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Biegsame elektrische Litze oder Kabel für die SignalUbertragung
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zwischen einer Leitstelle und einem sich bewegenden Flugkörper und
Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames elektrisches
Kabel für die Signalübertragung zwischen einer Leitstelle und einem sich schnell
bewegenden Flugkörper, bestehend aus mindestens einem, vorzugsweise zwei parallel
geführten, lackisolierten elek tischen Leitern, die in einem aus einzelnen Tragfädenbündeln
aus vielen dünnen Einzelfäden gebildeten Zugorgan über dessen Gesamt länge mittig
eingebettet sind, das von einer Umspinnung umgeben ist.
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Biegsame elektrische Litzen oder Kabel der hier in Frage stehen den
Art sind beispielsweise aus der DE-PS 17 65 133 bekannt. Dort sind zwei parallel
geführte lackisolierte Kupferdrähte miteinan der verklebt und in dem zu mindestens
drei einzelnen Tragfäden bündeln zusammengefaßten Tragfäden aus Polyester des von
einer aus Naturseide bestehenden Umspinnung gehaltenen Zugorgan mittig geführt.
Derartige Leiter ermöglichen die Signalübertragung auf sich bewegende Flugkörper
bis zu Geschwindigkeiten von etwa 260 mlsec und bis zu Reichweiten von etwa 4000
m.
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Solch hohe Anforderungen an die Belastungsfähigkeit derartig;er Litzen
bringen es mit sich, daß die Materialauswahl für deren Fertigung und die Materialkontrolle
äußerst kritisch ist. So bereitet beispielsweise die Auswahl der für die Umspinnung
benötigten Naturseide große Schwierigkeiten, da diese als Naturprodukt in ihren
Eigenschaften starken Schwankungen unterliegt.
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Auch wird es immer schwieriger, Naturseide zu beschaffen. Es besteht
daher seit langem der Wunsch, die Naturseide durch sogenannte Kunst- oder Kupferseide
zu ersetzen. Solche Kunstseidenfasern lassen sich mit stets gleichen Eigenschaften
herstellen und stehen in beliebiger Menge jederzeit zur Verfügung. Problematisch
ist aber die Auswahl und Anpassung der weiteren Materialien, da die ebenfalls notwendigen
Tragfasern hinsichtlich Reißlänge, Elastizität, Bruchdehnung und Ausdehungskoeffizienten
in geeigneten Verhältnissen zueinander stehen müssen. Ferner besteht die Forderung
nach größeren Abspulgeschwindigkeiten-und höheren Reichweiten, so daß Fasern mit
möglichst -großen Reißlängen notwendig werden. Schließlich bereitet die Verarbeitung
solcher Fasern in Verbindung mit den in aller Regel lackisolierten Kupferleitern
mit einem Durchmesser in der Größenordnung von--ca.
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0,07 mm und einer Bruchdehnung von gleich oder größer als 25 % große
Schwierigkeiten. Diese müssen, um gleichmäßige elektrische Eigenschaften über die
gesamte Länge einer solchen sogenannten-Lenksignal-Leitung zu erzielen, stets eine
möglichst gleiche geometrische Zuordnung zu den Tragfäden und der Umspinnung aufweisen,
wobei durch diese Zuordnung auch die Abspuleigenschaften -der Lenksignal-Leitung
von der im zu lenkenden Flugkörper befindlichen Lenkdrahtspule stark beeinflußt
werden. Hieraus ergibt sich, das eine Vielzahl sich zum Teil einander widersprechender
Forderungen zu erfüllen sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue biegsame
elektrische Litze und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, deren Aufbau
und Ausbildung es ermöglicht, ohne die Verwendung von Naturseidenfasern zu noch
größeren Reichweiten und
höheren Abspulgeschwindigkeiten zu gelangen,
wobei trotz größerer Litzenlänge die Gleichmäßigkeit der geometrischen Zuordnung
von elektrischen Leitern, Tragfäden und Umspinnung über die Litzenlänge nicht beeinträchtigt,
sondern noch verbessert wird.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Litze ist erfindung gemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst Weitere Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprühen.
