一种低膨胀高强度多芯信号电缆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及特种电缆【技术领域】。所要解决的问题在于：提供一种低膨胀高强度多芯信号电缆，可以满足航空航天的特殊应用。其特征在于：所述电缆从里到外依次由中心高强度纤维加强芯、高强度纤维编织层、包带层、芯线层、屏蔽层、外护套构成；所述芯线层由若干根绝缘导线以及若干根微细同轴电缆呈中心对称排布在包带层外部构成；电缆采用的中心高强度纤维加强芯和高强度纤维编织层有负热膨胀系数，除此之外，电缆其余部分材料的热膨胀系数为正。本实用新型结构合理，性能可靠，具有低膨胀，高强度，小线径，良好的耐高低温环境性能等优点。
【专利说明】一种低膨胀高强度多芯信号电缆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及特种电缆【技术领域】，特别涉及低膨胀高强度多芯信号电缆。
技术背景
[0002]目前，绝大多数带有加强结构的高强度电缆着重于电缆抗拉强度的结构设计，如CN 202871359 U报道的一种耐寒、高强度电缆采用了钢芯绞线增强电缆的防断裂性能，申请号CN 200972799 Y报道了一种系留电缆，该电缆以芳纶纤维为抗拉元件，保证了电缆高强度的系留功能。
[0003]然而，在某些特殊应用领域，特别是在航空航天领域中，除了对抗拉强度的要求以夕卜，随着航空航天探索领域的不断扩大，对电缆自身热胀冷缩特性产生特殊的需求，即，要求高强度电缆还需要具有低膨胀高强度信号的性能。而这种低膨胀高强度信号电缆在现有技术中未见有研究和关注。
[0004]这种电缆除了要有较高的抗拉强度(系留功能)，还需要低的热膨胀系数，能适应±70°C苛刻的空间温度交变环境，且能够传输多路高低频信号。这种电缆的典型应用是卫星上搭载的电场探测仪，该仪器拥有四个探测球，每个探测球通过5m电缆系于卫星本体上，四个探测球在空间的位置构成一个空间四面体轮廓，每两个探测球内的仪器通过测出两个探测球上的电势差得到两球间的平均电场强度。由于电缆较长，如果在空间环境下电缆长度发生微小变化，也会导致两个探测球间距发生明显变化，这将引起测试基准线发生漂移，严重影响测试精度，因此，在苛刻的高低温环境下，对电缆自身的低膨胀/收缩特性要求相当高。此外，在卫星发射前，电缆成圈卷绕在绕筒上，待卫星发射完成后，卫星上伸展机构对电缆施加瞬时力脉冲，将电缆快速从绕筒上伸展开成拉直状态，这时，电缆将承受巨大的拉力，所以，电缆本身应具有高强度。由于空间飞行器空间狭小和要传输多路高低频信号的任务要求，电缆还应采用细线径芯线，尽可能减小电缆外径。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低膨胀高强度多芯信号电缆，在空间环境下具有低膨胀系数、高强度，并进一步的，可以满足特定使用场合狭小空间的使用需要。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是:
[0007]—种低膨胀高强度多芯信号电缆，其特征在于:所述电缆从里到外依次由中心高强度纤维加强芯1、高强度纤维编织层2、聚四氟乙烯或聚酯包带层3、芯线层、屏蔽层7、外护套8构成；所述芯线层由若干根绝缘导线5以及若干根微细同轴电缆4呈中心对称排布在聚四氟乙烯或聚酯包带层3外部构成；所述屏蔽层7为复合屏蔽层，其结构形式为:先用聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层6绕包在芯线层外，聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层6的铝面向外，再在聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层6铝面外用圆铜线或铜扁线编织屏蔽；所述高强度纤维加强芯I是Kevlar或Twaron或Zylon纤维或这些纤维经环氧树脂或乙烯酯树脂涂覆后高温固化而成的纤维复合材料；所述高强度纤维编织层2是Kevlar或Twaron或Zylon纤维；所述绝缘导线5的绝缘、微细同轴电缆4的绝缘及护套材料均为氟塑料；
[0008]进一步的，所述外护套8为乙烯-四氟乙烯共聚物或聚酯或聚酰亚胺；
[0009]所述绝缘导线5的绝缘材料采用半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物；
[0010]所述微细同轴电缆4使用的绝缘及护套材料为四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0011]进一步的，所述微细同轴电缆4、绝缘导线5的芯线均采用30AWG?42AWG超细导体线。
[0012]本实用新型可带来以下有益效果:
[0013]1、低膨胀
[0014]电缆采用的中心高强度纤维加强芯和外编织高强度纤维具有负热膨胀系数，除此之外，电缆其余部分材料的热膨胀系数为正。通过调整加强芯结构和编织层的结构，使得高强度纤维材料负热膨胀效应抵销其它材料的部分或全部正热膨胀效应，进而实现整根电缆低的热膨胀系数。
[0015]2、高强度
[0016]中心高强度纤维加强芯均采用国际上公认的高强度纤维Kevlar、Twaron、或Zylon,两者共同赋予电缆不低于1500 N的抗拉强度。
