КАБЕЛЬНЫЙ МНОГОКОНТАКТНЫЙ РАЗЪЕМ КОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ВОЗНИКНОВЕНИЮ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

Полезная модель относится к микроэлектронике, а именно к многоконтактным разъемам кабелей кабельной сети, используемой в космическом бортовом оборудовании.
В настоящее время для изготовления изоляторов кабельных многоконтактных разъемов используются диэлектрики на основе эпоксидных и полиэфирных смол с различными неорганическими наполнителями.
11
14
10
12
Указанные материалы в исходном состоянии имеют удельное объемное электрическое сопротивление не менее чем 10…10 Ом.м и поверхностное сопротивление не менее чем 10…10 Ом, как и все обычные полимерные диэлектрики (Радиоматериалы и радиокомпоненты: конспект лекций / Авт. сост. А.М. Хадыкин. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. - 92 с.). Эти материалы являются композиционными и состоят из отвержденных эпоксидно-диановых или полиэфирных смол, наполненных мелкодисперсным корундом или двуокисью кремния.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что облучение изоляторов кабельных многоконтактных разъемов электронами с энергией 20…50 кэВ приводит к возникновению электростатических разрядов (ЭСР) в промежутках между металлическими контактами этих разъемов. Такие электростатические разряды регистрируются при работе космических аппаратов на геостационарной или высокоэллиптических орбитах, и приводят к обратимым и/или необратимым отказам радиоэлектронной аппаратуры.
Возможной мерой защиты от этого поражающего фактора является исключение возможности возникновения таких разрядов за счет выравнивая потенциалов между металлическим корпусом разъема и изолятором разъема диэлектрик которого обладает повышенной проводимостью.
Известен штепсельный разъем, содержащий вилку с штырями и розетку с гнездами [Авторское свидетельство СССР №657492, МПК H01R 13/645, опубл. 15.04.1979].
Недостатком известной конструкции разъема является высокое удельное сопротивление диэлектрика изолятора разъема, нормировка которого специально не оговорена в описании к изобретению. Известный штепсельный разъем может быть использован в различных областях техники, где требуется защита контактов соединителей от внешнего рентгеновского излучения, например в объектах авиационной, космической техники, ядерных и других энергоустановках, в том числе в разрабатываемом международном экспериментальном термоядерном реакторе (ITER) с автоматической стыковкой модулей к кожуху при сборке бланкета.
Известно значительное количество цилиндрических и прямоугольных соединителей общепромышленного применения. [В.Ф. Лярский, О.Б. Мурадян. Электрические соединители. Справочник. "Радио и связь". Москва. 1988 г.].
Известен кабельный соединитель или концевая муфта, содержащий гнездо, имеющее вытянутую часть с наружной резьбой. Штырь имеет часть с внутренней резьбой и содержит внешнее поверхностное устройство для ручного сочленения, которое дает возможность вращать штырь и навинчивать его на часть гнезда, имеющего резьбу. Защитный трубообразный экран, открытый с одного конца, расположен около части штыря и резьбовой части гнезда. Он тесно охватывает эти части контактной пары при доступе к внешнему поверхностному устройству с одного конца при ручном сочленении. Защитный экран жестко прикреплен к гнезду. Гнездо и штырь при сочленении направлены в противоположном направлении вдоль продольной оси экрана. (Патент США N 4168921, МПК H01R 13/54, опубл. 25.09.79)
Недостатком данного устройства является конструктивное разделение защитного экрана и элементов фиксации и как следствие большие габариты.
Известен штепсельный разъем, состоящий из вилки и розетки, корпуса которых соединены с помощью установленной, например, на корпусе вилки накидной гайки, снабженной элементом стопорения. Каждая из частей разъема содержит изоляционную колодку с контактами и проводники на корпусе, на котором установлена накидная гайка, со стороны его, обращенной в сторону подсоединения кабеля, установлена коаксиальная с ней втулка. Корпус, втулка, колодка, контакты и проводники соединены между собой в единое целое электроизоляционной массой. (Авторское свидетельство СССР N 489172, МПК H01R 13/62, опубл. 25.10.75.)
