[发明专利]一种星外转动电缆束的热设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星外转动电缆束的热设计方法，尤其适用于星外对温度要求高的电缆，属于星外电缆技术领域。

背景技术

星外电缆，目前选用的都是瑞侃导线，电缆的绝缘和护套都采用了辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物，并通过一定剂量高能电子辐照后使其产生交联而制成的产品。其能承受的温度范围为：-100～+200℃，一般不需要采取特殊的处理，直接裸露在星外就能适应复杂的外空间环境。而星外的活动电缆，由于有活动功能需求，长期的活动会对电缆转动和静止交界处产生应力积累效应，信号衰减严重。

通过地面环境试验验证，例如当有些转动电缆在-25℃为一个临界点，电缆温度低于该值时，信号性能衰弱达50％，性能受到影响，功能无法实现。故为了更好的保证电缆功能实现，转动电缆温度需要突破常规的温度限制，根据性能特性突变区域特性，对温度提出了温度不能低于-25℃的要求，这就要求电缆需要有良好的鲁棒性，能适应在轨复杂空间环境。

电缆直接暴露在超低温真空外环境，根据安装位置不同受到不同程度的外热流，温度变化剧烈。特殊电缆对温度的需求，采用常规的被动热控手段难以满足要求，而通用的主动热控手段在电缆线束上难以实施，尤其是对于在星外转动的电缆，无法在其上缠绕加热带，故必须针对电缆采用特殊的热控措施，来保证其温度。

发明内容

本发明的目的是为了一种星外转动电缆束的热设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种星外转动电缆束的热设计方法，该方法从电缆束自身入手，找到能够有效利用的热量，来维持电缆束温度需求，同时还需要与外空间隔热处理，从而形成了一条通过功率电缆芯发热来实现温度维持的小封闭环境；该方法的设计思路为1)功率电缆芯和信号电缆芯需要隔离，以保证两者之间不会产生信号干扰；2)通过数值仿真来确定星外电缆束所需的加热功率；3)设计功率电缆芯的长度，使得功率电缆芯自身上的发热量为所需的加热功率，充分合理利用热量；4)电缆束外表面包覆多层隔热组件，减小与外空间的辐射换热；

该方法的具体步骤为：

1)采用Thermal Desktop热分析软件对电缆束在轨模型进行数值模拟，计算出使每米电缆束温度达到设定值时所需要的功率Q；

2)已知I、R，根据公式Q＝L·I²·R计算出L；

其中，I为功率电缆芯的电流，单位为A，R为每米功率电缆芯的阻值，单位为Ω/m，L为每米电缆束需要的功率电缆芯的长度，单位为m；

3)根据L来对功率电缆芯进行设计，设计成“S”形走线；L仅为理论最小值，在实际走线时，可根据情况不低于这个长度即可；如L＝2.3，在进行设计时，可按照L＝3来设计；

4)分别在功率电缆芯和信号电缆芯外表面包覆内绝缘层，使功率电缆芯与信号电缆芯进行隔离；然后再用外绝缘层将功率电缆和信号电缆合成电缆束；

5)在电缆束的外表面包覆隔热组件；

隔热组件由反射屏和间隔层铺设而成；所述反射屏为厚度为6μm或18～25μm的双面镀铝聚酯膜，反射屏还包括厚度为18～25μm的单面镀铝聚酰亚胺膜；所述间隔层为涤纶网。

有益效果

本发明的方法根据电缆自身情况，利用功率电缆芯发热，来保证电缆束的温度要求，简化了电缆束的设计，该方法简单有效，同时也提高了可靠性；

本发明的方法经过地面试验验证，该热控措施的电缆束比不采取任何措施的电缆温度可提升100℃左右，效果明显；

本发明的方法设计的电缆束结构简单，重量轻。

附图说明

图1为电缆束的设计结构示意图；

图2为实施例1中功率电缆芯的走线方式示意图；

图3为实施例2中功率电缆芯的走线方式示意图；

图4为实施例1得到的电缆束的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

星外活动电缆束，电缆束为C55系列导线，导线规格为C55/012-22，功率电缆芯截面为0.35mm²，功率电缆芯的电阻率为50.5Ω/km；在电缆束工作时，通过电缆束的功率电流I＝2A，近似认为通过功率电缆芯的电流为2A；为了保证电缆束在冷空间(-269℃)的活动性能，需要把电缆束的温度保持在不低于-25℃的水平；