ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ КАБЕЛЬ С ЭКРАНОМ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Заявленная полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкции высокочастотных симметричных кабелей.
Кабель предназначен для комплектования ракетно-космических систем, имеющих встроенные распределенные и параллельные информационно-вычислительные и управляющие комплексы, работающие в реальном времени с использованием технологии Space Wire, авиационно-космической и военной техники и обеспечивает передачу цифровых и аналоговых сигналов при рабочем переменном напряжении до 200 В (350 В постоянного тока), частоты до 600 МГц со скоростью от 2 до 400 Мбит/с.
Из уровня техники известен высокочастотный симметричный кабель, включающий сердечник, состоящий, по меньшей мере, из одной пары скрученных токопроводящих жил, при этом каждая токопроводящая жила выполнена из скрученных металлических проволок и покрыта изоляцией, а поверх пары скрученных токопроводящих жил наложен экран в виде оплетки из металлических проволок, причем сердечник заключен во внешнюю полимерную оболочку (RU 169338, 15.03.2017, прототип).
За счет использования в известной конструкции кабеля экрана пары, изготовленного из металлических проволок, существенно утяжеляется конструкция кабеля. Кроме того, электрические параметры известного кабеля, такие как коэффициент затухания и затухание экранирования могут не удовлетворить повышенным требованиям к электрическим параметрам кабелей, предназначенных для комплектования ракетно-космических систем авиационно-космической и военной техники.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в устранении недостатков ближайшего аналога.
Технический результат заключается в улучшении электрических параметров высокочастотного симметричного кабеля.
Высокочастотный симметричный кабель, включающий сердечник, состоящий, по меньшей мере, из одной пары скрученных токопроводящих жил, при этом каждая токопроводящая жила выполнена из скрученных металлических проволок и покрыта изоляцией, а поверх пары скрученных токопроводящих жил наложен экран, причем сердечник заключен во внешнюю полимерную оболочку, характеризующийся тем, что экран, поверх скрученных в пару изолированных токопроводящих жил, наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм.
Согласно заявленной полезной модели, токопроводящие жилы выполнены уплотненными на 5÷12% по диаметру.
Согласно заявленной полезной модели, внешнее металлическое покрытие, нанесенное поверх синтетической бумаги выполнено из меди или серебра, или алюминия.
Согласно заявленной полезной модели, изолированные токопроводящие жилы скручены в пары совместно с двумя корделями, при этом кордели выполнены из фторопласта.
Согласно заявленной полезной модели, диаметр каждого корделя в паре скрученных токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы.
Согласно заявленной полезной модели, токопроводящие жилы выполнены из медных луженых или из медных или бронзовых посеребренных проволок (марки БрХЦрК).
Согласно заявленной полезной модели, изоляция каждой токопроводящей жилы выполнена из полувоздушного фторопласта и наложена методом физического вспенивания при экструдировании или в виде обмотки пористой лентой.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре представлен заявленный кабель в поперечном сечении.
Высокочастотный симметричный кабель включает сердечник, состоящий по меньшей мере, из одной пары скрученных токопроводящих жил 1. Каждая токопроводящая жила скручена из медных луженых или из медных или бронзовых посеребренных проволок (марки БрХЦрК), покрытых изоляцией 2. Каждая токопроводящая жила выполнена уплотненной на 5÷12% по диаметру. При этом изоляция 2, каждой токопроводящей жилы может быть выполнена из полувоздушного фторопласта, наложенного методом физического вспенивания при экструдировании или в виде обмотки пористой лентой. Изолированные токопроводящие жилы скручены в пару совместно с двумя корделями 3 из фторопласта, например из политетрафторэтилена или из перфторалкоксидных полимеров. Причем диаметр каждого корделя в паре скрученных токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы. Поверх изоляции скрученных в пару токопроводящих жил наложен экран 4, выполненный в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Поверх экрана 4 методом экструдирования наложена внешняя оболочка 5 из полиуретана или из поливинилиденфторида или из фторэтиленпропилена.
Высокочастотный симметричный кабель изготавливают на серийном технологическом оборудовании. Токопроводящую жилу 1 скручивают из семи медных посеребренных проволок или медных луженых проволок. При этом после скрутки токопроводящие жилы уплотняют на 5÷12% по диаметру методом протягивания каждой жилы через калибровочное устройство. За счет уплотнения токопроводящих жил обеспечивается стабильность и равномерность передачи сигналов, а также уменьшение диаметра кабеля с сохранением значения уровня ослабления сигнала и электрического сопротивления жилы, что в целом обеспечивает улучшение его электрических параметров. После скрутки и уплотнения на каждую токопроводящую жилу накладывают изоляцию 2 из полувоздушного фторопласта методом физического вспенивания при экструдировании или методом обмотки фторопластовой пористой лентой. Две изолированные токопроводящие жилы 1 скручивают в пару совместно с двумя корделями 3 из фторопласта, например из политетрафторэтилена или из перфторалкоксидных полимеров. При этом диаметр одного корделя 3 в скрученной паре токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы и является оптимальным для обеспечения равноудаленности экрана 4 от пары и симметрии жил в паре, как в случае линейной прокладки кабеля, так и в местах его возможных изгибов. В случае увеличения или уменьшения диаметра корделя за пределами указанного диапазона, экран 4 более подвержен отклонениям от круглой формы в процессе прокладки и эксплуатации кабеля, что ведет к ухудшению стабильности его электрических параметров. Поверх скрученных в пару токопроводящих жил совместно с корделями, накладывают экран 4 в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Наличие металлического покрытия обеспечивает экрану 4 необходимый уровень электрического сопротивления. При этом диапазон толщин металлического покрытия выбран оптимальным и в случае его нанесения толщиной меньше 1 мкм, металлическое покрытие не выполняет своей функции, а в случае превышения 5 мкм обуславливает увеличение массы экрана 4 в сравнении с массой оплеточного индивидуального экрана кабеля-прототипа. Поверх экрана 4 методом экструдирования или в виде обмотки лентой накладывают внешнюю оболочку 5 из полиуретана или изполивинилиденфторида или из фторэтиленпропилена.
Для подтверждения получения заявленного технического результата были произведены измерения электрических параметров заявленного кабеля и прототипа.
Таким образом, за счет экрана пары скрученных токопроводящих жил, выполненного в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия, обеспечивается существенное улучшение электрических параметров высокочастотного симметричного кабеля.