DE3129983C2 - Biegsames elektrisches Kabel für die Signalübertragung zwischen einer Leitstelle und einem sich bewegenden Flugkörper und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Elektrisches Kabel und Verfahren zu seiner Herstellung für die Signalübertragung zwischen einer orstfesten oder beweglichen Leitstelle und einem sich bewegenden Flugkörper, dessen elektrische Leiter in einem von einer Umspinnung zusammengehaltenen Zugorgan mittig eingebettet sind. Die Umspinnung ist von einer Schutzschicht aus einem PVC-Lack umgeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames elektrisches Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Kabel ist z. B. aus der DE-AS 16 65 101 bekannt. Es besitzt eine Ziigseele aus zwei miteinander verklebten Glasfaden, an die zwei emaillierte Kupferdrähte einander gegenüberliegend durch eine Verklebung festgelegt sind. Ferner sind weitere parallel zur Zugscclc ungeordnete Glasfaden als sogenannte Fiillfiiden vorgesehen, um ein im Querschnitt kreisförmiges Gebilde zu schaffen, das mittels Polyamid-Fäden umsponnen ist. Auf die Umspinnung ist eine aus Polyvinylchlorid bestehende Isolierschicht aufgebracht, die mit Hilfe einer Düse kalibriert und durch eine Wärmebehandlung plastifiziert wird. Unter Berücksichtigung der relativ starren Glasfaden und der relativ spröden Isolierschicht aus Polyvinylchlorid kann auf diese Isolierschicht gegebenenfalls noch eine äußere Hülle aus Neopren aufgebracht sein, um das Kabel in seiner Handhabung elastischer zu machen, insbesondere das Aufwikkeln des Kabels zu einer Spule zu erleichtern.

Eine weit bessere Handhabung ergibt sich, wenn ein solches Kabel aus zwei parallel geführten lackisolierten und miteinander verklebten Kupferdrähten besteht, die in einem aus zumindesten drei einzelnen Tragfädenbündeln zusammengefaßten Tragfäden aus Polyester bestehenden Zugorgan mittig geführt und dort mittels einer aus Naturseide bestehenden Umspinnung gehalten sind; vgL DE-PS 17 65 133.

Solche Kabel ermöglichen eine von Einwirkungen Dritter ungestörte Signalübertragung auf sich bewegende Flugkörper bis zu Geschwindigkeiten von etwa 260 m/sec und bis zu Reichweiten von etwa 4000 m.

Aus flugtechnischen Gründen muß der Kabelvorrat für die Signalübertragung im Flugkörper in Form einer oder mehrerer Spulen mitgeführt werden. Die statischen und dynamischen Belastungen der Kabel 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. Hierzu müssen die einzelnen Windungen der eine Vielzahl von Windungslagen aufweisenden Spulen bei deren Herstellung, also beim Wickeln, miteinander derart verklebt werden, daß 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 Funkenbildung an den elektrischen Leitern führt; solche Kinken brechen aber erfahrungsgemäß beim nächsten Belastungsstoß, so daß die Nachrichtcnverbindung unterbrochen wird. Ferner sind solche abgezogenen Lagenbündel in besonderem Maße den mechanischen und thermischen Belastungen sowohl beim Start als auch beim sogenannten Matsch 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 gciioffen werden können als eine birnenförmig sich streckende

b^ri abgezogene Einzclwindungdcs Kabels.

Während bei der Herstellung der Kabel die einzelnen Fertigungsschritte durch geeignete Meßverfahren und -einrichtungen überwacht und damit reproduzierbare

Werte eingehalten werden können, ist dies beim Wikkeln der Spulen bisher schlecht oder -nicht möglich, da l-ei 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 lediglieh Fehlcrtrends erfaßt werden können. Um eine mögliehst gleichmäßige Abspuleigenschaften aufweisende Spule herzustellen, bedarf es daher hoher Kunstferti^- keit des oder tier Wicklerin an der Wickelmaschine. Ein solcher Zustand widerspricht nicht nur allen modernen Fertigungsmethoden, er wird mit der Zeit unbezahlbar.

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor ist die Beschaffenheit der Naturseidenfasern, deren spezifischen Eigenschäften stark schwanken und daher hinsichtlich des Tränkungsvermögens und damit der Klebekraft von Charge zu Charge variieren.

Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an einer einfächer als bisher erzielbaren, besseren und gleichmäßigeren Verklebung der Windungen solcher im allgemeinen als sogenannte Lenkdrahtspulen bezeichneter Spulen aus faser-, insbesondere naturseideumsponnenen biegsamen Kabeln.

Der Erfindung iitgi die Aufgabe zugrunde, ein biegsames Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, das möglichst widerstandsfähig ist und bei dem die Gefahr der Zerstörung der Leiterdrähte durch ausgestoßene Feststoffpartikel des Leuchtsatzes eines die Lenkdrahtspule tragenden Flugkörpers und durch Wärmeeinwirkung verringert werden soll.

Diese Aufgabe wird für solche Kabel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst

Vorteilhafte Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kabels sind in den Patentansprüchen 2—4 beschrieben.Ein solches Kabel 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.

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.

Durch die erste Schutzschicht ist darüber hinaus die Umspinnung im besonderen Maße gegenüber insbesondere vom Leuchtsatz stammenden Partikeln geschützt, die bisher oft nicht nur die Umspinnung, sondern auch die Tragfäden bis zu den elektrischen Leitern durchschlagen oder abbrennen.

Während also die außenliegende Schutzschicht mit glatter Oberfläche lediglich die Aufgabe hat, bei der Herstellung der Lenkdrahtspulen eine gleichmäßig reproduzierbare, stets gleiche Kiebekräfte 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.

Durch das Lackieren der Umspinnung mit einem Backlack und das sofortige darauffolgende schockartige Austreiben der Lösungsmittel wird eine glatte Lackschicht auf der Oberfläche der Umspinnung erzielt Der aufgebrachte Backlack hat nämlich keine Zeit zum Eindringen in die Umspinnung oder gar zum Eindringen zwischen Umspinnung und Tragfädsn, 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 Yränkvermögen durch einfache Versuche vorher ermittelbar und daher zu berücksichtigen ist. Auch bei der Herstellung der zweiten Schutzschicht erfolgt nach dem Aufbringen des Lackes das sofortige schockartige Austreiben des Lösungsmittels, so daß hierbei ebenfalls das Eindringen von bereits aufgebrachten Backlack in die Umspinnung und in die Tragfädenbündel vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 in stark vergrößertem Maßstab den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kabels in perspektivischer Darstellung,

F i g. 2 ein stark vergrößertes Schliffbild des Kabels nach F i g. 1 und

F i g. 3 die Prinzipanordnung einer Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung zur Herstellung beider erfindungsgemäßen Schutzschichten.

Das einen hier nicht dargestellten rückstoßgetriebenen Flugkörper mit einer ortsfesten oder fahrbaren, d. h. beweglichen Leitstelle verbindende biegsame elektrisehe 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 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. 1 dargestellte Form annehmen.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, befinden sich die miteinander parallel verklebten Kupferleiter 14 mittig in einer aus η 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.

Um die mittige Lage der parallel verklebten Kupferleiter innerhalb der Tragfädenbündelung 16 über die gesamte Kabellänge zu erzielen, ist die Tragfädenbündolung vor ihrer Umspinnung in mindestens drei gleich große Tragfädenbündel 16a, 16i> und 16c aufgeteilt worden, von denen jedes einen Durchmesser von etwa 14 μ aufweisende Tragfädenbündel beispielsweise aus 70 Elementarfasern besteht

Die Herstellung des Kabels erfolgt beispielsweise in der in der DE-PS 17 65 133 beschriebenen Weise.

Für das Aufbringen der Schutzschichten 20 und 21 dient eine in Fig. 3 schematisch dargestellte Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung 30. Diese besteht aus einem Durchlaufofen 31, dem je ein das Kabel führende Umlenkrad 32 und 33 vor- bzw. nachgeschaltet ist, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel neun sogenannte Durchzüge für das Kabel 12 vorgesehen sind.

Das mit den Schutzschichten zu versehene Kabel 12 wird von einer Ablaufspule 35 über eine Umlenkrolie 36 abgezogen und nach mehrfachem, also neunfachem Durchlauf durch den Durchlaufofen auf der Auflaufspule 37 wieder aufgewickelt. Ein von einer hier nicht dargestellten Dosierpumpe mit Backlack versorgter Lackgeber 40 üblicher Bauart ist dem ersten und zweiten Durchzug zugeordnet, während ein weiterer mit PVC-Lack zu füllender Lackgeber 38 den siebten und achten Durchzug zugeordnet ist. Der Lackgeber 40 ist also dem Lackgeber 38 zeitlich vorgeschaltet, so daß erst das Aufbringen der Schutzschicht 21 und dann erst das Aufbringen der Schutzschicht 20 erfolgt.

