DE3129962C2

DE3129962C2 - Biegsames elektrisches Kabel für die Signalübertragung zwischen einer Leitstelle und einem sich schnell bewegenden Flugkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3129962C2
Application number: DE19813129962
Authority: DE
Inventors: Siegfried 5800 Hagen Pfahl
Original assignee: Heermann 5800 Hagen De GmbH
Current assignee: Heermann 5800 Hagen De GmbH
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3129962A1

Abstract

Elektrisches Kabel und Verfahren zu seiner Herstellung für die Signalübertragung zwischen einer ortsfesten oder beweglichen Leitstelle und einem sich bewegenden Flugkörper, dessen elektrische Leiter in einem von einer Umspinnung zusammengehaltenen Zugorgan mittig eingebettet sind. Das aus vielen Einzelfäden bestehende Zugorgan ist in einzelne Tragfädenbündel aufgeteilt, von denen ein Tragfädenbün- del - bereits vor dem Zusammenfügen und Umspinnen des Kabels - mit den elektrischen Leitern verklebt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames elektrisches Kabel für die Signalübertragung zwischen einer Leitstelle und einem sich schnell bewegenden Flugkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Biegsame elektrische Kabel der hier infrage stehenden Art sind beispielsweise aus der DE-PS 17 65 133 bekannt. Dort sind zwei parallel geführte, lackisolierte Kupferdrähte miteinander verklebt und in dem zu mindestens drei einzelnen Tragfädenbündeln zusammengefaßten Tragfäden aus Polyester des von einer zweilagigen, im Gegenschlag aufgebrachten Umspinnung aus Naturseide gehaltenen Zugorgans mittig geführt.

Derartige Kabel ermöglichen die Signalübertragung auf sich bewegende Flugkörper bis zu Geschwindigkeiten von etwa 260 m/sec und bis zu Reichweiten von etwa 4000 m. Solch hohe Anforderungen an die Belastungsfähigkeit derartiger Kabel bringen es mit sich, daß die Materialauswahl für deren Fertigung und die Materialkontrolle äußerst kritisch ist. So bereitet beispielsweise die Auswahl der für die Umspinnung benötigten Naturseide große Schwierigkeiten, da diese als Naturprodukt in ihren Eigenschaften starken Schwankungen unterliegt. Auch wird es immer schv/ieriger, Naturseide zu beschaffen. Es besteht daher seit langem der Wunsch, die Naturseide durch sogenannte Kunst- oder Kupferseide zu ersetzen. Solche Kunstseidenfasern lassen sich mit stets gleichen Eigenschaften herstellen und stehen in beliebiger Menge jederzeit zur Verfügung. Problematisch ist aber die Auswahl und Anpassung der weiteren Materialien, da diese ebenfalls notwendigen Tragfasern hinsichtlich Reißlänge, Elastizität, Bruchdehnung und Ausdehnungskoeffizienten in geeigneten Verhältnissen zueinander stehen müssen. Ferner besteht die

ίο Forderung nach größeren Abspulgeschwindigkeiten und höheren Reichweiten, so daß Fasern mit möglichst großen Reißlängen notwendig werden. Schließlich bereitet die Verarbeitung solcher Fasern in Verbindung mit den in aller Regel lackisolierten Kupferleitern mit

einem Durchmesser in der Größenordnung von ca. 0,07 mm und einer Bruchdehnung von gleich oder größer als 25% große Schwierigkeiten. Diese müssen, um gleichmäßige elektrische Eigenschaften über die gesamte Länge einer solchen sogenannten Lenksignal-

Leitung zu erzielen, stets eine möglichst gleiche geometrische Zuordnung zu den Tragfäden und der Umspinnung aufweisen, wobei durch diese Zuordnung auch die Abspuleigenschaften der Lenksignal-Leitung von der im zu lenkenden Flugkörper befindlichen Lenkdrahtspule stark beeinflußt werden. Hieraus ergibt sich, daß eine Vielzahl sich zum Teil einander widersprechender Forderungen zu erfüllen sind.

