星载转台活动电缆布线系统及方法
阅读说明：本技术 星载转台活动电缆布线系统及方法 (Satellite-borne turntable movable cable wiring system and method ) 是由 费志禾 李志慧 陈雅璐 彭效海 陈立 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种星载转台活动电缆布线系统及方法,涉及电缆布线设计领域,包括安装在转子上的第一安装座组件、安装在定子上的第二安装座组件以及电缆束；所述第一安装座组件包括转动设置的第一电缆接头,所述第二安装座组件包括转动设置的第二电缆接头；所述电缆束的两端分别与第一电缆接头和第二电缆接头紧固连接,所述电缆束包括多个散布式的小线束。通过采取散布式的布线方法,将电缆束分为多个小线束进行S形走线,且通过第一安装座上可转动的第一电缆接头,第二安装座上可转动的第二电缆接头,有助于降低电缆束的扭转阻力矩,进而有助于减少电缆的磨损和破坏,延长了活动电缆的使用寿命,且可靠性高,稳定性强。(The invention provides a satellite-borne turntable movable cable wiring system and a satellite-borne turntable movable cable wiring method, which relate to the field of cable wiring design and comprise a first mounting base assembly, a second mounting base assembly and a cable bundle, wherein the first mounting base assembly is arranged on a rotor; the first mounting seat assembly comprises a first cable connector which is rotatably arranged, and the second mounting seat assembly comprises a second cable connector which is rotatably arranged; the two ends of the cable bundle are respectively and fixedly connected with the first cable connector and the second cable connector, and the cable bundle comprises a plurality of scattered small wire harnesses. By adopting a scattered wiring method, the cable harness is divided into a plurality of small wire harnesses to carry out S-shaped wiring, and the torsional resistance moment of the cable harness is favorably reduced through the rotatable first cable joint on the first mounting seat and the rotatable second cable joint on the second mounting seat, so that the abrasion and the damage of the cable are favorably reduced, the service life of the movable cable is prolonged, and the cable harness is high in reliability and strong in stability.)
技术领域
本发明涉及电缆布线设计领域，具体地，涉及一种星载转台活动电缆布线系统及方法。
背景技术
