КАБЕЛЬНЫЙ ВВОД И СПОСОБ ЕГО МОНТАЖА Российский патент 2015 года по МПК H01B17/26 H01B19/00 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в ракетной технике при строительстве специальных фортификационных сооружений (СФС), подвергающихся внешним силовым воздействиям и в том числе поражающим факторам многократных ядерных взрывов и сопутствующих пожаров. В составе СФС кабельный ввод должен обеспечить работу приемного тракта спутниковой связи в сверхвысокочастотном диапазоне частот от 0,5 ГГЦ до 10 ГГц, а после внешнего воздействия и частичного разрушения сохранить герметичность сооружения.

Известно много кабельных вводов, содержащих полый корпус с размещенной внутри коаксиальной линией с соосно расположенными центральным внутренним и внешним токонесущими элементами. Известен способ изготовления кабельного ввода, включающий соединение фланцев с цилиндрическим металлическим корпусом и размещение во фланцах кабелей с заделкой кабелей изоляторами из оксидной керамики 22ХС без металлической обечайки пайкой в вакуумной печи эвтектическим раствором AgCu при температуре 850°C (патент №2351030, H01B 17/26).

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому кабельному вводу является герметичный кабельный ввод и способ его изготовления (RU патент №2291507, Н01В 17/26) (прототип), разработанные для атомных электростанций. Конструкция герметичного кабельного ввода состоит из корпуса с торцевыми фланцами, через отверстия которых пропущены кабели в металлической оболочке, концы которых заделаны изоляторами из оксидной керамики с напылением титана в зоне пайки, способствующего смачиваемости оксидной керамики припоем AgCu. Кабельный ввод изготовлен из высокорадиационных и пожаростойких материалов - металлов. К недостаткам этих герметичных вводов следует отнести большие габариты и сложность монтажа в СФС. Кроме того, совершенно недостаточна стойкость к избыточному давлению от воздействия ударной волны и неспособность в обеспечении работы в диапазоне СВЧ-частот от 0,5 ГГц до 10 ГГц.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение прохождения радиосигнала в диапазоне частот от 0,5 ГГц до 10 ГГц, повышение стойкости к внешним поражающим факторам, сохранения герметичности СФС.

Технический результат достигается, тем что предлагаемый кабельный ввод содержит полый корпус с размещенной внутри него коаксиальной линией с соосно расположенными центральным внутренним и внешним токонесущими элементами, полый корпус состоит из фланца и трубы, соединенных резьбой, коаксиальная линия содержит цилиндрический волновод и силовой огнестойкий коаксиальный узел, соединенные с коаксиальными радиочастотными (РЧ) разъемами, закрепленными на торцах полого корпуса и состоящими из корпусов, изоляторов и контактов. Силовой огнестойкий коаксиальный узел размещен в передней части полого корпуса со стороны внешнего воздействия и состоит из опорной муфты, имеющей резьбовое соединение с фланцем полого корпуса, керамического изолятора, проводника, проходника и заглушки в виде стержня с конической головкой с углом конусности 45°, сопрягающейся с коническим входом отверстия в керамическом изоляторе под заглушку. Опорная муфта со стороны внешнего воздействия выполнена с внутренней проточкой для фиксации керамического изолятора и с наружной проточкой для резьбового соединения с корпусом РЧ разъема, а с противоположной стороны имеет внутреннюю проточку для резьбового соединения с цилиндрическим волноводом, противоположный конец которого имеет резьбовое соединение с корпусом второго РЧ разъема, причем в качестве внешнего токонесущего элемента использована последовательная цепочка элементов, состоящая из корпусов РЧ разъемов, опорной муфты и цилиндрического волновода, а в качестве центрального токонесущего элемента использована цепочка элементов, состоящая из контактов РЧ разъемов, заглушки, проходника и проводника, скрепленных между собой пайкой припоем ПОС-61М с предварительной подготовкой мест под пайку покрытием олово-висмут О-Ви (99,8)9. Стержень заглушки выполнен диаметром в пределах от 1,5 до 1,7 мм, а проходник и проводник выполнены диаметром 4,34 мм. На детали, выполненные из латуни, - проходник, проводник, цилиндрический волновод - наносят покрытие Ср.9.хр.

