示意图；
图4为本发明的倾斜旋转式缠绕方案的示意图；
图5为本发明的捆扎锦丝线的示意图；
图6为本发明宇航用抗弯曲加固光缆组件的结构示意图；
图7为本发明宇航用光缆组件的加固试验验证方法的流程图。
其中，1-主缆部分、2-分支部分、3-尾套、4-光纤连接器、5-宇航适用胶带层、6-宇航适用布层、7-锦丝线圈。
具体实施方式
以下，为了便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现参照附图来做进一步说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
需要知道的是，影响光缆的抗弯曲能力主要有两个因素，一是成缆材料的刚度即弯曲模量；另一是截面惯性矩，与厚度有关。因此，提高光缆的抗弯曲性能主要通过采用弯曲模量较高的刚性材料和增加光缆厚度两种途径进行，但因受光缆设计尺寸限制，光缆外径不可增加过大，同时若选用刚性较高的成缆材料，其密度必然增加，导致重量超差。故为了在宇航环境下保持光缆的技术状态一致情况，改变原光缆结构形式的方案不太适用。
本发明则是基于只能在现有光缆产品的基础上进行加固，重量不能增加，且只能采取目前航天器上现有可获得的非金属原材料的基础上进行的设计。经研究，目前有一种航天器目录内材料制成的宇航适用布是可获得的，其主要成分为聚酯材料，其虽主要是应用于防范外太空粒子侵入，但该宇航适用布按照一定方式的缠绕工艺处理，具有一定硬度。本发明通过宇航适用布和宇航适用胶带组合缠绕工艺对光缆组件进行缠绕，与未经处理的光缆相比，其抗弯强度得到很大的提高，证明该加固工艺方法具有提高光缆抗弯曲强度的作用。
请参阅图1，为本发明宇航用光缆组件抗弯曲加固方法的一种实施例的流程示意图，包括以下步骤：
S100制作宇航用光缆组件，宇航用光缆组件的结构形式按照现有的结构进行设计，通常情况下，宇航用光缆组件具备主缆部分和位于两侧的若干个分支部分，分支部分的端部依次连接有金属的尾套和光纤连接器。本实施例采用具备4个分支部分分别连接4个光纤连接器的结构形式，其中两端连接器中间部分为主缆部分。
S300使用数层宇航适用胶带将宇航用光缆组件绕满，其中宇航适用胶带为聚酰亚胺胶带，内面为有胶的粘性面，可以牢固的粘贴在光缆组件上，将光缆封实。
S400使用数层宇航适用布将宇航用光缆组件绕满，宇航适用布为现有材料，其主要成分为聚酯材料，其主要是应用于防范外太空粒子的侵入作用；
S500在宇航用光缆组件上捆扎数根锦丝线进行锁止。
本发明通过宇航用光缆组件抗弯曲加固方法将宇航适用布和宇航适用胶带进行组合缠绕，可以在不改变当前光缆结构的基础上，提高光缆的抗弯曲能力，优化了光缆组件的结构形式，优化了光缆的外径及重量等指标。
如图2所示，在一些实施例中，在S100与S300步骤之间还包括如下步骤：S200拉直从尾套后端伸出的部分光缆至各分支部分的光缆互相平行，两端分支部分的光缆在拉直状态下应保持互相平行状态，不能互相出现交叉状态，防止光缆在内部出现缠绕，导致影响了信号的传输。
如图3所示，本发明宇航用光缆组件抗弯曲加固方法在缠绕时先在光缆组件外部分步缠绕宇航适用胶带形成胶带层，将内部的光缆固定，整体呈水平排列的方式，然后在胶带层外分步缠绕宇航适用布层，从而形成了双层加固结构。
在一些实施例中，S300按照如下步骤进行：
S301使用宇航适用胶带将全部分支部分分别缠绕若干圈；
S302使用宇航适用胶带将主缆部分缠绕若干圈。
在一些实施例中，S400按照如下步骤进行：
S401使用宇航适用布缠绕在若干个分支部分的若干圈宇航适用胶带上；
S402使用宇航适用布缠绕在主缆部分的若干圈宇航适用胶带上。
如图4所示，其中，在S301、S302、S401、S402步骤中均采用倾斜旋转式缠绕方案缠绕若干圈，倾斜旋转式缠绕方案为将宇航适用胶带或宇航适用布以倾斜角度从一端向另一端进行旋转式缠绕，且下一圈的缠绕初始点处于上一圈的一半位置处，下一圈与上一圈部分重合，其中，倾斜角度为与光缆水平排列时的轴线方向呈一锐角角度方向，一般为30-60°之间。