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Die Litze nach der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf Durch
die Verwendung von Fasern aus aromatischem Polyamid (organische Aramidfasern) als
Tragfäden kann deren günstiges Verhältffl nis zwischen Festigkeit und Gewicht für
die Erhöhung der spezifischen Festigkeit und damit der Reißlänge der beweglichen
Litze voll ausgenutzt werden. Infolge des Kunstgriffes der Verklebung der elektrischen
Leiter mit einem der Tragfädenbündel vor der Zusammenführung mit den restlichen
Tragfädenbündeln und deren Um spinnung wird einerseits die die Herstellung der Litze
behindernde große Dehnungsfähigkeit von Kupfer auf ein brauchbares Maß zurückgeführt
und andererseits sichergestellt, daß die Tragfäden beim Umspinnen mit einer erhöhten
Spannung zugeführt werden können Dies führt zu dem weiteren Vorteil, daß die mit
einem Tragfädenbündel verklebten elektrischen Leiste beim mit ca. 1200 Ulmin erfolgenden
Umspinnen von dem an den Leitern stärker als an den Polyamidfäden wirkenden Zentrifugalkräften
nicht nach außen geschleudert werden können. Auf diese Weise läßt sich ein mittiges
Einbetten der elektrischen Leiter in das Zugorgan auf die gesamte Litzenlänge auch
bei großen Litzenlängen leichter und besser als bisher erzielen. Die Temperaturbeständigkeit
der Polyamidfa
sern wird ebenfalls auf die Litze übertragen. Schließlich
können erstmals für die Umspinnung Fäden aus Kupferkunstseide verwendet werden,
so daß auf Naturseide bei der Herstellung solcher Litzen erstmals völlig verzichtet
werden kann. Damit werden sowohl eine Verkleinerung des Durchmessers der Litze oder
bei gleichem Durchmesser eine Vergrößerung der Anzahl der Tragfäden und damit größere
Längeneinheiten möglich, als auch die Herstellung solcher Litzen mit stets reproduzierbaren
Eigenschaften wesentlich erleichtert.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen: Figur 1 die Litze gemäß der Erfindung
im Einsatz, Figur 2 im stark vergrößerten Maßstab d-en Aufbau der Litze gemäß der
Erfindung in perspektivischer Darstellung, Figur 3 ein stark vergrößertes Schliffbild
senkrecht zur Längsachse der Litze gemäA Figur 2, Figuren eine Einrichtung zur Herstellung
der Litze 4 rund Figuren 2 und 3 und Figur 5 in stark vergrößertem Maßstab eine
Führungsplatte der Einrichtung gemäß Figur 4 in Draufsicht.
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In Figur 1 ist mit 10 ein rückstoßgetriebener Flugkörper bezeichnet,
dem von einer Leitstelb 11 aus Lenksignale über ein Leitstelle und Flugkörper miteinander
verbindendes biegsames elektrisches Kabel 12 zugeleitet werden.
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Das Kabel 12 besteht aus.zwei aus möglichst reinem Elektrolytkupfer
hoher Bruchdehnung - gleich oder größer 25 % - hergestellten elektrischen Leiterdrähten
14 mit einem -Durchmesser -von etwa
0,07 mm. Vor ihrer Umspinnung
erhalten die blanken Kupferleiter 14 vermittels eines an sich bekannten Lackierverfahrens
jeweils eine Isolierung 15, wobei das Aufbringen des Lackes in mehreren Schichten
erfolgt, bis eine Lackzunahme von etwa 24 bis 30/u erreicht ist. Nach der Aushärtung
der Isolierung 15 werden die einzelnen Kupferleiter 14 in einem weiteren Arbeitsgang
mit Hilfe des selben Lackes, aus dem die Isolierung 15 besteht, miteinander parallel
verklebt, so daß sie die in Figur 2 dargestellte Form annehmen Wie die Figuren 2
und 3 zeigen, befinden sich die miteinander parallel verklebten Kupferleiter 14
mittig in einer aus n parallel liegenden aromatischen Polyamidfasern bestehenden
Tragfädenbündelung 16. Die aus der Tragfädenbündelung 16 und den Kupferleitern 14
bestehende Bündelung ist mit einer gegenläufigen Umspinnung 189 18a versehen, bestehend
aus Kupferkunstseide der Aufmachung 80er 1nach.
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Um die mittige Lage der parallel verklebten Kupferleiter innerhalb
der Tragfädenbündelung 16 über die gesamte Kabellänge zu erzielen9 ist die Tragfädenbündelung
vor ihrer Umspinnung in mindestens vier gleich große Tragfädenbündel 16a, 16b, 16c
und 16d aufgeteilt worden, 7 von denen jedes einen Durchmesser von etwa 14/u aufweisende
TragfEdenbUndel beispielsweise aus 70 Elementarfasern besteht, die sich auf Spulen
20, 21, 22 und 23 befinden; vgl, Figur 4.
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Das vierte Tragfädenbündel 16d wird vor dem Aufbringen auf die Spule
23, vgl. Figur 4, in einem besonderen Verfahrensschritt in herkömmlicher Weise mit
den bereits miteinander parallel verklebt ten Kupferleitungen 14 verklebt, so daß
die Kupferleiter und das TtagfadenbUndel die in den Figuren 2 und 3 dargestellte
Quersehnittsform einnehmen. Bei diesem Verkleben ist darauf zu achten9 daß ein bei
Raumtemperatur trocknender Kleber verwendet wird, um zu verhindern, daß die Kupferleiter
gegenüber den Tragfäden des Tragfädenbündels 16d infolge ihres großen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten
weglaufen und dabei die Klebeverbindung zwischen
diesen und dem
Tragfädenbündel zerstören. Nach der Aushärtung wird das mit den Kupferleitern verklebte
Tragfädenbündel auf die bereits genannte Spule 23 aufgebracht.