Durch die DE-OS 27 06 385 ist es bekanntgeworden, für solche Kabel Tragfädenbündel aus aromatischem Polyamid zu verwenden. Die Tragfädenbündel und die elektrischen Leiter wurden aber dort durch einen Oberzug aus Acrylharz zusammengehalten. Dies erfordert jedoch einen besonderen Abstandshalter zum Parallelführen der elektrischen Leiter und vor dem Aufbringen

des Oberzuges eine zusätzlich lose Umspinnung von Tragfaden und elektrischem Leiter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein biegsames elektrisches Kabel zu schaffen, dessen Aufbau und Ausbildung es ermöglicht, ohne die Verwendung von Naturseidenfasem zu noch größeren Reichweiten und höheren Abspulgeschwindigkeiten zu gelangen, wobei trotz größerer Kabellänge die Gleichmäßigkeit der geometrischen Zuordnung von elektrischen Leitern, Tragfäden und Umspinnung über die Kabellänge nicht beeinträchtigt, sondern noch verbessert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentan-Sprüche 2 und 3 beschrieben.

Das Kabel nach der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die Verwendung von Fasern aus aromatischem Polyamid (organische Xramidfasern) als Tragfäden kann deren günstiges Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht für die Erhöhung der spezifischen Festigkeit und damit der Reißlänge des beweglichen Kabels voll ausgenutzt werden. Infolge des Kunstgriffes der Verklebung der elektrischen Leiter mit einem der Tragfädenbündel vor der Zusammenführung mit den restlichen Tragfädenbündeln und deren Umspinnung wird einerseits die die Herstellung des Kabels behindernde große Dehnungsfähigkeit von Kupfer auf ein brauchbares Maß zurückgeführt und andererseits sichergestellt, daß die Tragfäden beim Umspinnen mit einer erhöhten Spannung zugeführt werden können. Dies führt zu dem weiteren Vorteil, daß die mit einem Tragfädenbündel verklebten elektrischen Leiter beim mit ca. 1200 U/min erfolgenden Umspinnen von den an

den Leitern stärker als an den Polyamidfäden wirkenden Zentrifugalkräften nicht nach außen geschleudert werden können. Auf diese Weise läßt sich ein mittiges Einbetten der elektrischen Leiter in das Zugorgan auf die gesamte Kabellänge auch bei großen Kabellängen leichter und besser als bisher erzielen. Die Temperaturbeständigkeit der Polyamidfasern wird ebenfalls auf das Kabel übertragen. Schließlich können erstmals für die Umspinnung Fäden aus Kupferkunstseide verwendet werden, so da£ auf Naturseide be:i der Herstellung solcher Kabel erstmals völlig verzichtet werden kann. Damit werden sowohl eine Verkleinerung des Durchmessers des Kabels oder bei gleichem Durchmesser eine Vergrößerung der Anzahl der Tragfäden und damit größere Längeneinheiten möglich, als auch die Herstellung solcher Kabel mit stets reproduzierbaren Eigenschaften wesentlich erleichtert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 das Kabel gemäß der Erfindung im Einsatz,

F i g. 2 in stark vergrößertem Maßstab den Aufbau des Kabels gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung,

Fig.3 ein stark vergrößertes Schliffbild senkrecht zur Längsachse dei Kabels gemäß F i g. 2,

F i g. 4 und 4a (ine Einrichtung zur Herstellung des Kabels gemäß den F i g. 2 und 3 und

Fig.5 in stark vergrößertem Maßstab eine Führungsplatte der Einrichtung gemäß F i g. 4 in Draufsicht

In F i g. 1 ist mit 10 ein rückstoßgetriebener Flugkörper bezeichnet, dem von einer Leitstelle 1 aus Lenksignale über ein Leitstelle und Flugkörper miteinander verbindendes, biegsames, elektrisches Kabel 12 zugeleitet werden.

Das Kabel 12 besteht aus zwei aus möglichst reinem Elektrolytkupfer hoher Bruchdehnung — gleich oder größer 25% — hergestellten elektrischen Leiterdrähten 14 mit einem Durchmesser von etwa 0,07 mm. Vor ihrer Umspinnung erhalten die blanken Kupferleiter 14 vermittels eines an sich bekannten Lackierverfahrens jeweils eine Isolierung 15, wobei das Aufbringen des Lakkes in mehreren Schichten erfolgt, bis eine Lackzunahme von etwa 24 bis 30 μ erreicht ist Nach der Aushärtung der Isolierung 15 werden die einzelnen Kupferleiter 14 in einem weiteren Arbeitsgang mit Hilfe des selben Lackes, aus dem die Isolierung 15 besteht, miteinander parallel verklebt, so daß sie die in F i g. 2 dargestellte Form annehmen.

