CN114783673B - 运载火箭电缆防水层被动泄压方法 - Google Patents

运载火箭电缆防水层被动泄压方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了运载火箭电缆防水层被动泄压方法，包括以下步骤：S1、电缆网固定；S2、被动泄压定位；S3、泄压面积计算；S4、制作被动泄压件；S5、安装被动泄压件。本发明合理设计防水结构，确定防水结构实施方法，通过对电缆网内外压平衡要求与防水结构的特点确定被动泄压结构参数，通过对工艺的创新，圆满地完成了新一代低温火箭防水结构的设计，实施效果完全满足火箭飞行环境要求。

Description

运载火箭电缆防水层被动泄压方法
技术领域
本发明属于泄压领域，尤其是涉及运载火箭电缆防水层被动泄压方法。
背景技术
在研新一代低温运载火箭主要在我国海南文昌发射场进行发射。发射场气候潮湿、降水量大的地理特点以及低温推进剂加注过程中及加注后箭体表面温度下降，导致箭体周围空气液化形成水流的产品特点，要求箭体结构必须具备良好的防水能力。电缆是运载火箭的神经脉络，承担着信号传输、电量供给、姿态调控等各个方面的任务。因此，隔绝外部水汽，防止冷凝水进入电缆内部是保障运载火箭飞行成功的重要环节。目前，现役低温运载火箭主要采用电缆网外增加防水层的方式进行防水，同时采用特种胶带进行绑扎及收口。考虑到运载火箭的飞行环境，主要存在以下问题：
(1)火箭飞行过程中由于外界大气压的降低，导致防水层内外两侧压差急剧增大，防水层过度膨胀直至破裂，从而导致电缆网防水失效；
(2)火箭飞行过程中由于外界大气压的降低，导致防水层内外两侧压差急剧增大，导致防水层膨胀，从而由于气流扰动带动电缆运动。极易导致火箭分离面、发动机运动部位电缆剐蹭，导致电缆受损，带来飞行隐患；
现有电缆网主要采用手工对电缆防水层吹塑薄膜进行挤压的方法在电缆网防水层封口前进行防水层内部空气的排出。在电缆网上绑扎固定前对防水层沿电缆轴向进行旋转，挤压防水层与电缆网之间的空间，保证防水层与电缆网贴实后用特种胶带绑扎固定。试验表明，将处理完毕的电缆网放入负压环境中后防水层依然会出现膨胀的现象，并不能起到消除防水层膨胀的效果，同时，人工挤压的方法导致电缆网存在由于受外力而发生内部结构断裂或短路的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出运载火箭电缆防水层被动泄压方法，合理设计防水结构，确定防水结构实施方法，通过对电缆网内外压平衡要求与防水结构的特点确定被动泄压结构参数，通过对工艺的创新，圆满地完成了新一代低温火箭防水结构的设计，实施效果完全满足火箭飞行环境要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
运载火箭电缆防水层被动泄压方法，包括以下步骤：
S1、电缆网固定；对火箭上的电缆网，通过从插头部位向电缆网套入吹塑薄膜防水套进行防水后；用特种胶带进行绑扎固定，特种胶带是针对航天领域制作出的胶带，具有耐温、强粘性等特点；
S2、被动泄压定位；根据电缆网在火箭上的具体分布，选择涉及火箭分离结构部位的电缆进行标定，作为被动泄压技术实施部位；
S3、泄压面积计算；
防水层长度为L，直径为d，被动泄压件单位面积单位时间内泄气速率为q，试验用被动泄压件总泄气速率为Q，泄压时间为t，泄压面积为S，防水层内部气体百分比为x％，试验内外压差比为0.005MPa，防水层不发生膨胀，则需要满足如下关系式：
泄压速率为：Q＝q·S
根据以上公式可计算得出具体的泄压面积；
S4、制作被动泄压件；根据S3中计算出的泄压面积，作为被动泄压件制作的数据基础。使用冲压机在防水透气膜基材上冲压所需面积的膜片，在膜片上进行背胶处理后成为被动泄压件；
S5、安装被动泄压件；
a、在电缆防水层上用开孔工装开圆孔，圆孔面积与泄压面积相等；
