一种电缆快速包覆热防护结构的制作方法

1.本发明属于热防护结构设计领域，涉及一种电缆快速包覆热防护结构。


背景技术：

2.一二级采取热分离方案的运载火箭在分离过程中二级发动机先点火工作后再进行了一二级之间解锁分离，在此期间一二级级间段舱内电缆会受到二级发动机工作产生的高温火焰、高温燃气等影响，热冲刷和热辐射条件非常严酷，需要进行热防护以确保舱内电缆正常工作。
3.目前国内运载火箭上电缆热防护主要采用橡胶基的高温绝热带进行缠绕包覆，一方面受限于高温绝热带幅宽，采用高温绝热带缠绕包覆整体效率较低，另一方面高温绝热带密度较高、柔韧性较低，电缆包覆完成后重量较高、柔度较差，对箭上敷设安装操作友好性不足，同时采用包覆方案的热防护层在飞行过程存在因震动、热冲刷等影响防护材料层间发生错层移动导致部分电缆暴露的风险，整体可靠性偏低。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种电缆快速包覆热防护结构，成功解决了一二级采取热分离方案的某型运载火箭的一二级级间段舱内电缆热防护问题，同时达到了热防护结构可快速包覆、结构轻量化、高可靠性的要求。
5.本发明解决技术的方案是：
6.一种电缆快速包覆热防护结构，包括电缆、改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管和石英纤维带；其中，电缆为杆状结构；改性涤纶纤维自卷绝热套管包覆在电缆的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管的外壁；石英纤维带包覆在芳纶纤维自卷绝热套管的外壁。
7.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述石英纤维带长期工作温度为1000℃以下，石英纤维带的厚度为0.5mm。
8.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述石英纤维带采用半叠法包覆后直接承受发动机火焰反流，保护整体结构完整性，有效降低热量向内侧传递速率。
9.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述芳纶纤维自卷绝热套管缠绕包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。
10.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述芳纶纤维自卷绝热套管的导热系数不大于0.1w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在400℃以下，具备隔热、耐高温、阻燃性能。
11.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述改性涤纶纤维自卷绝热套管缠绕包覆在电缆的外壁，改性涤纶纤维自卷绝热套管缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。
12.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述改性涤纶纤维自卷绝热套管的导热
系数不大于0.06w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在250℃以下，具备隔热性能。
13.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管和石英纤维带的材料均实现根据不同的热流条件设计不同厚度和层数组合，具备设计灵活、实施便利的优点。
14.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述石英纤维带起隔热和抗烧蚀作用，确保在大热流环境中热防护结构完整性，同时有效降低环境热量向内侧传递速率。
15.在上述的一种电缆快速包覆热防护结构，所述改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管起隔热和阻燃作用，阻断环境热量向电缆内传递，确保内侧电缆环境温度。
16.本发明与现有技术相比的有益效果是：
17.(1)本发明的最外侧石英纤维带具备阻燃、耐超高温的特性，能够对发动机尾焰进行阻隔，有效降低热量向内侧传递，同时能够确保在大热流环境中热防护结构完整性；
18.(2)本发明的中间层芳纶纤维自卷绝热套管具备耐高温、隔热性能好、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递；
19.(3)本发明的最内侧一层为改性涤纶纤维自卷绝热套管具备隔热性能好、低成本、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递，最终保证内侧电缆环境温度；
20.(4)本发明中间层芳纶纤维自卷绝热套管和最内侧改性涤纶纤维自卷绝热套管具备包覆便利特点，能够实现电缆热防护快速包覆的效果，同时可以根据电缆长度自由裁剪，包覆完成后因自卷特性能够完全隔绝电缆和外界环境接触，热防护层结构整体性好，可靠性高；
21.(5)本发明通过不同的温度梯度设置不同耐温和密度的热防护材料，使热防护结构整体上具备结构轻量化的特点。
附图说明
22.图1为本发明电缆快速包覆热防护结构截面示意图；
23.图2为本发明电缆快速包覆热防护结构分层示意图。
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
25.本发明一种电缆快速包覆热防护结构，主要包括改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管和石英纤维带，三种材料的分布顺序为：最内侧改性涤纶纤维自卷绝热套管，芳纶纤维自卷绝热套管，最外侧一层为石英纤维带。在满足严酷热冲刷和热辐射条件的同时，同时具备可快速包覆、结构轻量化、高可靠性的要求。
26.电缆快速包覆热防护结构，如图1、图2所示，具体包括电缆4、改性涤纶纤维自卷绝热套管1、芳纶纤维自卷绝热套管2和石英纤维带3；其中，电缆4为杆状结构；改性涤纶纤维自卷绝热套管1包覆在电缆4的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管2包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管1的外壁；石英纤维带3包覆在芳纶纤维自卷绝热套管2的外壁。
27.本发明的最外侧石英纤维带3具备阻燃、耐超高温的特性，能够对发动机尾焰进行阻隔，有效降低热量向内侧传递，同时能够确保在大热流环境中热防护结构完整性；中间层
芳纶纤维自卷绝热套2管具备耐高温、隔热性能好、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递；最内侧一层为改性涤纶纤维自卷绝热套管1具备隔热性能好、低成本、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递，最终保证内侧电缆环境温度；
28.石英纤维带3长期工作温度为1000℃以下，石英纤维带3的厚度为0.5mm。石英纤维带3采用半叠法包覆后直接承受发动机火焰反流，保护整体结构完整性，有效降低热量向内侧传递速率。
29.其中，芳纶纤维自卷绝热套管2缠绕包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管1的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管2缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。芳纶纤维自卷绝热套管2的导热系数不大于0.1w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在400℃以下，具备隔热、耐高温、阻燃性能。
30.改性涤纶纤维自卷绝热套管1缠绕包覆在电缆4的外壁，改性涤纶纤维自卷绝热套管1缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。改性涤纶纤维自卷绝热套管1的导热系数不大于0.06w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在250℃以下，具备隔热性能。改性涤纶纤维自卷绝热套管1、芳纶纤维自卷绝热套管2和石英纤维带3的材料均实现根据不同的热流条件设计不同厚度和层数组合，具备设计灵活、实施便利的优点。
31.石英纤维带3起隔热和抗烧蚀作用，确保在大热流环境中热防护结构完整性，同时有效降低环境热量向内侧传递速率。改性涤纶纤维自卷绝热套管1、芳纶纤维自卷绝热套管2起隔热和阻燃作用，阻断环境热量向电缆4内传递，确保内侧电缆4环境温度。
32.本发明中，石英纤维带主要作用是隔热和抗烧蚀，能够确保在大热流环境中热防护结构完整性，同时能够有效降低环境热量向内侧传递速率；改性涤纶纤维自卷绝热套管和芳纶纤维自卷绝热套管主要作用是隔热和阻燃，能够阻断环境热量向电缆内传递，确保内侧电缆环境温度。。
33.最外侧石英纤维带具备阻燃、耐超高温的特性，能够对发动机尾焰进行阻隔，有效降低热量向内侧传递，同时能够确保在大热流环境中热防护结构完整性；中间层芳纶纤维自卷绝热套管具备耐高温、隔热性能好、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递；最内侧一层为改性涤纶纤维自卷绝热套管具备隔热性能好、低成本、低密度的特点，能够进一步阻隔热量向内侧传递，最终保证内侧电缆环境温度；中间层芳纶纤维自卷绝热套管和最内侧改性涤纶纤维自卷绝热套管具备包覆便利特点，能够实现电缆热防护快速包覆的效果，同时可以根据电缆长度自由裁剪，包覆完成后因自卷特性能够完全隔绝电缆和外界环境接触，热防护层结构整体性好，可靠性高；通过不同的温度梯度设置不同耐温和密度的热防护材料，使热防护结构整体上具备结构轻量化的特点。
34.本发明中间层芳纶纤维自卷绝热套管和最内侧改性涤纶纤维自卷绝热套管具备包覆便利特点，能够实现电缆热防护快速包覆的效果，同时可以根据电缆长度自由裁剪，包覆完成后因自卷特性能够完全隔绝电缆和外界环境接触，热防护层结构整体性好，可靠性高；
35.且根据实际应用环境，通过不同的温度梯度设置不同耐温和密度的热防护材料，使热防护结构整体上具备结构轻量化的特点。
36.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发
明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改。