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является техническое решение электрического соединителя, который содержит удерживаемые в сочлененном положении накидной гайкой корпуса розетки и вилки, один из которых закреплен на основании, обойму и поляризующие элементы, выполненные в виде пазов и выступов, расположенных соответственно на внутренней поверхности обоймы и наружной поверхности накидной гайки, накидная гайка установлена на наружном буртике корпуса розетки и имеет резьбу на внутренней поверхности с втычной стороны розетки. Обойма установлена на основании жестко, соосно с корпусом, например, вилки, (а.с. СССР N 803060, МПК Н01R 13/62, опубл. 07.02.81. - прототип) выбранный в качестве прототипа.
Известные соединители не могут быть использованы в космическом бортовом оборудовании, так как не защищены от электростатических разрядов, которые регистрируются при работе космических аппаратов на геостационарной или высокоэллиптических орбитах, и приводят к обратимым и/или необратимым отказам радиоэлектронной аппаратуры.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в исключении электростатических разрядов и электрических помех между диэлектрическим изолятором и металлическими контактами за счет применения композиционного диэлектрического материала для изготовления изоляторов кабельных многоконтактных разъемов, используемых в бортовом космическом оборудовании.
-9
-1
-1
-9
-1
-1
Поставленная техническая задача решается тем, что в кабельном многоконтактном разъеме, содержащем изолятор с отверстиями для крепления металлических контактов и металлические контакты, согласно заявляемой полезной модели, изолятор выполнен из композиционного диэлектрического материала с электропроводностью от 0,5×10 Омм до 2×10 Омм, который выбирается из условия обеспечения требуемой устойчивости к возникновению электростатических разрядов.
-9
-1
-1
-9
-1
-1
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается всей заявляемой совокупностью существенных признаков, является контролируемое снижение удельного объемного электрического сопротивления композиционного материала изолятора разъема до величины от 0,5×10 Омм до 2×10 Омм. Такая величина удельного объемного электрического сопротивления полностью исключает возможность возникновения электростатических разрядов между диэлектриком кабельного разъема и металлическими контактами.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунками, где
на фиг. 1 представлена установка для проведения испытаний;
на фиг. 2 представлена блок-схема проведения испытаний вилки разъема на электризуемость, включает следующие позиции:
е
е
-8
2
1 - электронная пушка (Е = 50 кэВ, плотность тока пучка электронов I = 10 А/см),
2 - рабочий стол,
3 - пояс Роговского нагруженный на 50-омный резистор,
4 - вебкамера,
5 - устройство перемещения вебкамеры,
6 - компьютер к вебкамере,
7 - вакуумная камера,
8 - испытуемая вилка разъема.
-9
-1
-1
-9
-1
-1
Кабельный многоконтактный разъем включает изолятор с отверстиями для крепления металлических контактов, выполненный из композиционного диэлектрического материала с электропроводностью от 0,5×10 Омм до 2×10 Омм, который выбирается из условия обеспечения требуемой устойчивости к возникновению электростатических разрядов.
Авторами были выполнены испытания на электризацию вилки промышленно выпускаемого разъема в вакуумной камере электроннолучевой установки ЭЛА-50/5 (фиг. 1) под действием электронов с энергией 50 кэВ. На фиг. 2 представлена блок-схема проведения испытаний.
-9
-9
В результате проведенных испытаний удалось установить, что снижение величины удельного объемного электрического сопротивления до (0,5×10 Ом.м … 2×10 Ом.м) приводит к исключению возникновения электростатических разрядов при облучении. Дальнейшее снижение величины удельного объемного электрического сопротивления может привести к нарушению ГОСТа 19104-88 по величине сопротивления между парами контактов и контактами и корпусом.