在对其中一个分支部分缠绕宇航适用胶带操作时，首先采用宇航适用胶带的粘性面以上述倾斜角度从尾套的金属后段台阶处向与主缆部分的交接处方向旋转地缠绕，在缠绕完形成第一圈胶带层后，开始缠绕第二圈，第二圈的初始点应处于第一圈胶带层的一半位置处，压接在第一圈胶带层一半位置上，并向与主缆部分的交接处方向旋转地缠绕形成第二圈胶带层，这样的缠绕方式既能对第一圈胶带层进行压实，又能减少材料的使用量，从而避免过多的增大光缆组件的整体重量。其余分支部分按照上述步骤缠绕宇航适用胶带。
在对主缆部分缠绕宇航适用胶带时，先将两个分支部分长度算出，并做好预留部分。在其中一端分支部分交接处，将两个分支部分光缆用宇航适用胶带先以上述倾斜角度缠绕在一起，并按此方式依次缠绕至另一端分支部分结合处，将另一个分支处的2个分支光缆缠绕在一起，同样地，在缠绕完第一圈胶带层后，缠绕第二圈时，应先将缠绕第二圈的开始处压住第一圈胶带层的约一半位置，即主缆部分缠绕宇航适用胶带完成。
在对一个分支部分缠绕宇航适用布时，采用适当宽度的宇航适用布，在宇航适用布的开头处沾一段宇航适用胶带，用宇航适用胶带先带一段宇航适用布，以上述倾斜角度从尾套的金属后段台阶处向带有宇航适用胶带层的分支部分与主缆部分交接处旋转地缠绕形成第一圈适用布层，在缠绕完第一圈适用布层后，开始缠绕第二圈时，同样的，应先将缠绕第二圈的开始处压住第一圈的一半左右，并按此方式依次缠绕至交接处，完成一个分支部分的宇航适用布缠绕操作，其余分支部分按照上述步骤缠绕上宇航适用布。
同样，在对主缆部分缠绕宇航适用布时，取适当宽度的宇航适用布，在宇航适用布的开头处沾一段宇航适用胶带，用宇航适用胶带先带一段宇航适用布。在其中一端的分支部分与主缆部分的结合处，将一端的两个分支光缆用宇航适用布先以上述倾斜角度进行缠绕压住分支光缆的宇航适用布，并缠绕在一起，并按此方式依次缠绕至另一端的分支部分结合处，将另一端分支部分的两个带宇航适用胶带和宇航适用布的分支光缆缠绕在一起形成第一圈适用布层，同样地，在缠绕完第一圈适用布层后，缠绕第二圈时，应先将缠绕第二圈的开始处压住第一圈适用布层的一半左右，从而完成对整个主缆部分的宇航适用布缠绕操作。
如图5所示，在一些实施例中，S500按照如下两个步骤进行：
S501在尾套后端使用锦丝线进行捆扎；
S502在主缆部分和位于两侧的若干个分支部分的交接处使用锦丝线进行捆扎。
其中，S501和S502步骤均按照如下步骤进行：
S5001截取数根锦丝线，并成一根捆扎线；
S5002将捆扎线一端折叠成一个U型圈，并放置在应捆扎的部位，使得捆扎线短的一端露出一段作为拉紧部分；
S5003将U型圈另一端长的一端作为牵引部分沿着需捆扎部位缠绕，每缠绕一圈，在缠绕下一圈时，需要紧紧地贴住上一圈的线至缠绕整个捆扎部位的宽度；
S5004将剩下的牵引部分穿过U型孔，按住穿孔位置，抽动拉紧部分至无法抽动；
S5005调整捆扎线的拉紧部分和牵引部分的端头长度。
请参阅图6，为本发明宇航用抗弯曲加固光缆组件的结构示意图，宇航用抗弯曲加固光缆组件为采用上述抗弯曲加固方法进行加固形成的光缆组件结构，包括主缆部分1和位于两侧的若干个分支部分2，分支部分2的端部依次连接有金属的尾套3和光纤连接器4，主缆部分1和位于两侧的若干个分支部分2上依次覆盖有若干层宇航适用胶带层5、若干层宇航适用布层6，尾套3的端部、主缆部分1与位于两侧的若干个分支部分2的交接处均捆扎有若干层锦丝线圈7，宇航适用胶带层5和宇航适用布层6的双层缠绕结构，能够在不改变当前宇航用光缆结构的基础上，提高光缆的抗弯曲能力，优化了光缆组件的结构形式。
请参阅图7，为本发明宇航用光缆组件的加固试验验证方法的流程图，宇航用光缆组件的加固试验验证方法，用于对上述的宇航用抗弯曲加固光缆组件进行加固试验，包括：
步骤1，进行插入损耗试验，插入损耗试验按GJB 915A-1997方法进行，用插损/回损测试仪测量连接器插入损耗，此为现有技术，这里不做过多阐述，插入损耗是反映光缆组件的一个重要指标，其指标大小直接反映光纤中的光信号通过光缆组件之后，其输出光功率相对于输入光功率的分贝数，一般要求越小越好。
步骤2，进行力学验证试验，从力学试验结果分析，光缆组件在力学环境条件下进行的光不连续性测试，光不连续性测试是反映光缆组件的另一个重要指标，其指标是在力学状态下反映光纤中的光信号在测试持续时间1μm情况下，光信号强度变化范围有无超过0.5dB的现象。进行力学验证试验包括进行正弦振动试验和随机振动试验，正弦振动试验和随机振动试验均为现有技术，这里不做详细阐述。
