CN109244997B - 一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构 - Google Patents

一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，包括过孔防磨件、整流罩及纤维固定件，***部件包括复合材料壳体和电缆；复合材料壳体上开斜孔，沿该斜孔外壁固定过孔防磨件，电缆穿过斜孔进入壳体内，整流罩固定在该电缆与壳体外壁形成的转角处进行型面过渡，并利用纤维固定件环向缠绕在整流罩外壁和壳体外的电缆上；整流罩采用导热率低的材料。本发明能够有效降低电缆弯折半径，优化弹体气动外形且隔热性能好。

Description

一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构。
背景技术
固体火箭发动机常常作为弹(箭)一个舱段，全弹(箭)的控制电缆通常需要从发动机这一舱段薄壁壳体外壁穿过。金属壳体专门在壳体外设计电缆罩支座用于固定电缆和电缆保护罩。随着复合材料和工艺技术的进步和发展，越来越多的发动机采用复合材料，薄壁壳体的可制造性进一步提高，并且有效提高了发动机的性能。
复合材料壳体可以在成型过程中将弹上的电缆预先埋入壳体内部，而穿舱结构是复合材料薄壁壳体内埋电缆得以实现的重要组成部分，在电缆穿舱成型过程中防止电缆受到损伤，在电缆穿舱后不容易形成较大的弯曲半径从而造成局部突起。在弹(箭)执行任务时确保在振动环境下电缆不受到过孔结构磨损，并且在气动加热环境下确保电缆性能不受高温影响，从而有效实现弹(箭)电缆传输信号功能。
由于弹(箭)上电缆芯数复杂，且结构质量的限制和一次性使用的特点，弹上电缆自身的保护层或绝缘层通常比较薄弱。相对之前电缆在发动机舱段外壁安装的方式，电缆需要从舱外穿入舱内，同时由于结构限制舱壁上电缆过孔不能开的很大，因此电缆在穿舱施工过程中受到摩擦，穿舱时弯折半径过大使穿舱口附近产生局部突起，影响弹体气动外形。电缆在弹(箭)工作过程中要经历振动、气动加热等恶劣的工况，要确保电缆的导通、绝缘电磁屏蔽等性能不失效，同时耐候性能好、结构质量轻，隔热效果好成为必要，因此必须设计研制出具备上述特点的电缆穿舱结构，才能很好地实现电缆在复合材料壳体内埋工艺，并适应弹(箭)飞行任务工况保护电缆电气性能不受影响，以满足弹(箭)的迫切需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，有效降低电缆弯折半径，优化弹体气动外形且隔热性能好。
本发明的具体实施方案如下：
一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，包括过孔防磨件、整流罩及纤维固定件；***部件包括复合材料壳体和电缆；
复合材料壳体上开斜孔，沿所述斜孔外壁固定过孔防磨件，电缆穿过斜孔进入壳体内，整流罩固定在所述电缆与壳体外壁形成的转角处进行型面过渡，并利用纤维固定件环向缠绕在整流罩外壁和壳体外的电缆上；整流罩采用导热率低的材料。
进一步地，所述斜孔轴线与壳体中轴线夹角为30°～60°。
进一步地，所述过孔防磨件采用丁腈橡胶材料。
进一步地，所述整流罩气动外形的母线与壳体中轴线夹角小于8°。
进一步地，所述整流罩上设有凸起，所述凸起嵌入过孔防磨件与电缆所留空隙进行限位。
进一步地，所述整流罩采用高硅氧材料。
有益效果：
1、本发明斜孔式的过孔结构可以有效降低电缆弯折半径，过孔边缘部分设置的过孔防磨件可以防止在薄壁舱段上开斜口造成的尖角对薄弱的电缆保护层伤害；其次，电缆穿舱后在其上方与外舱壁连接处安装气动外形整流罩，优化了电缆过孔处的流线结构，降低弹(箭)飞行时气动加热的强度。复合材料壳体内埋电缆穿舱结构可以适应10Ma飞行下气动加热和振动工况，单个电缆穿舱结构质量不大于0.5kg，在复合材料壳体采用内埋电缆结构可以有效的降低弹(箭)体结构质量，提高弹(箭)整体的有效载荷。再者，舱外的整流罩采用导热率低的材料，隔热性能好，防止电缆损坏。
2、本发明斜孔角度为30°～60°，若角度过小，则薄壁壳体开孔后的边缘尖锐，易损伤电缆；若角度过大，则容易形成较大的弯曲半径从而造成局部突起。
3、本发明孔防磨件采用丁腈橡胶材料，材料工艺成型性好，适于模压成型，且与金属粘接工艺成熟，制品模压成型工艺性好。
