高气密性多芯光纤穿舱密封连接器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高气密性多芯光纤穿舱密封连接器，包括胶囊状壳体、弹性密封材料套管，金属压环，金属压块，以及胶囊状壳体的外部密封圈，胶囊状壳体穿设在航天器舱体上，在舱体外尾罩的罩体内，光缆内部的每根光纤依次穿过各自对应的弹性密封材料套管、金属压环和壳体内部安装槽底部的穿孔，弹性密封材料套管、金属压环放入内部密封体的安装凹腔中并通过工具挤压紧固螺栓，压缩金属压块，压缩金属压环和弹性密封材料套管夹紧光纤进行固定。利用本发明连接器可以实现只有光纤传感系统无电器件放置于容器内，带电器件(光源、解调仪、光电转换模块、数采设备)放置于容器外，免受容器内部高真空度与超低温(温度＜-190℃)环境影响。
【专利说明】高气密性多芯光纤穿舱密封连接器
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器光纤通信连接设备【技术领域】，具体涉及一种用于航天器地面真 空热试验与航天器在轨运行阶段的高气密性多芯光纤穿舱密封连接器。
【背景技术】
[0002] 随着我国航天器型号研制要求不断提高，对在地面模拟空间真空热环境下测量航 天器的温度与应变，实时监测航天器热变形程度与在轨进行航天器健康状态诊断的需求已 经非常迫切。光纤多参量复合传感技术可以满足大型复杂卫星及大型结构件（如网状天 线、桁架结构、太阳翼、机械臂等）地面力、热环境试验与在轨健康状态诊断方面的应用需 求。
[0003] 航天器真空热试验一般在地面空间环境模拟器中完成，空间环境模拟器可以模拟 太空的真空热环境。高气密性多芯光纤穿舱密封连接器是解决光纤多参量复合传感技术在 真空热环境下应用的一大技术难题，主要目的是在保证光纤信号无损传输的同时保持空间 环境模拟器内部的高真空度（小于l.〇Xl(T 4Pa)与航天器内部的真空度，尤其是载人航天 器与空间站内部的大气压力。
[0004] 因此，设计和发明一种能够适应高真空（小于1.0Xl(T4Pa)环境的高气密性多芯 光纤穿舱密封连接器具有积极的现实意义。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是要提供一种能够适应高真空环境的高气密性多芯光 纤穿舱密封连接器，旨在保证光纤信号无损传输的同时保持空间环境模拟器内部的高真空 度与航天器内部的真空度。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种高气密性多芯光纤穿舱密封连接器，包括胶囊状壳体、弹性密封材料套管，金 属压环，金属压块，以及胶囊状壳体的外部密封圈，胶囊状壳体穿设在航天器舱体上，胶囊 状壳体包括：舱体内尾罩、舱体外尾罩和内部密封体，舱体内尾罩、舱体外尾罩分别和内部 密封体相互螺接固定，内部密封体设置有若干同心均匀布置的安装凹腔以及对称设置的定 位销孔，在舱体外尾罩的罩体内，光缆内部的每根光纤依次穿过各自对应的弹性密封材料 套管、金属压环和壳体内部安装槽底部的穿孔，弹性密封材料套管、金属压环放入内部密封 体的安装凹腔中并进行固定，弹性密封材料套管和金属压环的直径小于安装凹腔的直径， 大于安装槽底部穿孔的直径，以使其卡设在安装凹腔的内壁上，所有光纤的尾端穿过金属 压块，金属压块放入壳体内部安装凹腔，置于金属压环端面上方，胶囊状壳体通过壳体外部 密封圈对壳体与航天器舱体之间的舱体壁法兰进行密封，其中，金属压环为具有中间通孔 的圆柱体，金属压块为具有中间通孔的圆柱体，金属压块沿着周向在靠近圆周边缘的位置 上对称设置若干轴向上贯通的圆形通孔，圆形通孔靠近周向外边缘的一侧朝着圆柱体的径 向开设有轴向贯通的开槽，以供每根光纤沿着轴向从圆柱体的外周向内横过进入圆形通孔 中进行固定，定位销插入金属压块的定位销孔和内部密封体的定位销孔，将紧固螺栓插入 金属压块的紧固螺孔，通过工具挤压紧固螺栓，压缩金属压块，压缩金属压环和弹性密封材 料套管夹紧光纤。
[0008] 其中，内部密封体200外部中间设置有中间凸缘以及中间凸缘两侧的螺纹。
[0009] 其中，胶囊状壳体通过螺母，机械固定到舱体壁法兰上。
[0010] 其中，舱体内尾罩、舱体外尾罩侧壁上均设置有镂空观察窗，所述镂空观察窗用于 观察壳体内部光纤紧固形态防止光缆线间弯曲缠绕。