b、清洁双手和防水层的安装表面；
c、将被动泄压件对准安装孔表面，然后将泄压件按压在安装表面边缘之上；粘接时，应以一端先贴和后，在缓压至另一端，以减少气泡产生的机率；然后用力按压，使其有效粘合；增加力度，能够去除气泡，以防水层能接受限度为上限
d、将被动泄压件按压在安装面之后，轻按边缘一周，最后，确保被动泄压件按压后干净及整洁。
进一步的，步骤S1中，用特种胶带按照步长值200mm进行绑扎固定。
进一步的，步骤S2中，火箭分离结构部位包括爆炸螺栓自带电缆、非电传爆导爆索起爆器电缆、安装有分离结构插头的电缆；发动机运动部位。
进一步的，步骤S2中，电缆网在安装过程中转弯半径大于电缆直径的3倍。
进一步的，步骤S2中，通过使用喷码机对涉及火箭分离结构部位的电缆进行标定。
进一步的，步骤S5的a中，开孔后收集剪下的多余物，保证开孔边缘无毛刺，无裂纹。
进一步的，步骤S5的b中；使用酒精清洁安装表面，酒精擦拭后，等待安装表面完全干燥。
进一步的，步骤S5的d中；将被动泄压件按压在安装面之后，轻按边缘的时间为1.5s。
进一步的，被动泄压件包括防水胶层、PUW透气膜；PUW透气膜通过防水胶层粘接至安装孔表面，其中PUW透气膜包括PET层和EPTFE层,使被动泄压件从内向外依次为防水胶层、PET层和EPTFE层，且被动泄压件的厚度不超过0.6mm。
相对于现有技术，本发明所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法具有以下优势：
(1)本发明运载火箭电缆防水层被动泄压方法，利用防水透气膜的结构特点，采用与运载火箭飞行相匹配的计算方式，实现了运载火箭电缆网防水层内外压自动平衡的能力。
(2)本发明运载火箭电缆防水层被动泄压方法，可根据电缆网防水层的基本参数，在选定绑扎步长值的前提下实现被动泄压件的大批量制作，实施方便快捷，提高运载火箭可靠性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例被动泄压件示意图。
附图标记说明：
1、被动泄压件；11、防水胶层；12、PUW透气膜；13、PET层；14、EPTFE层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
运载火箭电缆防水层被动泄压方法，包括以下步骤：
S1、电缆网固定；对火箭上的电缆网，通过从插头部位向电缆网套入吹塑薄膜防水套进行防水后；用特种胶带进行绑扎固定；
例如火箭上对于直径为10mm的电缆，考虑到电缆插头部位直径达50mm，因此选用直径60mm的吹塑薄膜进行防水
S2、被动泄压定位；根据电缆网在火箭上的具体分布，选择涉及火箭分离结构部位的电缆进行标定，作为被动泄压技术实施部位；
S3、泄压面积计算；
防水层长度为L，直径为d，被动泄压件单位面积单位时间内泄气速率为q，试验用被动泄压件总泄气速率为Q，泄压时间为t，泄压面积为S，防水层内部气体百分比为x％，试验内外压差比为0.005MPa，防水层不发生膨胀，则需要满足如下关系式：
泄压速率为：Q＝q·S
根据以上公式可计算得出具体的泄压面积；
S4、制作被动泄压件；根据S3中计算出的泄压面积，作为被动泄压件制作的数据基础。使用冲压机在防水透气膜基材上冲压所需面积的膜片，在膜片上进行背胶处理后成为被动泄压件；
S5、安装被动泄压件；
a、在电缆防水层上用开孔工装开圆孔，圆孔面积与泄压面积相等；
b、清洁双手和防水层的安装表面；
c、将被动泄压件对准安装孔表面，然后将泄压件按压在安装表面边缘之上；粘接时，应以一端先贴和后，在缓压至另一端，以减少气泡产生的机率；然后用力按压，使其有效粘合；增加力度，能够去除气泡，以防水层能接受限度为上限
d、将被动泄压件按压在安装面之后，轻按边缘一周，最后，确保被动泄压件按压后干净及整洁。
