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Biegsame elektrische Litze oder Kabel für die Signalübertragung zwischen
einer Leitstelle und einem sich bewegenden Flugkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine biegsame elektrische Litze oder ein elektrisches
Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Biegsame elektrische Litzen oder Kabel der hier in Frage stehenden
Art sind beispielsweise aus der DE-PS 17 65 133 bekannt. Dort sind zwei parallelgeführte
lackisolierte Kupferdrähte miteinander verklebt und in dem zu mindestens drei einzelnen
Tragfädenbündeln zusammengefaßten Tragfäden aus Polyester des von einer aus Naturseide
bestehenden Umspinnung gehaltenen Zugorgan mittig geführt. Derartige Leiter ermöglichen
die Signalübertragung auf sich bewegende Flugkörper bis zu Geschwindigkeiten von
etwa 260 m/sec und bis zu Reichweiten von etwa. 4000 m.
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Aus flugtechnischen Gründen muß der Leitervorrat für die Signalübertragung
im Flugkörper in Form einer oder mehrerer Spulen mitgeführt werden. Die statischen
und dynamischen Belastungen des Leiters beim Abspulen während des Fluges sind bei
den gewünschten Fluggeschwindigkeiten und Reichweiten groß und sollten, abgesehen
von den stark unterschiedlichen Belastungen während der Start-und Marschphase, während
der Flugzeit möglichst reproduzierbar konstant bleiben.
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Hierzu müssen die einzelnen Windungen der eine Vielzahl von Windungslagen
aufweisenden Spulen bei deren Herstellung, also beim Wickeln, miteinander derart
verklebt werden, daR neben einer gleichmäßigen Verklebung für jede Windung möglichst
gleiche Klebekräfte, abgesehen von den erwähnten Unterschieden für die Start-und
Marschphase des Flugkörpers, vorhanden sind. Fehler bei der Fertigung solcher Spulen
haben auf die Abspuleigenschaften der Spulen bei ihrem Einsatz in den Flugkörpern
unmittelbaren Einfluß. Sowohl ungleichmäßige als auch fehlende Verklebung führen
beispielsweise zum Abzug von mehreren Lagen gleichzeitig, was beim Abspulen während
des Fluges zur sogenannten Kinkenbildung an den elektrischen Leitern führt; solche
Kinken brechen aber erfahrungsgemäß beim nächsten Belastungsstoß, so daß die Nachrichtenverbindung
unterbrochen wird. Ferner sind. solche abgezogenen Lagenbündel in besonderem Maße
den mechanischen und thermischen Belastungen sowohl beim Start als auch beim sogenannten
Marsch derartiger Flugkörper ausgesetzt, der in aller Regel durch einen heißen Gasstrahl
angetrieben wird. Ein solcher Flugkörper muß bekanntlich in der Startphase von der
Geschwindigkeit Null auf seine Marschgeschwindigkeit beschleunigt werden; damit
ist das Kabel einmal durch das rasche Anwachsen der Abspulgeschwindigkeit sehr stark
dynamisch und andererseits durch die unmittelbare Nähe des Gasstrahles thermisch
belastet. Während der Marschphase wird das Kabel in unkontrollierbarer Weise von
heißen Partikeln-beaufschlagt, die sich von einem stets vorhandenen, mit dem Flugkörper
verbundenen Leuchtsatz lösen. Die Wirkung dieser Partikel ist beim Auftreffen auf
abgezogene Lagenbündel besonders verheerend, ganz abgesehen davon, daß Lagenbündel
infolge ihrer größeren Oberfläche leichter getroffen werden können als eine birnenförmig
sich streckende abgezogene Einzelwindung des Kabels.
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Während bei der Herstellung der Leiter die einzelnen Fertigungsschritte
durch geeignete Meßverfahren und -Einrichtungen über wacht und damit reproduzierbare
Werte eingehalten werden können,
ist dies beim Wickeln der Spulen
bisher schlecht oder nicht möglich, da bei einer Prüfung der tatsächlich vorhandenen
Klebekraft zwischen den einzelnen Windungen diese von der Spule abgezogen werden
müssen, die Spule also zerstört wird. Es kann also die Fertigung solcher Spulen
nur stichprobenartig überwacht werden, wodurch lediglich Fehlertrends erfaßt werden
können. Um eine möglichst gleichmäßige Abspuleigenschaften aufweisende Spule herzustelle,
bedarf es daher hoher Kunstfertigkeit des oder der Wicklerin an der Wickelmaschine.
Ein solcher Zustand widerspricht nicht nur allen modernen Fertigungsmethoden, er
wird mit der Zeit unbezahlbar.
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Ein weiterer Unsicherheitsfaktor ist die Beschaffenheit der Naturseidenfasern,
deren spezifischen Eigenschaften stark schwanken und daher hinsichtlich des Tränkungsvermögens
und damit der Klebekraft von Charge zu Charge variieren.