Внутренние диаметры элементов, образующих внешний токонесущий элемент коаксиальной линии, и внешние диаметры элементов, образующих внутренний токонесущий элемент коаксиальной линии, выполнены с учетом диэлектрической проницаемости диэлектриков, расположенных между ними, для функционирования в составе линии СВЧ-связи в диапазоне от 0,5 ГГц до 10 ГГц и заданных величин волнового сопротивления, коэффициента стоячей волны (КСВН) и коэффициента затухания сигнала.

Опорная муфта и заглушка выполнены из титанового сплава ВТ1-0, имеющего коэффициент теплопроводности не выше 18,5 Вт/(м·°C), фланец полого корпуса выполнен из жаропрочной стали, керамический изолятор выполнен из огнеупорной керамики с диэлектрической проницаемостью не более 5.

Соединение керамического изолятора с опорной муфтой и заглушкой выполнено пайкой медно-серебряным припоем ПСр-72 в вакуумной печи при температуре 820°C. Керамический изолятор дополнительно фиксируется в опорной муфте заливкой компаундом ПДИ-ЗАК слоем толщиной 1-1,5 мм, все резьбовые соединения выполнены с использованием клея ВК-9 с предварительным вакуумированием клея в течение 5 минут.

Способ монтажа кабельного ввода начинается с изготовления силового огнестойкого коаксиального узла. Подгоняют и притирают сопрягающиеся поверхности заглушки и опорной муфты с керамическим изолятором. Соединяют пайкой заглушку и опорную муфту с керамическим изолятором в вакуумной печи медно-серебряным припоем ПСр-72 (ПСр-72 В) при температуре 820°C. Дополнительно керамический изолятор фиксируется во внутренней проточке опорной муфты заливкой слоем компаунда ПДИ-ЗАК толщиной 1-1,5 мм. Герметичность фиксации керамического изолятора проверяют давлением инертного газа (азот) 150-200 атмосфер. Далее осуществляется сборка внутреннего центрального токонесущего элемента и соединение его элементов припоем ПОС-61М с предварительным нанесением на места пайки покрытия олово-висмут О-Ви (99,8)9. Удаляют наплывы припоя и зачищают поверхности внутреннего токонесущего элемента. Соединяют опорную муфту с фланцем полого корпуса и одновременно крепят РЧ разъем гайкой к фланцу полого корпуса. Соединяют цилиндрический волновод с опорной муфтой. Соединяют трубу с фланцем полого корпуса и одновременно крепят второй РЧ разъем на торце трубы. Соединяют все токонесущие элементы коаксиальной линии и монтаж всех подсборок кабельного ввода. Все резьбовые соединения выполняют с использованием клея ВК-9 с предварительным вакуумированием его в течение 5 минут.

Предлагаемое изобретение представлено на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 представлен кабельный ввод в разрезе, на фиг. 2 представлен общий вид кабельного ввода. Полый корпус кабельного ввода (фиг. 1) состоит из фланца 5 и трубы 12, соединенных резьбовым соединением. Коаксиальная линия содержит цилиндрический волновод 13 и силовой огнестойкий коаксиальный узел, соединенные с РЧ разъемами 1, закрепленными на торцах полого корпуса и состоящими из корпусов 3, изоляторов 2 и контактов 1. Силовой огнестойкий коаксиальный узел состоит из опорной муфты 9, керамического изолятора 8, проходника 10, проводника 11 и заглушки 7. В качестве внешнего токонесущего элемента использована последовательная цепочка, состоящая из корпусов РЧ разъемов 3, опорной муфты 9 и цилиндрического волновода 13. В качестве центрального токонесущего элемента использована цепочка элементов, состоящая из контактов РЧ разъемов 1, заглушки 7, проходника 10, проводника 11, скрепленных между собой пайкой припоем ПОС-61М.

