CN102159044B

CN102159044B - 一种微纳卫星用星上电子系统结构箱

Info

Publication number: CN102159044B
Application number: CN201010608971.6A
Authority: CN
Inventors: 袁春柱; 朱庄生; 韩潮; 郭雷; 马静
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: CN102159044A

Abstract

一种微纳卫星星上电子用结构箱，包括结构框架、背板、背板锁紧条、板卡锁紧条，CPCI接插件。背板通过背板安装导槽和中心圆柱两侧的狭缝安装在结构框架中，背板的顶部与背板锁紧条上的导槽配合安装锁紧背板。电路板卡两侧通过螺钉安装“L”型导轨，“L”型导轨通过框架结构上的“L”型导槽安装在框架中，并用板卡锁紧条将电路板卡紧固，板卡锁紧条通过螺钉安装在结构框架上。电路板卡和背板之间经CPCI接插件连接。本发明实现了微纳卫星星上电子系统电气上的分布式和结构上的一体化，减少了体积质量，方便系统的安装和调试，适用于微小和微纳型卫星星上电子系统。

Description

一种微纳卫星用星上电子系统结构箱

技术领域

本发明涉及一种微纳卫星星上电子用结构箱，属于飞行器设计领域。

背景技术

随着信息技术和集成化技术的发展和应用，传统的卫星研制技术出现了革命性的飞跃，原来需要几吨甚至几十吨的卫星功能，现在可以用几百千克甚至几十千克的微小卫星来实现，使航天与空间应用领域出现了新的生机。微小卫星具有质量轻、体积小、造价低、研制周期短、发射方便等优点，在深空探测、通讯、军事应用、遥感、气象预报、科学试验等众多领域日扮演着越来越重要的角色。

传统的卫星电子系统是分布式设计，即星上电子系统分为多个系统，如：电源系统、星载计算机系统、姿轨控系统、通信系统、载荷系统等。各个分系统安装在不同的位置，集成度不高。这种设计存在很多不足之处，系统安装在不同的位置上，这样设计安装非常复杂，不易于系统或器件的安装和拆卸；各个系统相距很远，各个系统之间传递信息不方便，信息的传输需要传输电缆，容易造成信号的衰减和丢失。电子系统分布式设计，增加了系统结构的体积和质量；另外目前有些结构是将每个系统的电路板放在一个小箱子里，各个小箱子之间采用电缆连接，这样系统的安装会方便，但是仍需要很多电缆，占用很多星上空间，不利于小卫星的集成；由于存在上述缺陷，故现有的星上电子系统结构存在占用体积大、集成度不高、需要很多电缆、安装不方便等缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服了现有技术的不足，提出了一种体积小、质量轻、具有一体化、无缆化、集成度高、易安装拆卸的星上电子结构箱。