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Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an einer einfacher als bisher
erzielbaren, besseren und gleichmäßigeren Verklebung der Windungen solcher im allgemeinen
als sogenannte Lenkdrahtspulen bezeichneter Spulen aus- faserumsponnenen biegsamen
Kabeln oder Litzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten biegsamen
Litzen oder Kabel der eingangs genannten Art zu verbessern sowie ein Verfahren zu
schaffen, mit dem solche Litzen herstellbar sind, die sich einfacher und besser
in reproduzierbarer Weise beim Wickeln der sogenannten Lenkdrahtspulen verkleben
lassen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Gefahr der Zerstörung der
Leiterdrähte durch ausgestoßene Feststoffpartikel und durch Wärmeeinwirkung mittels
einfacher Maßnahmen zu verringern.
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Diese Aufgabe ist für solche Litzen gemäß der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und für
das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 ge-löst.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch das erfindungsgemäße Lackieren der Umspinnung und das sofortige
darauffolgende schockartige Austreiben der Lösungsmittel wird eine glatte Lackschicht
auf der Oberfläche der Umspinnung erzielt. Der aufgebrachte Lack hat nämlich keine
Zeit zum Eindringen in die Umspinnung oder gar zum Eindringen zwischen Umspinnung
und Tragfäden, sondern härtet sofort nach dem Aufbringen aus. Hierbei spielen Unregelmäßigkeiten
in der Beschaffenheit der Naturseide, die für die Umspinnung benutzt werden muß,
keine besondere Rolle, da ihr Einfluß z.B. auf das Tränkvermögen durch einfache
Versuche vorher ermittelbar und daher zu berücksichtigen ist.
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Eine solche Litze läßt sich - wie Versuche gezeigt haben - hervorragend
in reproduzierbarer Weise beim darauffolgenden Wickeln windungsweise verkleben,
da in im voraus festlegbarer Weise und Umfang Klebemittel aufbringbar ist, durch
das lediglich die auf der Umspinnung festhaftenden Schutzschichten nebeneinanderliegender
Windungslagen mit stets gleicher Klebekraft miteinander verbunden werden.
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Damit wird erstmals eine automatisierte Serienfertigung von solchen
Lenkdrahtspulen mit stets gleichen Eigenschaften möglich, was sich sowohl auf den
Preis als auch auf die Zuverlässigkeit der damit bestückten Flugkörper hervorragend
günstig auswirkt.
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Die zweite Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
daß die Umspinnung im besonderen Maße-gegenüber insbesondere vom Leuchtsatz stammenden
Partikeln geschützt ist, die oft nicht nur die Umspinnung, sondern auch die Tragfäden
bis zu den elektrischen Leitern durchschlagen oder abbrennen.
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Während also die außenliegende Schutzschicht mit glatter Oberfläche
lediglich die Aufgabe hat, bei der Herstellung der Lenkdrahtspulen eine gleichmäßig
reproduzierbare, stets gleiche Klebekräfte
aufweisende Verklebung
der einzelnen Windungen sicherzustellen, hat die darunterliegende Schutzschicht
die Aufgabe, die Umspinnung samt den Tragfäden und die elektrischen Leiter besser
vor der mechanischen und thermischen Belastung durch ausgestoßene Partikel insbesondere
des Leuchtsatzes zu schützen. Auch bei der Herstellung dieser Schutzschicht ist
das erfindungsgemäße Verfahren der Aufbringung des Lackes und des sofortigen schockartigen
Austreibens des Lösungsmittels von großem Vorteil, da hier ebenfalls das Eindringen
des Backlackes in die Umspinnung und in die Tragfädenbündel vermieden wird. Wie
Versuche gezeigt haben, wird eine solche Litze bei mit Backlack in bisher bekannter
Weise verklebter Umspinnung und verklebten Tragfäden insbesondere bei kalten Temperaturen
hart und steif, so daß ein gleichmäßiges Abspulen nicht mehr gewährleistet ist,
was bis zum Brechen der Litze führen kann.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung mehr
oder minder schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 die Litze im Flugbetrieb, Figur 2 in stark vergrößertem Maßstab den Aufbau
der Litze in perspektivischer Darstellung, Figur 3 ein stark vergrößertes Schliffbild
senkrecht zur Längsachse der Litze gemäß Figur 2, Figur 4 ein stark vergrößertes
Schliffbild einer zweiten Ausführungsform der Litze nach Figur 2, Figur 5 die Prinzipanordnung
einer Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung zur Herstellung der Schutzschicht gemäß
der Erfindung, und Figur 6 die Prinzipanordnung einer Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung
zur Herstellung beider erfindungsgemäßen-Schutzschichten.
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In Figur 1 ist mit 10 ein ruckstoßgetriebener Flugkörper bezeichnet,
dem von einer ortsfesten oder fahrbaren, d.h. beweglichen Leitstelle 11 aus Lenksignale
über ein Leitstelle und Flugkörper miteinander verbindendes biegsames elektrisches
Kabel 12 zugeleitet werden.
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Das Kabel 12 besteht aus zwei aus möglichst reinem Elektrolytkupfer
hoher Bruchdehnung - gleich oder größer als 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 Lackes in mehreren Schichten erfolgt, bis
eine Lackzunahme von etwa 24 bis 30/u 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 Figur 2 dargestellte Form annehmen.
