БОРТОВОЙ АВИАЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД

Полезная модель относится к области электротехнической промышленности и может быть использована в качестве бортового провода для передачи электроэнергии и сигналов бортовой кабельной сети летательных аппаратов.
Как правило, для построения бортовой кабельной сети применяются провода с токопроводящей жилой из меди или медных сплавов. Минимально допустимое сечение бортовых проводов согласно авиационных стандартов составляет 0,20 мм. Данное ограничение обусловлено характеристиками меди и ее сплавов в части разрывной прочности.
2
При этом, кроме разрывной нагрузки провода, значимой характеристикой для эксплуатации бортовой кабельной сети летательных аппаратов является усилие вырыва токопроводящей жилы из контактов электрических соединителей. Согласно ОСТ 1 03867-77 (Заделки электрических проводов в контакты электрических соединителей методом обжатия. Типы и основные размеры, технические требования) минимальное усилие вырыва из контактов электрических соединителей (соответственно и минимальная разрывная прочность токопроводящей жилы) для проводов сечением 0,20 мм составляет 4,5 кгс. Сопротивление вырыву провода из контактов электрических соединителей обеспечивается за счет механического обжатия токопроводящей жилы в наконечнике и разрывной прочности токопроводящей жилы.
Согласно ГОСТ 21962-76. (Соединители электрические. Термины и определения (с Изменением N 1)) п. 96. Усилие вырыва кабеля из электрического соединителя - это усилие, необходимое для вырыва кабеля из кабельного зажима электрического соединителя, прилагаемое в направлении оси кабеля.
Во всех известных конструкциях в качестве материала для токопроводящих жил (ТПЖ) используется медь или медь с нанесенным металлическим покрытием типа олова, никеля или серебра. Медь имеет хорошую электропроводность, гибкость и эластичность, однако она имеет низкую разрывную способность. В ряде случаев, когда к токопроводящим жилам прилагаются растягивающие усилия, при прокладке, например, проводов в труднодоступных местах, когда их необходимо протягивать по протяженным и сложным по конфигурации трассам, это приводит к необходимости увеличения диаметра провода или усложнению конструкции провода (кабеля) введением дополнительных конструктивных элементов, выполняющих только функции по повышению механической прочности провода (кабеля).
Недостатком известных проводов и кабелей с медными ТПЖ является необходимость обеспечивать повышенную прочность кабелей (проводов) увеличением диаметра ТПЖ или введением в конструкцию кабеля (провода) специальных упрочняющих элементов, что приводит к увеличению веса кабеля (во многих практических случаях это неприемлемо), к усложнению конструкции кабеля, к усложнению технологического процесса изготовления кабеля, к повышению его цены и др.
Существуют технические решения, которые позволяют повысить электрическую и механическую прочность электрического провода или кабеля без усложнения конструкции и без увеличения его размеров и веса.
Известен композитный высокопрочный провод с повышенной электропроводностью по патенту РФ на изобретение №2417468 от 27.01.2010, опубл. 27.04.2011 г., обладающий высокой разрывной нагрузкой и электропроводностью.
Композитный высокопрочный провод с повышенной электропроводностью содержит концентрично размещенные сердечник из электротехнической меди, наружную оболочку из сплава на основе меди и кольцевой слой между сердечником и наружной оболочкой, выполненный из высокопрочного сплава на основе меди с легирующими компонентами, не образующими с медью интерметаллических соединений, в виде волокон из Nb или Ag, или Cr, или V, или Та, или Fe, содержание которых составляет 15-30 об. %, причем наружная оболочка выполнена из коррозионностойкого материала, содержащего элементы, подавляющие искрообразование, площадь поперечного сечения наружной оболочки составляет 15-20% от площади сечения провода, а площадь поперечного сечения сердечника составляет 30-40% от площади сечения провода.
Применение провода по патенту РФ на изобретение №2417468 от 27.01.2010 в качестве проволоки в токопроводящей жиле бортового провода позволяет значительно увеличить разрывную нагрузку провода.
Известен электрический провод или кабель по патенту РФ на полезную модель №90253. от: 29.07.2009 опубл. 27.12.2009.
Электрический кабель, включает одно- или многопроволочные токопроводящие жилы, поверх которых наложена изоляция, и которые скручены в сердечник и помещены в наружную оболочку, а также проволоки токопроводящей жилы выполнить из двухфазного металломатричного композиционного материала, имеющего электропроводность, сравнимую с электропроводностью меди. Например, система медь - ниобий - Cu-Nb или система медь - железо - Cu-Fe.