Wie die F i g. 2 Und 3 zeigen, befinden sich die miteinander parallel verklebten Kupferleiter 14 mittig in einer aus π parallelliegenden aromatischen Polyamidfasern bestehenden Tragfädenbündelung 16. Die aus der Tragfädenbündelung 16 und den Kupferleitern 14 besiehende Bündelung ist mit einer gegenläufigen Umspinnung 18, 18a verschen, entsprechend aus Kupferkunstseide der Aufmachung 80er 1 fach; vgl. DIN 60 001, Blatt 1 und 2.

Um die mittige Lage der parallel verklebten Kupferleiter innerhalb der Tragfädenbündelung 16 über die gesamte Kabellänge zu erzielen, ist die Tragfädenbündelung vor ihrer Umspinnung in mindestens vier gleich große Tragfädenbündel 16a, 166, 16c und 16c/ aufgeteilt worden, von denen jedes einen Durchmesser von etwa 14 μ aufweisende Tragfädenbündel beispielsweise aus 70 Elementarfasern besteht, die sich auf Spulen 20, 21, 22 und 23 befinden; -gl. F i g. 4.

Das vierte Tragfädenbündel 16c/ wird vor dem Aufbringen auf die Spule 2J. vgl. F i g. 4, in einem besonderen Verfahrensschritt in herkömmlicher Weise mit den bereits miteinander parallel verklebten Kupferleitungen 14 verklebt, so daß die Kupferleiter und das Tragfadenbündel die in den Fig.2 und 3 dargestellte Quersclinittsform einnehmen. Bei diesem Verkleben ist darauf zu echten, daß ein bei Raumtemperatur trocknender Kleber verwendet wird, um zu verhindern, daß die Kupferleiter gegenüber den Tragfäden des Tragfädenbündels 16t/ infolge ihres großen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten weglaufen und dabei die Klebeverbindung zwischen diesen und dem Tragfädenbündel zerstören. Nach der Aushärtung wird das mit den Kupferleitern verklebte Tragfädenbündel auf die bereits genannte Spule 23 aufgebracht

Die Herstellung der biegsamen Litze erfolgt mittels Drahtumspinner der in Fig.4 dargestellten Art. Wie dieser Figur femer zu entnehmen ist, werden die von den Spulen 20 bis 23 abgezogenen, Tragfädenbündel über eine Lochplatte 24 vorsortiert und dem ersten Drahtumspinner zugeführt Dieser Drahtumspinner besteht aus einer feststehenden Achv 25, auf der eine einen sogenannten Flieger 26 tragende Hülse 27 drehbar gelagert ist, die über eine Riemenscheibe 28 in hier nicht dargestellter Weise antreibbar ist. Auf der Hülse 27 ist mitteis einer Federbuchse 29 eine aus Kupterseidenfäden der Aufmachung 80er lfach gewickelte Spule 30 gelagert die über ein auf einer Scheibe 31 angreifendes, nicht dargestelltes Bremsband abgebremst wird. Mit dem Flieger ist ein eine Bohrung 32 aufweisender sogenannter Spinnwinkel 33 fest verbunden, der mit einem Fadenführer 34 den eigentlichen Spinnkopf bildet

Die feststehende Achse 25 weist eine durchgehende axiale Bohrung 35 auf, die am in bezug auf F i g. 4 oberen Ende eine Führungsplatte 36, vgl. auch F i g. 5, trägt.

Die feststehende Führungsolatte ist mit einer zentralen Öffnung 38 und mit um 120° gegeneinander versetzten Öffnungen 40,41 und 42 versehen.