4、本发明整流罩气动外形母线与舱体中轴线角度小于8°，型面平缓过渡，具有良好的气动外形，使气动加热有效降低。
5、本发明整流罩材料选高硅氧，高硅氧材料抗冲刷性能优良，且性能稳定，制品模压成型工艺性好，隔热性能好。
附图说明
图1是本发明内埋电缆的结构剖面图；
图2是过孔防磨件的左视图及主视图；
图3是整流罩的左视图、俯视图及A向剖面图。
其中，1-壳体，2-过孔防磨件，3-电缆，4-整流罩，5-纤维固定件。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，如图1所示，包括过孔防磨件2、整流罩4及纤维固定件5；***部件包括复合材料壳体1和电缆3。
复合材料壳体1上开斜孔，内埋电缆过孔结构根据电缆芯数设计成斜孔式，斜孔角度即斜孔轴线与壳体1的中轴线夹角为30°～60°，本实施例斜孔角度为30°，能够尽可能减小电缆3因弯折半径过渡造成的局部突起从而强化气动加热对弹体的损伤。若斜孔角度大于60°，也可以增大斜孔的孔径，使电缆3无需沿斜孔的角度穿入舱内。
如图2所示，为了保证内埋电缆在舱壁过孔处不受到金属尖角的损伤，并在在飞行过程中不会由于机械振动等在电缆过孔处产生磨损，损伤电缆的绝缘性能，沿斜孔外壁粘接过孔防磨件2进行保护。过孔防磨件2材料选用丁腈橡胶，工艺成型性好、发动机常用材料，该材料适于模压成型，且与金属粘接工艺成熟，并且成品件模量低，适合做防磨损件。安装时将斜孔附近材料涂胶粘剂，将过孔防磨件2进行扣压，确保粘接牢靠。
电缆3穿过斜孔进入壳体1内即舱内，如图3所示，为了优化弹体气动外形，避免电缆3穿入内舱局部突起，在内埋电缆3进入斜孔后，采用气动外形整流罩4粘接在电缆3与壳体1外壁形成的转角处进行型面平缓过渡，整流罩4启动外形母线与壳体1中轴线夹角小于8°，使气动加热有效降低。同时，整流罩4上设有凸起，安装时，凸起嵌入过孔防磨件2与电缆3所留空隙进行限位。
整流罩4同时作为抗气动冲刷的绝热件，需要采用导热率低的材料，即导热系数不大于0.74W/m.K，比热容不小于1000J/kg·K，密度不大于1700kg/m3。本实施例选择具有结构承载性与导热率低的高硅氧材料，耐热性能好，采用模压工艺保证气动外形整流罩4的双曲面复杂型面成型。同时，利用纤维固定件5环向缠绕固定整流罩4和电缆3。外形整流罩4通过胶粘和纤维缠绕两种固定方式安装到位。纤维固定件5环向缠绕后形成纤维固定层对电缆3及穿舱结构可靠固定。
最终带有内埋电缆3的复合材料壳体1一并进固化炉进行固化处理。
装配时，先将内埋电缆3按照布局划定铺放位置，保证电缆3与壳体1衔接处光滑过渡，采用辅助固定件将电缆3固定在壳体1基础层上，采用复合纤维缠绕的方式将电缆固定在壳体上，保证电缆3在壳体1上不会发生相对移动。穿舱结构各部分分体式结构设计，降低了成形难度，提高了产品工艺可操作性和装配适应性，纤维固定层与复合材料壳体成型可以共用设备，在确保工艺可靠的同时减少工序的转运的工期，确保内埋电缆与基础壳体一次成型，保证了复合材料壳体内埋电缆功能的正常实现。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，其特征在于，包括过孔防磨件、整流罩及纤维固定件；***部件包括复合材料壳体和电缆；
复合材料壳体上开斜孔，沿所述斜孔外壁固定过孔防磨件，电缆穿过斜孔进入壳体内，整流罩固定在所述电缆与壳体外壁形成的转角处进行型面过渡，并利用纤维固定件环向缠绕在整流罩外壁和壳体外的电缆上；整流罩采用导热率低的材料。
2.如权利要求1所述的复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，其特征在于，所述斜孔轴线与壳体中轴线夹角为30°～60°。
3.如权利要求1所述的复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，其特征在于，所述过孔防磨件采用丁腈橡胶材料。
4.如权利要求1所述的复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，其特征在于，所述整流罩上设有凸起，所述凸起嵌入过孔防磨件与电缆所留空隙进行限位。
5.如权利要求1所述的复合材料壳体内埋电缆穿舱结构，其特征在于，所述整流罩采用高硅氧材料。
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