[0011] 本发明的连接器具有高气密性、可互换性、结构简单、低损耗等优点，解决了光纤 连接器的高气密性（泄漏率< 1. 0X10_7Pa 吨/s)密封连接技术难题。利用该连接器可以实 现只有光纤传感系统无电器件（光纤传感器与传输光纤）放置于容器内，带电器件（光源、 解调仪、光电转换模块、数采设备）放置于容器外，免受容器内部高真空度与超低温（温度 < -190°c )环境影响。该连接器尺寸适配空间环境模拟器壁法兰电接口尺寸，可实现光纤 连接器与电连接器互换，无需为光纤连接器单独制作模拟器壁法兰，实现试件上传感器端 到模拟器外光纤链路的接口标准化，并不损伤光纤的插入损耗和回波损耗光学性能指标， 实现光学信号的无损传输，机械性能稳定，并且，该光纤连接器也可应用航天器在轨运行阶 段，既保证光纤信号无损传输的同时保证航天器内部真空度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的高气密性多芯光纤穿舱密封连接 器壳体组件立体示意图，其中舱体内尾罩300、舱体外尾罩100和内部密封体200处于分离 的状态。
[0013] 图2是示出根据本发明的一个示例性实施例的高气密性多芯光纤穿舱密封连接 器壳体组件立体示意图，其中舱体内尾罩300、舱体外尾罩100和内部密封体200处于连接 的状态。
[0014] 图3是图2的剖面图，其中舱体内尾罩300、舱体外尾罩100、内部密封体200、弹性 密封材料套管26、金属压环25、金属压块24解释：此处定位销和定位销孔在背面看不到，图 4和图5看得更清楚，因此建议此处不用解释定位销和定位销孔可删掉处于连接的状态。
[0015] 图4是示出根据本发明的一个示例性实施例的高气密性多芯光纤穿舱密封连接 器内部密封体200、弹性密封材料套管26、金属压环25、金属压块24、定位销组件立体示意 图，其中内部密封体200、弹性密封材料套管26、金属压环25、金属压块24、定位销孔23、定 位销22处于分离的状态。
[0016] 图5是示出根据本发明的一个示例性实施例的高气密性多芯光纤穿舱密封连接 器内部密封体200、弹性密封材料套管26、金属压环25、金属压块24、定位销22组件立体示 意图，其中内部密封体200、弹性密封材料套管26、金属压环25、金属压块24、定位销孔23、 定位销22处于连接的状态。
[0017] 图6是图5的剖面图。
[0018] 图7是示出图1所示的内部密封体立体示意图。
[0019] 图8是图7的剖面图。
【具体实施方式】
[0020] 以下参照附图对本发明的高气密性多芯光纤穿舱密封连接器的结构进行详细说 明，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
[0021] 如图1至3所示，高气密性多芯光纤穿舱密封连接器，包括胶囊状壳体、弹性密封 材料套管26,金属压环25,金属压块24,以及胶囊状壳体的外部密封圈400。胶囊状壳体包 括：舱体内尾罩300、舱体外尾罩100和内部密封体200,舱体内尾罩300、舱体外尾罩100 分别和内部密封体200的两端相互螺接固定，舱体内尾罩300的罩体外端设置有突出的尾 部锁定机构31以固定光缆尾端，舱体外尾罩100的罩体外端设置有突出的头端锁定机构11 以固定光缆头端，内部密封体200包括中间凸缘以及中间凸缘两侧的螺纹，用于分别与舱 体内尾罩300和舱体外尾罩100螺接，内部密封体200的内部设置有若干同心均匀布置的 安装凹腔27以及供用于定位销22穿过的对称销孔51，中间凸缘上对称设置有胶囊状壳体 固定螺母销孔29,以供胶囊状壳体通过螺母，机械固定到舱体壁上。
[0022] 其中，光缆内部每根光纤依次穿过舱体外尾罩100,内部密封体200和舱体内尾罩 300,在舱体外尾罩100的罩体内，每根光纤依次穿过对应的图4所示的弹性密封材料套管 26,金属压环25,图6所示的内部密封体安装槽底部穿孔30,将弹性密封材料套管26、金属 压环25放入图7和图8所示的内部密封体200的若干同轴均匀布置的安装凹腔27中，并 进行固定，弹性密封材料套管26和金属压环25的直径小于安装凹腔27的直径，大于安装 槽底部穿孔30的直径，以使其卡设在安装凹腔27的内壁上。
[0023] 然后，将所有光纤尾端穿过图4至图6所示的金属压块24。如图5所示，金属压 块24为具有中间通孔的圆柱体，金属压块24沿着周向在靠近圆周边缘的位置上对称设置 若干轴向上贯通的圆形通孔52以及两个对称的定位销孔23,圆形通孔52靠近周向外边缘 的一侧朝着圆柱体的径向开设有轴向贯通的开槽53,以供每根光纤沿着轴向从圆柱体的外 周向内横过进入圆形通孔中进行固定。