本发明的技术解决方案：一种微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：根据微纳卫星六棱柱的外形，为了和微纳卫星外形匹配，所述微纳卫星星上电子用结构箱为六棱柱的外形，其中空出的一个角用于安装卫星上的蓄电池，所述结构箱包括结构框架（1）、背板（2）、背板锁紧条（3）、板卡锁紧条（4）、“L”型导轨（5）、接插件（6）和电路板卡（7）；所述结构框架（1）包括第一支撑板（9）、第二支撑板（10）、第三支撑板（11）、和第四支撑板（12）、中心圆柱（8）、“L”型导槽（13）、背板安装梁（15）、底座梁（16）、背板导槽（18），第一支撑板（9）垂直与底座梁（16）安装在中心圆柱（8）的左侧，第三支撑板（11）垂直与底座梁（16）安装在中心圆柱（8）的右侧，第二支撑板（10）垂直与底座梁（16）安装在底座梁（16）的一侧，第四支撑板（12）垂直与底座梁（16）安装在底座梁（16）的另一侧；四个支撑板（9、10、11、12）上面分别设计有“L”型导槽（13），对应的两个“L”型导槽（13）形成“抽屉格”（20），所述“抽屉格”（20）用于安装电路板卡（7），“抽屉格”（20）的数量根据电路板卡（7）的数量设定；底座梁（16）上设计了背板导槽（18），背板导槽（18）与背板（2）的底部配合用于安装背板（2），背板安装梁（15）连接中心圆柱（8）和第四支撑板（12），位于背板的单侧，靠近蓄电池的空出的一角；背板安装梁15位于什么位置；中心圆柱（8）的中间设计了两道狭缝（21），供背板2穿过，然后通过背板锁紧条（3）将背板（2）紧固在结构框架（1）上；背板锁紧条（3）与背板（2）的上边缘配合紧固背板（2），背板锁紧条（3）上设计了一个与中心圆柱（8）直径一致的圆环（21），所述圆环（21）通过螺钉安装在中心圆柱（8）的顶端，背板锁紧条（3）的两端通过螺钉固定在结构框架（1）上，背板锁紧条（3）不但起到紧固背板（2）的作用，而且可以加固结构框架（1）；电路板卡（7）的两侧安装有“L”型的导轨（5），“L”型导轨（5）与“L”型导槽（13）的长度对应相等，“L”型导轨（5）与电路板卡（7）之间通过螺钉紧固，带有“L”型导轨（5）的电路板卡（7）安装在结构框架的“抽屉格”（20）中，然后用板卡锁紧条（4）锁紧，板卡锁紧条（4）与结构框架（1）之间通过螺钉紧固，电路板卡（7）与背板（2）之间通过标准接插件（6）实现通信。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明采用了抽屉式设计思路，实现了星上电子系统电气上的分布式和电气上的一体化设计，使电路板卡的安装方便，系统的调试易于操作。

（2）本发明采用背板设计，电路板间的连接简洁牢固，可靠性高，克服了电缆混乱难以操作的问题，实现了星上电子系统的无缆化。

（3）本发明结构框架中的支撑板上分别设计了“L”型导槽，有效防止了电路板的左右移动，结构简单实用。

（4）本发明采用了锁紧条设计，简单有效的紧固了电路板上的导轨。

总之，本发明解决了微纳卫星电路板卡分布分散不易固定以及不易安装及星上电子系统电缆多、重量大的问题，提高了卫星整体结构的集成度，实现系统设计的无缆化，方便系统电路板卡的安装和系统调试。

附图说明

图1为本发明的星上电子结构箱整体安装图；

图2为本发明的星上电子结构框架；

图3为本发明背板安装图；

图4为本发明的结构箱“抽屉格”图；

图5为本发明的电路板卡安装图。

具体实施方式

本发明的一种微纳卫星星上电子用结构箱整体安装图如图1，根据微纳卫星六棱柱的外形，为了和微纳卫星外形匹配，微纳卫星星上电子用结构箱也设计为六棱柱的外形，如图1中所示，其中空出的一个角用于安装卫星上的蓄电池。微纳卫星星上电子用结构箱包括结构框架1、背板2、背板锁紧条3、板卡锁紧条4、“L”型导轨5、CPCI接插件6。背板2通过背板安装导槽和中心圆柱8两侧的狭缝安装在结构框架1中，背板2的顶部与背板锁紧条3上的导槽配合安装锁紧背板2。电路板卡7两侧通过螺钉安装“L”型导轨5，“L”型导轨5通过框架结构1上的“L”型导槽13安装在框架中，并用板卡锁紧条4将电路板卡7紧固，板卡锁紧条4通过螺钉安装在结构框架1上。电路板卡7和背板2之间经CPCI接插件6连接。