随着卫星功能性的不断提升，星载转台为卫星的重要组件。卫星系统的小型化要求转动机构结构紧凑、轻便灵活，而功能性的提升又导致内部电缆数量急剧增加。电缆的可靠性和使用寿命是影响机构可靠性和寿命的重要因素之一，甚至直接决定了任务的成败。活动电缆随机构转动会发生扭转和弯折，产生扭转阻力矩。长时间扭转和弯折易导致电缆绝缘层磨损破裂，甚至造成导线短路、断裂等严重后果。同时扭转阻力矩的稳定性也严重影响转动机构控制系统的精度。因此通过合理的布线方法控制和减小电缆扭转阻力矩对于机构的正常运转具有重要意义。
现有公开号为CN206116599U的中国专利，其公开了一种天线座内电缆转动安装装置，包括转台和天线座，转台设置在天线座上部，天线座内还设有心轴、固定盘、升降盘和支架；心轴的上端与转台连接实现同步转动；固定盘与心轴同轴设置并构成固定连接，升降盘与心轴同轴设置并构成沿心轴轴线方向的滑动连接和沿其圆周方向的转动连接；固定盘与升降盘通过柔性连接件连接；支架安装于天线座的内壁上，用于固定电缆；电缆还分别与固定盘和升降盘连接。
常规线缆布线技术仅仅只局限于单纯的电气互联，还应基于产品设计、结构、环境等多方面因素综合考虑。星载转台活动电缆布线方式分为外部走线和内部走线，星载转台外部直接面临严苛的空间环境，包括高真空、热循环、带电粒子辐照、紫外辐照、原子氧及空间碎片等，活动电缆长时间的暴露在空间环境，易造成电缆外保护层老化变脆，甚至发生破裂失效，严重影响信号传输质量和电缆网使用寿命。而星载转台内部空间紧促，线缆布线空间极其有限。
因此，迫切需要设计一种能够保证星载转台的工作寿命、可靠性以及稳定性的星载转台活动电缆布线方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载转台活动电缆布线系统及方法。
根据本发明提供的一种星载转台活动电缆布线系统,包括安装在转子上的第一安装座组件、安装在定子上的第二安装座组件以及电缆束；所述第一安装座组件包括转动设置的第一电缆接头，所述第二安装座组件包括转动设置的第二电缆接头；所述电缆束的两端分别与第一电缆接头和第二电缆接头紧固连接，所述电缆束包括多个散布式的小线束。
优选地，所述第一安装座组件还包括第一安装座、上球窝以及下球窝，所述上球窝和下球窝在第一安装座上呈相对设置，且所述上球窝和下球窝配合形成有用于安装第一电缆接头的空间；所述第一电缆接头包括球形电缆接头，所述球形电缆接头分别与上球窝和下球窝转动配合。
优选地，所述球形电缆接头的材质包括钛合金，所述上球窝和下球窝的材质包括铝合金。
优选地，所述第二安装座组件还包括第二安装座和卡块，所述第二电缆接头包括带法兰电缆接头，所述第二安装座上设置有卡槽，所述卡块与卡槽配合将带法兰电缆接头安装在第二安装座上，且所述带法兰电缆接头与卡槽的内壁和卡块二者均为间隙配合。
优选地，所述带法兰电缆接头的材质包括钛合金，所述第二安装座和卡块的材质均包括铝合金。
优选地，还包括保护罩组件，所述保护罩组件安装在第二安装座组件背离第一安装座组件的一侧，所述保护罩组件与第二安装座组件配合形成有用于放置电缆束的囊形空间。
优选地，所述保护罩组件包括上罩和下罩，所述上罩和下罩可拆卸连接，且所述上罩和下罩的内壁均采用圆角或圆弧设计。
根据本发明提供的一种星载转台活动电缆布线方法，包括权利要求1-7任一项所述的星载转台活动电缆布线系统，方法包括如下步骤：S1、根据所述星载转台的电缆束总数以及相对位置进行小线束散布式电缆分束设计，从而控制所述电缆束整体的最小弯曲半径；S2、确定所述小线束的S形走线的路径尺寸，采用样板布线法保证电缆束(4)的初始形状，使所述小线束不与其它结构发生勾挂；S3、将所述小线束的上下两端分别与球形电缆接头(12)和带法兰电缆接头(22)胶接固定；S4、所述小线束通过球形电缆接头(12)安装在第一安装座组件(1)；所述小线束通过带法兰电缆接头(22)安装在第二安装座组件(2)，且所述小线束依次盘线进入第二安装座(21)内部。
优选地，所述小线束的线径在0-10mm之间，所述电缆束的整体最小弯曲半径为其线径的2-3倍，且所述电缆束的整体最小弯曲半径小于等于30mm。