[0017]3、良好的耐高低温环境性能
[0018]该电缆所采用绝缘及护套材料选用的氟塑料例如:聚四氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或乙烯-四氟乙烯共聚物均能够在温度±70°C长期使用，所采用的中心高强度纤维，即Kevlar、Twaron或Zylon纤维,它们长期使用温度-150 °C10(TC，所采用的聚酰亚胺铝塑复合薄膜或聚酯铝塑复合薄膜长期使用温度±70°C，上述材料均能满足空间飞行器±70°C的空间温度环境。
[0019]4、小线径
[0020]多芯信号电缆芯线采用AWG30 ?AWG42导体，导体截面积小，可以有效缩小整个电缆外径，满足空间飞行器狭小空间的安装要求。
[0021]综上，本实用新型结构合理，性能可靠，具有低膨胀，高强度，小线径，良好的耐高低温环境性能等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1:本实用新型一个较佳试试例的电缆结构图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0024]本实施例的电缆结构示意图如图1所示，图中I是中心高强度纤维加强芯；2是高强度纤维编织层；3是聚四氟乙烯或聚酯包带层；4是微细同轴电缆，5是绝缘导线；6是聚酰亚胺铝塑复合薄膜或聚酯铝塑复合薄膜；7是铜扁线编织屏蔽；8是外护套。所述编织屏蔽7除了可以用铜扁线编织外还可以用铜圆线编织。
[0025]本实施例的制作过程如下:
[0026]中心高强度纤维加强芯1，可以采用高强度纤维原纱或经过一定程度加捻纱线，也可以是高强度纤维浸溃环氧树脂或乙烯基酯树脂后，通过200 1:定型固化模具拉挤成圆形截面的复合材料；
[0027]以中心高强度纤维加强芯I为引线，用高速编织机在中心高强度纤维加强芯I上编织高强度纤维编织层2，然后，绕包包带层3 ;包带层3的材料可以是聚四氟乙烯或聚酯。
[0028]微细同轴电缆4的护套挤塑在超细同轴电缆生产线上进行，控制外径公差±0.03mm，外观均勻，并通过在线1500 V火花电压试验；
[0029]绝缘导线5绕包:利用高精度绕包机在小线规导体上绕包半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜，最外层薄膜为半定向聚四氟乙烯薄膜时，需要在400 °C下烧结；
[0030]八根聚四氟乙烯绝缘导线5和四根微细同轴电缆4共同成缆:成缆节距为12倍?16倍外径，成缆后外径均匀，无跳股；聚酰亚胺铝塑复合薄膜或聚酯铝塑复合薄膜6绕包:搭盖率不大于50%，铝面向外；
[0031]圆铜线或铜扁线编织屏蔽:镀银圆线采用高速编织机，镀银扁线采用低速编织机，编织密度不高于80%;
[0032]上述工序完成后，最后挤出一层外护套8，外护套8可以为乙烯-四氟乙烯共聚物或聚酯；也可以采用聚酰亚胺薄膜绕包。
[0033]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低膨胀高强度多芯信号电缆，其特征在于:所述电缆从里到外依次由中心高强度纤维加强芯(I)、高强度纤维编织层(2)、聚四氟乙烯或聚酯包带层(3)、芯线层、屏蔽层(7)、外护套(8)构成；所述芯线层由若干根绝缘导线(5)以及若干根微细同轴电缆(4)呈中心对称排布在聚四氟乙烯包带层(3)外部构成；所述屏蔽层(7)为复合屏蔽层，其结构形式为:先用聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层(6)绕包在芯线层外，聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层(6)的铝面向外，再在聚酰亚胺铝塑复合薄膜层或聚酯铝塑复合薄膜层(6)铝面外用圆铜线或铜扁线编织屏蔽；所述高强度纤维加强芯(I)是Kevlar或Twaron或Zylon纤维或这些纤维经环氧树脂或乙烯酯树脂涂覆后高温固化而成的纤维复合材料；所述高强度纤维编织层(2)是Kevlar或Twaron或Zylon纤维；所述绝缘导线(5)的绝缘、微细同轴电缆(4)的绝缘及护套材料均为氟塑料；所述外护套(8)为氟塑料或聚酯或聚酰亚胺。
2.按照权利要求1所述的一种低膨胀高强度多芯信号电缆，其特征在于:所述外护套(8)为乙烯-四氟乙烯共聚物或聚酰亚胺；所述绝缘导线(5)的绝缘材料采用半定向聚四氟乙烯薄膜或微孔聚四氟乙烯薄膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物；所述微细同轴电缆(4)使用的绝缘及护套材料为四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基共聚物或聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
3.按照权利要求1或2所述的一种低膨胀高强度多芯信号电缆，其特征在于:所述微细同轴电缆(4)、绝缘导线(5)的芯线均采用30AWG?42AWG超细导体线。
【文档编号】H01B7/17GK203839127SQ201420199590
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】宋旭鹏, 闵峻 申请人:中国电子科技集团公司第二十三研究所