Недостатком провода по патенту №90253 является высокая стойкость к деформации токопроводящей жилы, связанная с высокой твердостью проволоки из Cu-Nb.
Заявителем были проведены эксперименты по определению разрывной нагрузки и усилия вырыва для провода, изготовленного с токопроводящей жилой из проволок Cu-Nb. Провод, изготовленный с токопроводящей жилой из проволок из Cu-Nb, выдерживает требования по разрывной нагрузке. Результаты испытаний провода приведены в таблице 1.
Испытания на усилие вырыва провода, изготовленного с токопроводящей жилой из 7 проволок из Cu-Nb диаметром 0,15 мм показали неудовлетворительные результаты относительно нормы 4,5 кгс (см. таблицу 1).
Недостаточное усилие вырыва токопроводящей жилы из проволок Cu-Nb, при хорошей разрывной прочности провода, связано с твердостью сплава Cu-Nb, т.е. при обжиме специальным инструментом не происходит деформации сплава Cu-Nb и жила выскальзывает из контакта электрических соединителей.
Применение композитного высокопрочного провода с повышенной электропроводностью в качестве проволоки (элемента) для скрутки токопроводящей жилы позволяет значительно увеличить ее разрывную нагрузку.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание токопроводящей жилы с комбинированными проволоками с применением разных по твердости материалов для достижения необходимого усилия вырыва токопроводящей жилы из контакта электрических соединителей (из наконечника, штыря или гнезда), относительно нормы 4,5 кгс.
Технический результат - прочность обжатия бортового провода в контакте электрического соединителя.
Технический результат достигается тем, что бортовой авиационный электрический провод содержит многопроволочную токопроводящую жилу из проволок одинакового диаметра, покрытую изоляцией, а токопроводящая жила содержит медные и не менее одной и не более (n-1) проволок из микрокомпозиционного сплава медь-ниобий, где n - общее количество проволок в токопроводящей жиле.
Для решения поставленной задачи токопроводящую жилу выполняют комбинированной с применением разных по твердости материалов, в частности меди и сплава меди-ниобия.
В комбинированной жиле при обжиме происходит деформация более мягких проволок из меди и обеспечивается надежный контакт токопроводящей жилы в контакте электрического соединителя. С целью опробования заявляемого технического решения на практике были разработаны различные конструкции комбинированной токопроводящей жилы скрученной из разного количества медных и медно-ниобиевых проволок. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Наилучшие результаты, обеспечивающие более высокий уровень усилия вырыва, превосходящих минимальное усилие вырыва в 4,5 кгс показали токопроводящие жилы, состоящие из следующих расположений проволок (расположение показано на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3. фиг. 4.) из медно-ниобиевых и медных проволок в повивах жилы:
- из трех медно-ниобиевых и четырех медных проволок (фиг. 1);
- из двенадцати (12) медных проволок, шесть из которых расположены в первом повиве и шесть во втором повиве, и семи (7) проволок из микрокомпозиционного сплава Cu-Nb, одна из которых расположена в центре и шесть во втором повиве с чередованием с медными проволоками (фиг. 2);
- из семи (7) проволок из микрокомпозиционного сплава Cu-Nb, расположенных одна в центре и шесть в первом повиве, и двенадцати (12) медных проволок, расположенных во втором повиве (фиг. 3);
- из тринадцати (13) медных проволок, расположенных одна в центре, три в первом повиве, девять (9) во втором повиве и шесть (6) проволок из микрокомпозиционного сплава Cu-Nb, из которых три расположены в первом повиве с чередованием с медными проволоками, и три во втором повиве с чередованием с тремя медными проволоками (фиг. 4);
Данные конструкции обеспечивают хорошее обжатие. Твердый материал (Cu-Nb) находится как бы в матрице из более мягкой меди, которая деформируется и зажимает Cu-Nb.
Таким образом, поставленная задача решается тем, что качественный обжим токопроводящей жилы в контакте электрических соединителей обеспечивается в многопроволочной токопроводящей жиле, выполненной комбинированной с применением проволок из разных по твердости материалов, в частности меди и сплава меди-ниобия.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна», так как из известных и общедоступных источников информации не выявлено аналогичное техническое решение.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию, «промышленная применимость», так как может быть изготовлено из известных материалов и известными способами.