Mittels der Führungsplatte 36 werden die über die Bohrung 35 vorsortiert zugeführten Tragfädenbündel 16a, 16b und 16c in bezug auf die parallel verklebten, ebenfalls durch die Bohrung 35 zugeführten Leiterdrähte A so geführt, daß die Tragfädenbündel auf einem engen Kreisbogen um 120° versetzt die zentrisch zugeführten, mit dem Tragfädenbündel 16d verklebten Kupferleiter umgeben und beim Einziehen in die Bohrung 32 die Kupferleiter symmetrisch umschließen. Die relative Lage von Tragfädenbündel und Kupferleiter wird unmittelbar danach durch eine erste Lage 18a der Umspinnung 18 fixiert, die von dem sich an die feststehende Führungsplatte 36 anschließenden, im Uhrzeigersinne angetriebenen Spinnkopf erzeugt wird.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung entspricht einem sogenannten Gleitlager-Draht-Umspinner bekann'ir Bauart, bei dem cie feststehende Achse 25 als Führungsglied für die dem Spinnkopf zuzuführende, die mit dem Tragfäder.bündel 16c/parallel verkiebten Kupferleiter mittig enthaltende Tragfädenbündelung dient, wobei die mittige Lage der parallel verklebten Kupferleiter durch die Führungsplatte 36 erzwungen wird.
Während die Tragfädenbündel von ihren Spulen lediglich über Umlenkrollen 50, 51 und 52 abgezogen werden, ist den mit dem Tragfädenbündel 16c/verklebten Kupferleitern eine zusätzliche Bremse 53 zugeordnet, die eine Bremskraft von etwa 40 g erzeugt.
Die zweite Lage der gegenläufigen Umspinnung 18 wird mit Hilfe eines entsprechenden, in Fig.4a nur mit seinem im Gegenuhrzeigersinne angetriebenen Spinnwinkel 54 dargestellten weiteren Draht-Umspinner be-

kannter Bauart erzeugt. Die diesen Draht-Umspinner verlassende fertige Litze 12 wird auf eine hier nicht dargestellte Spule aufgewickelt.

Die IVtittigkeit der Anordnung der Kupferleiter 14 in der Triigfädenbündelung 16 wird um so besser, je gcringer der Abstand zwischen Führungsplatte 36 und Spinnwinkel 33 des Spinnkopfes gewählt ist und mindestens im ersten Draht-Umspinner ein vertikaler Einlauf von Tragfädenbündeln und parallel verklebten Kupferlcitern erfolgt.

Als aromatische Polyamidfasern finden beispielsweise unter dem Handelsnamen »Kevlar49« bekannte Fasern Verwendung, die eine Zugfestigkeit von 2650 N/ mm², einen Ε-Modul von 127 500 N/mm², eine Dichte von 1,44 g/cm² und eine Bruchdehnung von 2,4% aufweisen.

Als Kupferseide finden zum Beispiel bekannte Kupferkunstseiden nach »Reutlinger Fasertafel« mit folgenden Hi^wHschuflci* Vcrwcid«"*¹" Hlss's^ita'STS'^ ^Z^-40-60,^BReißfestigkeit: N/H 20-45. P: 15-20. "

Als bei Raumtemperatur trocknender Lack wird vorzugsweise ein unter der Handelsbezeichnung Lesonal bekannter PVC-Lack verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30

40

45

50

55

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Claims

Patentansprüche:

1. Biegsames elektrisches Kabel für die Signalübertragung zwischen einer Leitstelle und einem sich schnell bewegenden Flugkörper, bestehend aus mindestens einem, vorzugsweise zwei parallel geführten, lackisolierten elektrischen Leitern, die in einem aus einzelnen Tragfädenbündeln aus vielen dünnen Einzelfäden aus aromatischen Polyamidfasern gebildeten Zugorgan über dessen Gesamtlänge mittig eingebettet sind, das von einer zweilagigen. im Gegenschlag aufgebrachten Umspinnung umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß vier Tragfädenbündel (16a bis i6d) aus π parallel liegenden Fasern vorgesehen sind, daß mindestens ein Tragfädenbündel parallel zu den elektrischen Leitern liegt und mit diesen verklebt ist, und daß die Umspinnung aus Kupfer-Kunstseide besteht, die eine Aufmachung von 80er lfach aufweist

2. Verfahtea zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die lackisolierten und miteinander verklebten elektrischen Leiter mit mindestens einem Tragfädenbündel parallel zueinanderliegend verklebt werden; daß mindestens drei weitere Tragfädenbündel auf einem engen Kreisbogen um 120° gegeneinander versetzt symmetrisch auf das senkrecht geführte, mittig liegende, verklebte Leiter-Tragfädenbündel geführt und mit zwei hintereinander geschalteten Spinnvorgängen mit gleichen Umspinnungswinkel bei unterschiedlicher Drehrichtung umsponnen werden, wobei das senkrecht geführte verleibte Leiter-Tragfädenbündel mit einer Bremskraft vor. 10 N zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verkleben der vorher lackisolierten elektrischen Leiter mit einem Tragfädenbündel ein bei Raumtemperatur trocknender Kleber verwendet wird.