优选地，所述小线束的S形走线的路径尺寸由电缆走向要求、装配空间限制、电缆束扭转角度、最小弯曲半径、抗张强度综合确定。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采取散布式的布线方法，将电缆束分为多个小线束进行S形走线，且通过第一安装座上可转动的第一电缆接头，第二安装座上可转动的第二电缆接头，有助于降低电缆束的扭转阻力矩，进而有助于减少电缆的磨损和破坏，延长了活动电缆的使用寿命，且可靠性高，稳定性强；
2、本发明通过采取散布式布线方法，将电缆束分为小线束走线，使电缆束在满足最小弯曲半径同时，在紧凑的空间内完成布局设计，通过S形走线，使电缆在有限空间内最大程度延长活动部分长度，有助于减小电缆束单位长度的扭转角；
3、本发明通过球形电缆接头和带法兰电缆接头，使活动的电缆束的根部在满足装配条件的基础上，可在一定范围内活动，有助于减少电缆束根部应力集中的问题；
4、本发明通过采取内部空间走线的方式，通过保护罩组件隔绝空间环境的影响，保护电缆束不与其他结构发生勾挂和磨损，同时降低了活动的电缆束产生多余物影响星载转台正常工作的风险，从而有助于提高活动电缆工作的稳定性和可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现布线系统整体结构示意图；
图2为本发明主要体现第一安装座上球形电缆接头分布结构示意图；
图3为本发明主要体现球形电缆接头安装结构示意图；
图4为本发明主要体现球形电缆接头整体结构示意图；
图5为本发明主要体现第二安装座上带法兰电缆接头分布结构示意图；
图6为本发明主要体现带法兰电缆接头安装结构示意图；
图7为本发明主要体现带法兰电缆接整体结构示意图；
图8为本发明主要体现电缆束在第二安装座上安装结构示意图；
图9为本发明主要体现保护罩组件整体结构示意图。
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种星载转台活动电缆布线系统，包括安装在转子上的第一安装座组件1、安装在定子上的第二安装座组件2、保护罩组件3以及电缆束4。第一安装座组件1包括能够三百六十度转动的第一电缆接头，第二安装座组件2包括能够三百六十度转动的第二电缆接头。电缆束4的两端分别与第一电缆接头和第二电缆接头紧固连接。第一安装座组件1和第二安装座组件2均依据星载转台的结构要求进行设计，为电缆束4安装固定提供支撑，且电缆束4随星载转台转动不断扭转弯折。
电缆束4包括多个散布式的小线束，电缆束4的走线为S形走线，并通过能够三百六十度转动的第一电缆接头和第二电缆接头配合，能够显著降低电缆束4的扭转力矩，进而能够减少电缆束4的磨损和破坏，延长了电缆束4的使用寿命。
如图2、图3和图4所示，第一安装座组件1还包括第一安装座11、上球窝13以及下球窝14，第一电缆接头为球形电缆接头12，上球窝13和下球窝14在第一安装座11上呈相对设置并均通过螺钉固定在第一安装座11上，第一安装座11采用T700碳纤维制造，胶接铝合金加强片，保证其与上球窝13和下球窝14连接的可靠性。上球窝13和下球窝14配合形成有用于安装球形电缆接头12的空间，球形电缆接头12分别与上球窝13和下球窝14转动配合，从而能够实现球形电缆接头12在第一安装座11上的360°转动和一定范围内摆动。电缆束4能够通过球形电缆接头12穿过第一安装座11，且电缆束4采用420、J133或其他胶液与球形电缆接头12进行胶接，保证电缆束4与球形电缆接头12之间无相对运动。
上球窝13和下球窝14均采用铝合金材料制作，球形电缆接头12采用钛合金制造，增加球形电缆接头12的耐磨性，且异种材料可防止球形电缆接头12和上球窝13、下球窝14在空间环境中发生冷焊现象。
如图5、图6和图7所示，第二安装座组件2还包括第二安装座21和卡块23，第二电缆接头为带法兰电缆接头22，第二安装座21的周侧边缘位置开设有卡槽。带法兰电缆接头22安装在卡槽中，卡块23紧固插接在卡槽中，从而防止带法兰电缆接头22从卡槽中脱落，且带法兰电缆接头22与卡槽的内壁和卡块23二者均为间隙配合，能够保证带法兰电缆接头22在第二安装座21上的360°转动。带法兰电缆接头22采用钛合金制造，第二安装座21和卡块23均采用铝合金制造，防止出现冷焊现象。
如图8所示，电缆束4能够通过带法兰电缆接头22穿过第二安装座21，且电缆束4采用420、J133或其他胶液与带法兰电缆接头22进行胶接，保证电缆束4与带法兰电缆接头22之间无相对运动。