步骤3，进行光缆封口处弯曲试验，光缆封口处弯曲试验是反映光缆组件的抗弯曲性能的重要指标，其指标是考察光缆与连接器的尾罩连接是否松动、脱出等现象。
步骤4，进行配接试验，配接试验是反映光缆组件的互换性的重要试验，其目的是检测光缆组件在加固后，其与光模块的配接是否有影响。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，包括以下步骤： S100制作宇航用光缆组件，所述宇航用光缆组件具备主缆部分和位于两侧的若干个分支部分； S300使用数层宇航适用胶带将宇航用光缆组件绕满； S400使用数层宇航适用布将宇航用光缆组件绕满；S500在宇航用光缆组件上捆扎数根锦丝线进行锁止。
2.根据权利要求1所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述分支部分的端部依次连接有金属的尾套和光纤连接器。
3.根据权利要求2所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S100与所述S300步骤之间还包括如下步骤：S200拉直从尾套后端伸出的部分光缆至各分支部分的光缆互相平行。
4.根据权利要求3所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S300按照如下步骤进行： S301使用宇航适用胶带将全部所述分支部分分别缠绕若干圈； S302使用宇航适用胶带将所述主缆部分缠绕若干圈。
5.根据权利要求4所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S400按照如下步骤进行： S401使用宇航适用布缠绕在所述若干个分支部分的若干圈宇航适用胶带上； S402使用宇航适用布缠绕在所述主缆部分的若干圈宇航适用胶带上。
6.根据权利要求5所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S301、S302、S401、S402步骤中均采用倾斜旋转式缠绕方案缠绕若干圈，所述倾斜旋转式缠绕方案为将宇航适用胶带或宇航适用布以一倾斜角度从一端向另一端进行旋转式缠绕，且下一圈的缠绕初始点处于上一圈的一半位置处，下一圈与上一圈部分重合，所述倾斜角度为与光缆水平排列时的轴线方向呈一锐角角度方向。
7.根据权利要求5所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S500按照如下步骤进行： S501在所述尾套后端使用锦丝线进行捆扎； S502在所述主缆部分和位于两侧的所述若干个分支部分的交接处使用锦丝线进行捆扎。
8.根据权利要求7所述的宇航用光缆组件抗弯曲加固方法，其特征在于，所述S501和S502步骤均按照如下步骤进行： S5001截取数根锦丝线，并成一根捆扎线； S5002将捆扎线一端折叠成一个U型圈，并放置在应捆扎的部位，使得捆扎线短的一端露出作为拉紧部分；S5003将U型圈另一端长的一端作为牵引部分沿着需捆扎部位缠绕，每缠绕一圈，在缠绕下一圈时，需要紧紧地贴住上一圈的线至缠绕整个捆扎部位的宽度； S5004将剩下的牵引部分穿过U型孔，按住穿孔位置，抽动拉紧部分至无法抽动； S5005调整捆扎线的拉紧部分和牵引部分的端头长度。
9.宇航用抗弯曲加固光缆组件，包括主缆部分和位于两侧的若干个分支部分，所述分支部分的端部依次连接有金属的尾套和光纤连接器，其特征在于，所述主缆部分和位于两侧的若干个分支部分上依次覆盖有若干层宇航适用胶带层、若干层宇航适用布层，所述尾套端部、所述主缆部分与位于两侧的若干个分支部分的交接处均捆扎有若干层锦丝线圈。
10.宇航用光缆组件的加固试验验证方法，用于对权利要求9所述的宇航用抗弯曲加固光缆组件进行加固试验，包括如下步骤： 进行插入损耗试验； 进行力学验证试验； 进行光缆封口处弯曲试验； 进行配接试验， 其中，所述进行力学验证试验包括进行正弦振动试验和随机振动试验。
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