[0024] 如图5至6所示，将金属压块24放于金属压环25端面上方，将图4所示的定位销 22插入图5所示的金属压块24的定位销孔23和图7所示的内部密封体200的定位销孔 51，将图4所示的紧固螺栓21插入图7所示的金属压块24的紧固螺孔28,通过工具挤压紧 固螺栓21，压缩金属压块24,金属压环25和弹性密封材料套管26夹紧光纤，实现光纤在穿 舱密封连接器壳体内部的密封。
[0025] 图1所示的壳体外部突出的头端锁定机构11固定光缆头端，图1所示的壳体外端 突出的尾部锁定机构31固定光缆尾端，在固定过程中通过图1至图3所示的锁定机构两侧 的镂空观察窗12和32可以观察壳体头端与尾端内部光纤紧固形态防止线缆间弯曲缠绕， 避免光纤弯曲曲率和弯曲所导致的信号损耗，
[0026] 最后将光缆穿过容器壁法兰，将连接器壳体用螺母和图4所示的定位螺孔29固定 在法兰上，通过壳体外部密封圈400实现光纤穿舱密封连接器壳体与航天器舱体之间的舱 体壁法兰进行密封。
[0027] 本发明解决了光纤连接器的高气密性（泄漏率< 1. OX 10_7Pa · L/S)密封连接技 术难题，实现了光纤传感系统电器件放置于容器外部免受容器内部高真空度与超低温（温 度< -190°C )环境影响而无法正常工作，只有无电器件（光纤传感器与传输光纤）放置于 容器内部，并且该连接器可工作在真空（< l.〇Xl(T4Pa)热环境（-200°C?150°C)，已经 在多个型号真空热试验中使用，结果表明：该光纤连接器实现了保证光纤信号无损传输的 同时保持空间环境模拟器内部的高真空度与航天器内部的真空度，并且机械性能稳定，保 障了航天器地面光纤力热测试综合试验24小时连续可靠运行，满足型号需求。
[0028] 尽管上文对本发明的【具体实施方式】给予了详细描述和说明，但是应该指明的是， 我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作 用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种高气密性多芯光纤穿舱密封连接器，包括胶囊状壳体、弹性密封材料套管，金属 压环，金属压块，以及胶囊状壳体的外部密封圈，胶囊状壳体穿设在航天器舱体上，胶囊状 壳体包括：舱体内尾罩、舱体外尾罩和内部密封体，舱体内尾罩、舱体外尾罩分别和内部密 封体相互螺接固定，内部密封体设置有若干同心均匀布置的安装凹腔以及对称设置的定位 销孔，在舱体外尾罩的罩体内，光缆内部的每根光纤依次穿过各自对应的弹性密封材料套 管、金属压环和壳体内部安装槽底部的穿孔，弹性密封材料套管、金属压环放入内部密封体 的安装凹腔中并进行固定，弹性密封材料套管和金属压环的直径小于安装凹腔的直径，大 于安装槽底部穿孔的直径，以使其卡设在安装凹腔的内壁上，所有光纤的尾端穿过金属压 块，金属压块放入壳体内部安装凹腔，置于金属压环端面上方，胶囊状壳体通过壳体外部密 封圈对壳体与航天器舱体之间的舱体壁法兰进行密封，其中，金属压环为具有中间通孔的 圆柱体，金属压块为具有中间通孔的圆柱体，金属压块沿着周向在靠近圆周边缘的位置上 对称设置若干轴向上贯通的圆形通孔，圆形通孔靠近周向外边缘的一侧朝着圆柱体的径向 开设有轴向贯通的开槽，以供每根光纤沿着轴向从圆柱体的外周向内横过进入圆形通孔中 进行固定，定位销插入金属压块的定位销孔和内部密封体的定位销孔，将紧固螺栓插入金 属压块的紧固螺孔，通过工具挤压紧固螺栓，压缩金属压块，压缩金属压环和弹性密封材料 套管夹紧光纤。
2. 如权利要求1所述的穿舱密封连接器，其中，内部密封体200外部中间设置有中间凸 缘以及中间凸缘两侧的螺纹。
3. 如权利要求1所述的穿舱密封连接器，其中，胶囊状壳体通过螺母，机械固定到舱体 壁法兰上。
4. 如权利要求1所述的穿舱密封连接器，其中，舱体内尾罩、舱体外尾罩侧壁上均设置 有镂空观察窗，所述镂空观察窗用于观察壳体内部光纤紧固形态防止光缆线间弯曲缠绕。
【文档编号】G02B6/38GK104155726SQ201410419190
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】钱北行, 张景川, 谢吉慧, 张丽娜, 关来水, 裴一飞, 田园 申请人:北京卫星环境工程研究所