如图1和图9所示，保护罩组件3安装在第二安装座21背离第一安装座11的一侧，保护罩组件3包括上罩31和下罩32，上罩31通过胶接的方式安装在第二安装座21背离第一安装座11的一侧，下罩32通过螺钉与上罩31可拆卸式紧固连接，从而便于保护罩组件3的安装或拆卸。
保护罩组件3与第二安装座21配合形成有用于放置电缆束4的囊形空间，保护罩组件3的形状由对电缆束4扭转过程中的变形分析进行设计，以满足电缆束4的扭转运动，相对密闭的囊形空间，能够使电缆束4免于暴露在空间环境中，同时保护罩组件3能够隔离活动电缆扭转过程中产生的多余物，减小转台因多余物发生故障的风险。
上罩31和下罩32的内壁均采用圆角和圆弧设计，使活动的电缆束4经过的路径光滑平整，且减少电缆束4表面的磨损，防止电缆束4与星载转台其他结构发生勾挂。
电缆束4采用样板布线法或工装布线法保证其初始形状。电缆束4的导线采用平行走线，保证不同位置的截面惯性矩一致。使用NOMEX绑扎带分段捆扎电缆束4，捆扎宽度不应超过10mm，捆扎间隔为50mm左右，形状不易固定处可适当加密捆扎。电缆束4外层采用聚四氟乙烯微孔带对电缆束4进行绕包，防止导线之间相互勾挂，且聚四氟乙烯微孔带尺寸为15×0.051mm(宽度×高度)。
根据本发明提供的一种星载转台活动电缆布线方法，包括上述的星载转台活动电缆布线系统，方法包括如下步骤：
S1、根据星载转台的电缆束4总数以及相对位置进行小线束散布式电缆分束设计，从而控制电缆束4整体的最小弯曲半径，使小线束的线径在0-10mm之间，优选10mm。电缆束4的整体最小弯曲半径为其线径的2-3倍，且电缆束4的整体最小弯曲半径小于等于30mm。
S2、通过模拟分析星载转台的工作状态确定电缆束4的运动状态，根据电缆走向要求、装配空间限制、电缆束4扭转角度、最小弯曲半径、抗张强度等参数确定小线束的S形走线的路径尺寸。使其既能在有限空间内不与其他结构发生勾挂磨损，又能控制扭转阻力矩，降低因长时间扭转和弯折导致电缆破裂甚至断裂的风险。
S3、将由多根小线束组成的电缆束4上下两端分别与球形电缆接头12和带法兰电缆接头22胶接固定；可采用420、J133或其他胶液，保证电缆束4与电缆接头之间无相对运动。
S4、将由多根小线束组成的电缆束4通过球形电缆接头12安装在第一安装座组件1上；将由多根小线束组成的电缆束4通过带法兰电缆接头22安装在第二安装座组件2上,且电缆束4依次盘线进入第二安装座21内部。保证满足电缆束4最小弯曲半径的同时，利用最小的空间完成电缆束4的换向。
如图1所示，以下为本申请提供的一个优选的方案：现有经过星载转台的电缆束4共包含300余根导线，共分为十二束线径为10mm的小线束，电缆束4整体最小弯曲半径为30mm。
球形电缆接头12在第一安装座11上绕第一安装座11的中心轴线等间隔转动安装有12个，球形电缆接头12与小线束一一对应；带法兰电缆接头22在第二安装座21的周侧边缘位置绕第二安装座21的中心轴线等间隔转动安装有12个，且带法兰电缆接头22与小线束一一对应。
任一小线束均通过依次盘线方法进入第二安装座21，保证满足电缆束4最小弯曲半径的同时，利用最小的空间完成电缆束4的换向。任一小线束均与通过对应的带法兰电缆接头22穿过第二安装座21，任一小线束均通过与之对应的球形电缆接头12穿过第一安装座11。任一小线束均采取S形走线，可在有限空间内延长小线束的长度，从而能够减小线束单位长度的扭转角，进而能够减小电束的扭转阻力矩，延长使用寿命。
工作原理
将电缆束4分为十二个个小线束，十二个小线束均采取S形走线，可在有限空间内延长小线束的长度，从而能够减小线束单位长度的扭转角，进而能够减小电束的扭转阻力矩，延长使用寿命。且十二个小线束均通过依次盘线方法进入第二安装座21，保证满足电缆束4最小弯曲半径的同时，利用最小的空间完成电缆束4的换向；且利用第一安装座11上能够三百六十度转动的球形电缆接头12、第二安装座21上能够三百六十度转动的带法兰电缆接头22，能够显著减少电缆束4的扭转阻力矩，延长其使用寿命。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
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