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Die Herstellung der biegsamen Litze erfolgt mittels Drahtumspinner
der in Figur 4 dargestellten Art. Wie dieser Figur ferner zu entnehmen ist, werden
die von den Spulen 20 bis 23 abgezogenen Tragfädenbündel über eine Lochplat.te 24
vorsortiert und dem ersten Drahtumspinner zugeführt. Dieser Drahtumspinner besteht
aus einer feststehenden Achse 25, auf der eine einen sogenannten Flieger 26 tragende
Hülse 27 drehbar gelagert ist, die über eine Riemenscheibe 28 in hier nicht dargestellter
Weise antreibbar ist. Auf der Hülse 27 ist mittels einer Federbuchse 29 eine aus
Kupferseidenfäden der Aufmachung 80er 1-fach gewickelte Spule 30 gelagert, die über
ein.auf einer Scheibe 31 angreifendes, nicht dargestelltes Bremsband abgebremst
wird. Mit dem Flieger ist ein eine Bohrung 32 aufweisender sogenannter Spinnwinkel
33 fest verbunden, der mit einem Fadenführer 34 den eigentlichen Spinnkopf bildet.
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Die feststehende Achse 25 weist eine durchgehende axiale Bohrung 35
auf, die am in bezug auf Figur 4 oberen Ende eine Führungsplatte 36, vgl. auch Figur
5, trägt. Die feststehende Führungsplatte ist mit einer zentralen Öffnung 38. und
mit um 1200 gegeneinander versetzen Öffnungen 40, 41 und 42 versehen.
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Mittels der Führungsplatte 36 werden dae-über die Bohrung 35 vorsortiert
zugeführten Tragfädenbündel 16a, 16b und 16c in bezug auf die parallel verklebten,
ebenfalls durch die Bohrung 35 zugeführten Leiterdrähte 14 so geführt, daß die Tragfädenbündel
auf einem engen.Kreisbogen um 1200 versetzt die zentrisch zugeführt ten, mit dem
Tragfädenbündel 16d verklebten Kupferleiter umgeben und beim Einziehen in die Bohrung
32 die Kupferleiter symmetrisch umschließen. Die relative Lage von Tragfädenbündel
und Kupferleiter wird unmittelbar danach durch eine erste Lage 18 a der Umspinnung
18 fixiert, die von dem sich an die feststehende Führungsplatte
~s36
ansehließenden, im Uhrzeigersinne angetriebenen~Spinnkopf erzeugt wird.
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Die vorstehend beschriebene Einrichtung entspricht einem sogenannten
Gleitlager-Draht-Um3pinner bekannter Bauart, bei dem die feststehende Achse 25 als
Führungsglied für die dem Spinnkopf zuzuführende, die mit dem Tragfädenbündel 16d
parallel verklebt ten Kupferleiter mittig enthaltende Tragfädenbündelung dient,
wobei die mittige Lage der parallel verklebten Kupferleiter durch die Führungsplatte
36 erzwungen wird.
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Während die Tragfädenbündel von ihren Spulen lediglich über Umlenkrollen
50, 51 und 52 abgezogen werden, ist den mit dem Tragfädenbündel 16d verklebten Kupferleitern
eine zusätzliche Bremse 53 zugeordnet, die eine Bremskraft von etwa 40 g erzeugt.
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Die zweite Lage der gegenläufigen Umspinnung 18 wird mit Hilfe eines
entsprechenden, in Figur 4a nur mit seinem im Gegenuhrzeigersinne angetriebenen
Spinnwinkel 54 dargestellten weiteren Draht-Umspinner bekannter Bauart erzeugt.
Die diesen Draht-Umspinner verlassende fertige Litze 12 wird auf eine hier nicht
dargestellte Spule aufgewickelt.
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Die Mittigkeit der Anordnung der Kupferleiter 14 in der Tragfädenbündelung
16 wird um so besser, je geringer der Abstand zwischen Führungsplatte 36 und Spinnwinkel
33 des Spinnkopfes gewählt ist und mindestens im ersten Draht-Umspinner ein vertikaler
Einlauf von Tragfädenbündeln und parallel verklebten Kupferleitern erfolgt.
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Als aromatische Polyamidfasern finden beispielsweise unter dem Handelsnamen
"Kevlar 49 bekannte Fasern Verwendung, die eine Zugfestigkeit von 2650 Nimm², einen
E-Modul von 127 500 N/mm2, eine Dichte von 1,44 g/cm² und eine Bruchdehnung von
2,4 % aufweisen.
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Als Kupferseide finden zum Beispiel bekannte Kupferkunstseiden nach
"Reutlinger Fasertafel" mit folgenden Eigenschaften Verwendung: Elastizitätsgrad
N : 40-60, Reißfestigkeit: N/H 20-45, P : 15-20.
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Als bei Raumtemperatur trocknender Lack wird vorzugsweise ein unter
der Handelsbezeichnung Lesonal bekannter PVC-Lack verwendet.
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