技术特征：
1.一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：包括电缆(4)、改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)、芳纶纤维自卷绝热套管(2)和石英纤维带(3)；其中，电缆(4)为杆状结构；改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)包覆在电缆(4)的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管(2)包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)的外壁；石英纤维带(3)包覆在芳纶纤维自卷绝热套管(2)的外壁。2.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述石英纤维带(3)长期工作温度为1000℃以下，石英纤维带(3)的厚度为0.5mm。3.根据权利要求2所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述石英纤维带(3)采用半叠法包覆后直接承受发动机火焰反流，保护整体结构完整性，有效降低热量向内侧传递速率。4.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述芳纶纤维自卷绝热套管(2)缠绕包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管(2)缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。5.根据权利要求4所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述芳纶纤维自卷绝热套管(2)的导热系数不大于0.1w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在400℃以下，具备隔热、耐高温、阻燃性能。6.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)缠绕包覆在电缆(4)的外壁，改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)缠绕重叠部分不小于四分之一圈，保证在受载和变形后的自卷闭合性能。7.根据权利要求6所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)的导热系数不大于0.06w/(m
·
k)，实现长时间稳定工作在250℃以下，具备隔热性能。8.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)、芳纶纤维自卷绝热套管(2)和石英纤维带(3)的材料均实现根据不同的热流条件设计不同厚度和层数组合，具备设计灵活、实施便利的优点。9.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述石英纤维带(3)起隔热和抗烧蚀作用，确保在大热流环境中热防护结构完整性，同时有效降低环境热量向内侧传递速率。10.根据权利要求1所述的一种电缆快速包覆热防护结构，其特征在于：所述改性涤纶纤维自卷绝热套管(1)、芳纶纤维自卷绝热套管(2)起隔热和阻燃作用，阻断环境热量向电缆(4)内传递，确保内侧电缆(4)环境温度。

技术总结
本发明涉及一种电缆快速包覆热防护结构，属于热防护结构设计领域；包括电缆、改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管和石英纤维带；改性涤纶纤维自卷绝热套管包覆在电缆的外壁；芳纶纤维自卷绝热套管包覆在改性涤纶纤维自卷绝热套管的外壁；石英纤维带包覆在芳纶纤维自卷绝热套管的外壁；石英纤维带起隔热和抗烧蚀作用，确保在大热流环境中热防护结构完整性改性涤纶纤维自卷绝热套管、芳纶纤维自卷绝热套管起隔热和阻燃作用，阻断环境热量向电缆内传递，确保内侧电缆环境温度；本发明成功解决了一二级采取热分离方案的某型运载火箭的一二级级间段舱内电缆热防护问题，同时达到了热防护结构可快速包覆、结构轻量化、高可靠性的要求。可靠性的要求。可靠性的要求。


技术研发人员：林连镔 张娟 钟圣 龚集响 张欣耀 张一唯 余小波 殷智慧
受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/7/19