Соединение опорной муфты и заглушки с керамическим изолятором производится пайкой в вакуумной печи медно-серебряным припоем ПСр-72 при температуре 820°C, дополнительно керамический изолятор 8 фиксируется в проточке опорной муфты 9 слоем компаунда толщиной 1-1,5 мм - объем А. Кабельный ввод крепится на герметичной оболочке СФС 6 болтами 14. Серебрение и тщательная полировка поверхностей токонесущих элементов (цилиндрический волновод, проходник, проводник) необходима для уменьшения потерь и затухания радиосигнала. Проходник введен в состав внутреннего проводника из соображений технологичности для обеспечения пайки керамического изолятора с заглушкой и опорной муфты в вакуумной печи медно-серебряным припоем ПСр-72 при температуре 820°C.

Все резьбовые соединения выполняют с использованием клея ВК-9 OCT В95 1653-75 с предварительным вакуумированием клея в течение 5 минут.

Изготовление и испытания опытных образцов кабельных вводов подтвердили его стойкость по всем техническим параметрам.

Учитывая тот факт, что в конструкции использованы негорючие огнестойкие металлы и керамика, кабельный ввод в полной мере является противопожарным барьером на пути распространения огня по кабельным коридорам.

К достоинствам предлагаемого кабельного ввода дополнительно следует отнести следующие факторы:

удобство монтажа в оболочке СФС;

устройство несложно в изготовлении.

Изобретение относится области электротехники, а именно к конструкции кабельного ввода, использующегося в ракетной технике при строительстве специальных фортификационных сооружений и предназначенного для обеспечения связи в диапазоне частот от 0,5 до 10 ГГц. Кабельный ввод содержит полый корпус с размещенной внутри коаксиальной линией с соосно расположенными центральным внутренним и внешним токонесущими элементами. Полый корпус состоит из фланца и трубы, соединенных резьбой. Коаксиальная линия содержит цилиндрический волновод и силовой огнестойкий коаксиальный узел, соединенные с коаксиальными радиочастотными (РЧ) разъемами, закрепленными на торцах полого корпуса и состоящими из корпусов, изоляторов и контактов. Силовой огнестойкий коаксиальный узел размещен в передней части полого корпуса со стороны внешнего воздействия и состоит из опорной муфты, имеющей резьбовое соединение с фланцем полого корпуса, керамического изолятора, проводника, проходника и заглушки в виде стержня с конической головкой с углом конусности 45°, сопрягающейся с коническим входом отверстия в керамическом изоляторе под заглушку. Опорная муфта со стороны внешнего воздействия выполнена с внутренней проточкой для фиксации керамического изолятора и с наружной проточкой для резьбового соединения с корпусом РЧ разъема, а с противоположной стороны имеет внутреннюю проточку для резьбового соединения с цилиндрическим волноводом, противоположный конец которого имеет резьбовое соединение с корпусом второго РЧ разъема. В качестве внешнего токонесущего элемента использована последовательная цепочка элементов, состоящая из корпусов РЧ разъемов, опорной муфты и цилиндрического волновода, а в качестве центрального токонесущего элемента использована цепочка элементов, состоящая из контактов РЧ разъемов, заглушки, проходника и проводника, скрепленных между собой пайкой припоем ПОС-61М с предварительной подготовкой мест под пайку покрытием олово-висмут О-Ви (99,8)9. Стержень заглушки выполнен диаметром в пределах от 1,5 до 1,7 мм, а проходник и проводник выполнены диаметром 4,34 мм. Обеспечивается прохождение радиосигнала требуемого диапазона частот, повышается стойкость к внешним поражающим факторам и сохраняется герметичность специального фортификационного сооружения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Кабельный ввод, содержащий полый корпус с размещенной внутри коаксиальной линией с соосно расположенными центральным внутренним и внешним токонесущими элементами, отличающийся тем, что полый корпус состоит из фланца и трубы, соединенных резьбой, а коаксиальная линия содержит цилиндрический волновод и силовой огнестойкий коаксиальный узел, соединенные с коаксиальными радиочастотными (РЧ) разъемами, закрепленными на торцах полого корпуса и состоящими из корпусов, изоляторов и контактов, при этом силовой огнестойкий коаксиальный узел размещен в передней части полого корпуса со стороны внешнего воздействия и состоит из опорной муфты, имеющей резьбовое соединение с фланцем полого корпуса, керамического изолятора, проводника, проходника и заглушки в виде стержня с конической головкой с углом конусности 45°, сопрягающейся с коническим входом отверстия в керамическом изоляторе под заглушку, опорная муфта со стороны внешнего воздействия выполнена с внутренней проточкой для фиксации керамического изолятора и с наружной проточкой для резьбового соединения с корпусом РЧ разъема, а с противоположной стороны имеет внутреннюю проточку для резьбового соединения с цилиндрическим волноводом, противоположный конец которого имеет резьбовое соединение с корпусом второго РЧ разъема, причем в качестве внешнего токонесущего элемента использована последовательная цепочка элементов, состоящая из корпусов РЧ разъемов, опорной муфты и цилиндрического волновода, а в качестве центрального токонесущего элемента использована цепочка элементов, состоящая из контактов РЧ разъемов, заглушки, проходника и проводника, скрепленных между собой пайкой припоем ПОС-61М с предварительной подготовкой мест под пайку покрытием олово-висмут О-Ви (99,8)9, стержень заглушки выполнен диаметром в пределах от 1,5 до 1,7 мм, а проходник и проводник выполнены диаметром 4,34 мм.

2. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что внутренние диаметры элементов, образующих внешний токонесущий элемент коаксиальной линии, и внешние диаметры элементов, образующих внутренний токонесущий элемент коаксиальной линии, выполнены с учетом диэлектрической проницаемости диэлектриков, расположенных между ними, для обеспечения функционирования в составе линии СВЧ-связи в диапазоне от 0,5 ГГц до 10 ГГц, заданных величин волнового сопротивления и коэффициента затухания сигнала и коэффициента стоячей волны.

3. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что опорная муфта и заглушка выполнены из сплава ВТ 1-0, имеющего коэффициент теплопроводности не выше 18,5 Вт/(м·°C), фланец полого корпуса выполнен из жаропрочной стали, керамический изолятор выполнен из огнеупорной керамики с диэлектрической проницаемостью не более 5, соединение керамического изолятора с опорной муфтой и заглушкой выполнено пайкой медно-серебряным припоем ПСр-72 в вакуумной печи при температуре 820°C с дополнительной фиксацией изолятора в опорной муфте заливкой слоя компаунда ПДИ-ЗАК толщиной 1-1,5 мм, все резьбовые соединения выполнены с использованием клея ВК-9 с предварительным вакуумированием клея в течение 5 мин.

4. Способ монтажа кабельного ввода по п. 1, включающий изготовление силового огнестойкого коаксиального узла путем начальной подгонки и притирки сопрягающихся поверхностей заглушки и опорной муфты с керамическим изолятором, пайки заглушки и опорной муфты с керамическим изолятором в вакуумной печи медно-серебряным припоем ПСр-72 при температуре 820°C, дополнительной фиксации керамического изолятора во внутренней проточке опорной муфты слоем компаунда ПДИ-ЗАК толщиной 1-1,5 мм и проверки герметичности фиксации керамического изолятора давлением азота 150-200 атмосфер, сборку внутреннего центрального токонесущего элемента и соединение его элементов припоем ПОС-61М с предварительным нанесением на места пайки покрытия олово-висмут О-Ви (99,8)9, удаление наплывов припоя и зачистку поверхности внутреннего токонесущего элемента, соединение опорной муфты с фланцем полого корпуса и одновременное закрепление РЧ разъема гайкой к фланцу полого корпуса, соединение цилиндрического волновода с опорной муфтой, соединение трубы с фланцем полого корпуса и одновременное закрепление второго РЧ разъема на торце трубы, соединение всех токонесущих элементов коаксиальной линии и монтаж всех подсборок кабельного ввода, при этом все резьбовые соединения выполняют с использованием клея ВК-9 с предварительным вакуумированием клея в течение 5 мин.