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Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, befinden sich die miteinander parallel
verklebten Kupferleiter 14 mittig in einer aus n parallelliegenden Polyesterfasern
bestehenden Tragfädenbündelung 16. Die aus der Tragfädenbündelung 16 und den Kupferleitern
14 bestehende Bündelung ist mit einer gegenläufigen Umspinnung 18, 18a versehen,
bestehend aus Naturseide der Aufmachung 4 . 13/15 den.
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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 drei gleich große Tragfädenbündel 16a, 16b und
16c aufgeteilt worden, von denen jedes einen Durchmesser von etwa 14 1u aufweisende
Tragfädenbündel beispielsweise aus 70 Elementarfasern besteht.
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Die Herstellung der Litze erfolgt beispielsweise in der in der DE-PS
17 65 133 beschriebenen Weise.
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Für das Aufbringen der Schutzschicht 20 dient eine in Figur 5 schematisch
dargestellte Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung 30.
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Diese besteht aus einem Durchlaufofen 31, dem Je ein die Litze führendes
Umlenkrad 32 und 33 vor- bzw. nachgeschaltet ist, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel
sechs sogenannte Durchzüge für die Litze 12 vorgesehen sind. Die mit der Schutzschicht
zu versehende Litze 12 wird von einer Ablaufspule 35 über eine Umlenkrolle 36 abgezogen
und nach mehrfachem, also sechsfachem Durchlauf durch den Durchlaufofen auf der
Auflaufspule 37 wieder aufgewickelt. Ein von einer hier nicht dargestellten Dosierpumpe
mit Lack versorgter Lackgeber 38 üblicher Bauart ist dem zweiten und dritten Durchzug
zugeordnet.
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Ist die mit der Gesamtlänge der jeweils für eine Lenkdrahtspule benötigten
Litze versehene Ablaufspule aufgesteckt, wird die Litze über die Umlenkräder 32
und 33 in sechs Durchzügen durch den Durchlaufofen bis zur Auflaufspule 37 geführt,
der Lackgeber 38 betriebsbereit gefüllt und die Drahtzugspannung eingestellt. Daraufhin
ist nach Aufheizen des Durchlaufofens auf +50 bis +1500C, vorzugsweise +i500C, der
ebenfalls nicht dargestellte Antriebsmotor einzuschalten und derart einzuregeln,
daß eine Abzugsgeschwindigkeit von ca. 15 bis 30 m/min, vorzugsweise 20 m/min, sich
einstellt.
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Die Litze wird dabei während des ersten Durchzuges auf ca. +50 bis
+10000 aufgeheizt, ehe sie beim zweiten Durchzug durch den Lackgeber 38 mit Lack
beschichtet wird. Da sie nach dem Durchlaufen des Lackgebers sofort den Durchlaufofen
erreicht, erfolgt dort eine Aushärtung des aufgebrachten Lackes bei einer Temperatur
von 0 ca. +100 bis +150 0 unter schockartigem Ausdampfen des Lösungsmittels des
Lackes. Im dritten Durchzug erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine
zweite Lackierung in der beschriebenen Weise. Nach dem sechsten Durchzug ist die
aufgebrachte Lacks-chicht ausgehärtet und weist eine glatte Oberfläche auf, so daß
die Litze nunmehr auf die Auflaufspule aufgewickelt wird.
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Die Lackierung kann bis maximal fünfmal wiederholt werden. Hierbei
muß aber darauf geachtet werden, daß einmal die vorgesehene Gesamtlackmenge von
ca. 30 bis 35 g Trockengewicht des Lackes pro zu beschichtender Gesamtdrahtlänge
nicht überschritten wird und zum anderen keine merklichen Lösungsmittelreste zurückbleiben,
die der späteren Weiterbearbeitung hinderlich sind. Als PVC-Lack eignet sich besonders
ein unter dem Namen Lesonal-Lack im Handel befindlicher Lack.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen der Schutzschicht
20 und der Umspinnung 18 eine weitere Schutzschicht 21 aus einem sogenannten Backlack
vorhanden, wie dies die Figur 4 zeigt.
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Die Herstellung der Schutzschicht 21 erfolgt in der schon beschriebenen
Verfahrensweise. Wie Figur 6 zeigt, sind dann anstelle von sechs Durchzügen neun
Durchzüge sowie ein weiterer Lackgeber 40 für das Auftragen des Backlackes erforderlich.
Zu beachten ist hierbei, daß erst das Aufbringen der Schutzschicht 21 und dann erst
das Aufbringen der Schutzschicht 20 erfolgt, der Lackgeber 40 ist also dem Lackgeber
38 zeitlich vorgeschaltet. Dies wird dadurch erzielt, daß der Lackgeber 40 dem ersten
und zweiten Durchzug und- der Lackgeber 38 dem siebenten und achten Durchzug zugeordnet
ist.
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Als Lack zur Herstellung der Schutzschicht 20 wird ein im Handel unter
der Bezeichnung Lesonal-Lack erhältlicher PVC-Lack, als Lack zur Herstellung der
Schutzschicht 21 ein Backlack gemäß DIN 46 416, Teil 3, verwendet.