优选的，步骤S1中，用特种胶带按照步长值200mm进行绑扎固定，保证密封性。
优选的，步骤S2中，火箭分离结构部位包括爆炸螺栓自带电缆、非电传爆导爆索起爆器电缆、安装有分离结构插头的电缆；发动机运动部位。
优选的，步骤S2中，电缆网在安装过程中转弯半径大于电缆直径的3倍，防止电缆弯曲半径过小导致电缆内部芯线断裂。
优选的，步骤S2中，通过使用喷码机对涉及火箭分离结构部位的电缆进行标定，利用喷码机简单高效，喷印文字清晰，便于后续操作的进行。
优选的，步骤S5的a中，开孔后收集剪下的多余物，保证开孔边缘无毛刺，无裂纹，要对工作环境进行保护，对于高精度的作业这是必须要执行的步骤。
优选的，步骤S5的b中；使用酒精清洁安装表面，酒精擦拭后，等待安装表面完全干燥，等待完成干燥后，避免产生水分，提高防水意识。
优选的，步骤S5的d中；将被动泄压件按压在安装面之后，轻按边缘的时间为1.5s，按压时间在此数字范围左右即可达到作业标准，表面过度按压导致作业失败。
优选的，如图1所示，被动泄压件包括防水胶层、PUW透气膜；PUW透气膜通过防水胶层粘接至安装孔表面，其中PUW透气膜包括PET层和EPTFE层,使被动泄压件从内向外依次为防水胶层、PET层和EPTFE层，且被动泄压件的厚度不超过0.6mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.运载火箭电缆防水层被动泄压方法，包括以下步骤：
S1、防水固定电缆网；
S2、定位被动泄压部位；
S3、计算泄压面积；
防水层长度为L，直径为d，被动泄压件单位面积单位时间内泄气速率为q，试验用被动泄压件总泄气速率为Q，泄压时间为t，泄压面积为S，防水层内部气体百分比为x％，试验内外压差比为0.005MPa，防水层不发生膨胀，则需要满足如下关系式：
泄压速率为：Q＝q·S
根据以上公式可计算得出具体的泄压面积；
S4、制作被动泄压件；
S5、安装被动泄压件。
2.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S1中，用特种胶带按照步长值200mm进行绑扎固定。
3.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S2中，火箭分离结构部位包括爆炸螺栓自带电缆、非电传爆导爆索起爆器电缆、安装有分离结构插头的电缆；发动机运动部位。
4.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S2中，电缆网在安装过程中转弯半径大于电缆直径的3倍。
5.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S2中，通过使用喷码机对涉及火箭分离结构部位的电缆进行标定。
6.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S5的a中，开孔后收集剪下的多余物，保证开孔边缘无毛刺，无裂纹。
7.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S5的b中；使用酒精清洁安装表面，酒精擦拭后，等待安装表面完全干燥。
8.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：步骤S5的d中；将被动泄压件按压在安装面之后，轻按边缘的时间为1.5s。
9.根据权利要求1所述的运载火箭电缆防水层被动泄压方法，其特征在于：被动泄压件包括防水胶层、PUW透气膜；PUW透气膜通过防水胶层粘接至安装孔表面，其中PUW透气膜包括PET层和EPTFE层,使被动泄压件从内向外依次为防水胶层、PET层和EPTFE层，且被动泄压件的厚度不超过0.6mm。
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