[發(fā)明專利]一種星外轉(zhuǎn)動(dòng)電纜束的熱設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210375502.3
• 申請(qǐng)日: 2012-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102881385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟恒輝;耿利寅;譚滄海;彭方漢;李國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): H01B13/012
• 分類號(hào): H01B13/012
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星外轉(zhuǎn)動(dòng)電纜束的熱設(shè)計(jì)方法，尤其適用于星外對(duì)溫度要求高的電纜，屬于星外電纜技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

星外電纜，目前選用的都是瑞侃導(dǎo)線，電纜的絕緣和護(hù)套都采用了輻照交聯(lián)乙烯-四氟乙烯共聚物，并通過(guò)一定劑量高能電子輻照后使其產(chǎn)生交聯(lián)而制成的產(chǎn)品。其能承受的溫度范圍為：-100～+200℃，一般不需要采取特殊的處理，直接裸露在星外就能適應(yīng)復(fù)雜的外空間環(huán)境。而星外的活動(dòng)電纜，由于有活動(dòng)功能需求，長(zhǎng)期的活動(dòng)會(huì)對(duì)電纜轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止交界處產(chǎn)生應(yīng)力積累效應(yīng)，信號(hào)衰減嚴(yán)重。

通過(guò)地面環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證，例如當(dāng)有些轉(zhuǎn)動(dòng)電纜在-25℃為一個(gè)臨界點(diǎn)，電纜溫度低于該值時(shí)，信號(hào)性能衰弱達(dá)50％，性能受到影響，功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。故為了更好的保證電纜功能實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)電纜溫度需要突破常規(guī)的溫度限制，根據(jù)性能特性突變區(qū)域特性，對(duì)溫度提出了溫度不能低于-25℃的要求，這就要求電纜需要有良好的魯棒性，能適應(yīng)在軌復(fù)雜空間環(huán)境。

電纜直接暴露在超低溫真空外環(huán)境，根據(jù)安裝位置不同受到不同程度的外熱流，溫度變化劇烈。特殊電纜對(duì)溫度的需求，采用常規(guī)的被動(dòng)熱控手段難以滿足要求，而通用的主動(dòng)熱控手段在電纜線束上難以實(shí)施，尤其是對(duì)于在星外轉(zhuǎn)動(dòng)的電纜，無(wú)法在其上纏繞加熱帶，故必須針對(duì)電纜采用特殊的熱控措施，來(lái)保證其溫度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了一種星外轉(zhuǎn)動(dòng)電纜束的熱設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種星外轉(zhuǎn)動(dòng)電纜束的熱設(shè)計(jì)方法，該方法從電纜束自身入手，找到能夠有效利用的熱量，來(lái)維持電纜束溫度需求，同時(shí)還需要與外空間隔熱處理，從而形成了一條通過(guò)功率電纜芯發(fā)熱來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度維持的小封閉環(huán)境；該方法的設(shè)計(jì)思路為1)功率電纜芯和信號(hào)電纜芯需要隔離，以保證兩者之間不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾；2)通過(guò)數(shù)值仿真來(lái)確定星外電纜束所需的加熱功率；3)設(shè)計(jì)功率電纜芯的長(zhǎng)度，使得功率電纜芯自身上的發(fā)熱量為所需的加熱功率，充分合理利用熱量；4)電纜束外表面包覆多層隔熱組件，減小與外空間的輻射換熱；

該方法的具體步驟為：

1)采用Thermal?Desktop熱分析軟件對(duì)電纜束在軌模型進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算出使每米電纜束溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)所需要的功率Q；

2)已知I、R，根據(jù)公式Q＝L·I²·R計(jì)算出L；

其中，I為功率電纜芯的電流，單位為A，R為每米功率電纜芯的阻值，單位為Ω/m，L為每米電纜束需要的功率電纜芯的長(zhǎng)度，單位為m；

3)根據(jù)L來(lái)對(duì)功率電纜芯進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成“S”形走線；L僅為理論最小值，在實(shí)際走線時(shí)，可根據(jù)情況不低于這個(gè)長(zhǎng)度即可；如L＝2.3，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可按照L＝3來(lái)設(shè)計(jì)；

4)分別在功率電纜芯和信號(hào)電纜芯外表面包覆內(nèi)絕緣層，使功率電纜芯與信號(hào)電纜芯進(jìn)行隔離；然后再用外絕緣層將功率電纜和信號(hào)電纜合成電纜束；

5)在電纜束的外表面包覆隔熱組件；

隔熱組件由反射屏和間隔層鋪設(shè)而成；所述反射屏為厚度為6μm或18～25μm的雙面鍍鋁聚酯膜，反射屏還包括厚度為18～25μm的單面鍍鋁聚酰亞胺膜；所述間隔層為滌綸網(wǎng)。

有益效果

本發(fā)明的方法根據(jù)電纜自身情況，利用功率電纜芯發(fā)熱，來(lái)保證電纜束的溫度要求，簡(jiǎn)化了電纜束的設(shè)計(jì)，該方法簡(jiǎn)單有效，同時(shí)也提高了可靠性；

本發(fā)明的方法經(jīng)過(guò)地面試驗(yàn)驗(yàn)證，該熱控措施的電纜束比不采取任何措施的電纜溫度可提升100℃左右，效果明顯；

本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的電纜束結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕。

附圖說(shuō)明

圖1為電纜束的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1中功率電纜芯的走線方式示意圖；

圖3為實(shí)施例2中功率電纜芯的走線方式示意圖；

圖4為實(shí)施例1得到的電纜束的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

星外活動(dòng)電纜束，電纜束為C55系列導(dǎo)線，導(dǎo)線規(guī)格為C55/012-22，功率電纜芯截面為0.35mm²，功率電纜芯的電阻率為50.5Ω/km；在電纜束工作時(shí)，通過(guò)電纜束的功率電流I＝2A，近似認(rèn)為通過(guò)功率電纜芯的電流為2A；為了保證電纜束在冷空間(-269℃)的活動(dòng)性能，需要把電纜束的溫度保持在不低于-25℃的水平；