1st das mit der Gesamtlänge der jeweils für eine Lenkdrahtspule benötigten Kabel versehene Ablaufspule aufgesteckt, wird das Kabel über die Umlenkräder 32 und 33 in neun Durchzügen durch den Durchlaufofen bis zur Auflaufspule 37 geführt, die Lackgeber 40 und 38 betriebsbereit gefüllt und die Drahtzugspannung eingestellt. Daraufhin isi nach Aufheizen des Durchiaufofens auf +50 bis + 150⁰C, vorzugsweise + 150⁰C, 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.

Das Kabel wird dabei während des ersten Durchzuges durch den Lackgeber 40 mit Backlack beschichtet und erreicht nach dem Durchlaufen des Lackgebers sofort den Durchlaufofen, wo es aufgeheizt wird. Dort erfolgt eine Aushärtung des aufgebrachten Backlackes bei einer Temperatur von ca. +100 bis + 150⁰C unter schockartigem Ausdampfen des Lösungsmittels des Lackes. Im zweiten Durchzug erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine zweite Lackierung in der beschriebenen Weise. Nach dem sechsten Durchzug ist die aufgebrachte Backlackschicht ausgehärtet.

Im siebten und achten Durchzug erfolgt dann die Beschichtung mit PVC-Lack durch den Lackgeber 38. Nach dem Durchlaufen des Lackgebers 38 erfolgt dort ebenfalls eine Aushärtung des aufgebrachten PVC-Lakkes bei einer Temperatur von ca. +100 bis +150⁰C unter schockartigem Ausdampfen des Lösungsmittels des Lackes. Nach dem achten Durchzug ist die aufgebrachte PVC-Lackschicht ausgehärtet und weist eine glatte Oberfläche auf, so daß das Kabel nunmehr auf die Auflaufspule aufgewickelt wird.

Bei der Lackierung muß 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 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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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 vielen dünnen Einzelfäden gebildeten Zugorgan über dessen Gesamtlänge mittig eingebettet sind, das von einer zweilagigen im Gegenschlag aufgebrachten Umspinnung umgeben ist, die eine eine glatte Oberfläche aufweisende Schutzschicht aus einem PVC-Lack aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspinnung (18, \%a) aus Naturseidenfäden besteht und zwischen der Umspinnung (J8, iSa) und der Schutzschicht (20) eine weitere Schutzschicht (21) aus einem Sacklack vorhanden ist

2. Verfahren zur Herstellung elektrischen Kabels nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet daß als erstes die mechanischen Einwirkungen widerstehende Schutzschicht (21) durch Lackieren der Umspinnung (18) des Kabels (12) mit dem Backlack und sofortiges schockartiges Austreiben des Lösungsmittels des Backlackes und daran anschließend die Schutzschicht (20) durch Lackieren der mit der ersten Schutzschicht (21) versehenen Umspinnung des Kabels mit einem PVC-Lack und sofortiges schockartiges Austreiben des Lösungsmittels des PVC-Lakkes aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umsponnenen elektrischen Leiter mit einer Geschwindigkeit von ca. 15 bis 30 m/min und mit einer Zugspannung von ca. 0,5 kN durch eine Lackauftrage- und Einbrennvorrichtung geführt und hierbei die umsponnenen elektrischen Leiter auf eine Temperatur von ca. +50° bis +100° C erwärmt und eine erste Lackschicht unter Verwendung eines Backlackcs mit einer Auftragsleistung von 30 bis 35 g Trockengewicht pro Drahtlänge von ca. 4100 m und anschließend unter Verwendung eines PVC-Lackes mindestens einmal mit einer Auftragsleistung von 30 bis 35 g Trockengewicht pro Drahtlänge von ca. 4100 m lackbeschichtet werden, und daß die aufgebrachten Lackschichten jeweils bei einer Temperatur von ca. +100° bis + 150°C bis zur lösungsmittelfreien Aushärtung getrocknet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackbeschichtung maximal fünffach erfolgt.