图2为本发明的星上电子结构框架图，结构框架1由支撑板9、支撑板11、支撑板10、支撑板12、中心圆柱8、“L”型导槽13、加固梁14、背板安装梁15、底座梁16、框架安装凸台17、背板导槽18、背板安装凸台19组成。第一支撑板9垂直与底座梁16用螺钉安装在中心圆柱8的左侧，第三支撑板11垂直与底座梁16用螺钉安装在中心圆柱8的右侧，第二支撑板10垂直与底座梁16用螺钉安装在底座梁16的一侧，第四支撑板12垂直与底座梁16用螺钉安装在底座梁16的另一侧；第二支撑板10两侧都有。加固梁14用于加固各个支撑板；结构框架六个角的低端分别设计了框架安装凸台17，提供框架结构与卫星的安装面，通过螺钉将框架结构安装在卫星的底座上；第一支撑板9、第二支撑板10、第三支撑板11和第四支撑板12上面分别设计了“L”型导槽13，相应的导槽形成一个“抽屉格”，用于安装电路板卡7。本实施例中第一支撑板9的内侧设计了三道“L”型导槽；第二支撑板10的内侧设计了三道“L”型导槽；第三支撑板11的左侧设计了三道“L”型导槽，右侧设计了四道“L”型导槽；第四支撑板12的内侧设计了四道“L”型导槽；相应的两个“L”型导槽形成一个“抽屉格”，用于安装一个电路板卡7。底座梁16上设计了背板导槽18，与背板2的底部配合用于安装背板2，背板安装梁15上设计了背板安装凸台19，凸台上设计了螺纹孔，通过螺钉将背板2安装在安装背板安装凸台19上。

图3为本发明背板安装图，背板2通过背板导槽18安装在结构框架1中，中心圆柱8的中间设计了两道狭缝21，供背板2穿过，然后通过背板锁紧条3将背板2紧固在结构框架1上，背板锁紧条3与背板2的上边缘配合紧固背板2，背板锁紧条3上设计了一个与中心圆柱直径一致的圆环21，背板锁紧条3通过螺钉固定在结构框架1上。背板锁紧条3不但起到紧固背板的作用，而且可以加固结构框架1。背板安装梁15上设计了两个背板安装凸台19，背板安装凸台19上了设计了安装螺纹，用螺钉通过背板2上的安装光孔将背板2紧固在结构框架1上。底座梁16上设计了背板导槽18，与背板2的底部配合用于安装背板2。

图4为本发明结构箱的“抽屉格”图，第一支撑板9、第二支撑板10、第三支撑板11、第四支撑板12都设计了“L”型导槽13，相应的一对“L”型导槽13形成一个“抽屉格”20，“抽屉格”20的数量可以根据电路板的数量设定。

图5为本发明的电路板卡安装图。每个电路板卡7的两侧安装了两个“L”型的导轨5，“L”型导轨5与“L”型导槽13的长度对应相等，“L”型导轨5与电路板卡7之间通过螺钉紧固。带有“L”型导轨5的电路板卡7安装在结构框架的“抽屉格”中，然后用锁紧条4将其锁紧，锁紧条4与结构框架之间通过螺钉紧固。电路板卡与背板之间通过标准CPCI接插件6实现通信。

本发明整个星上电子框架采用一块具有较大磁导率镍合金车铣而成，屏蔽低频磁场、抵抗机械振动。本发明充分利用了空间，减小体积，减轻了质量，提高了星载电子系统的可靠性，方便系统的安装和调试。适用于微小或微纳卫星星上电子系统。

本发明采用了抽屉式设计思路，实现了星上电子系统电气上的分布式和电气上的一体化设计，采用背板设计，电路板间的连接简洁牢固，可靠性高，克服了传统的分散式的安装带来的电缆混乱难以操作的问题，使电路板卡的安装方便，系统的调试易于操作。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：根据微纳卫星六棱柱的外形，为了和微纳卫星外形匹配，所述微纳卫星星上电子用结构箱为六棱柱的外形，其中空出的一个角用于安装卫星上的蓄电池，所述结构箱包括结构框架（1）、背板（2）、背板锁紧条（3）、板卡锁紧条（4）、“L”型导轨（5）、接插件（6）和电路板卡（7）；所述结构框架（1）包括第一支撑板（9）、第二支撑板（10）、第三支撑板（11）、和第四支撑板（12）、中心圆柱（8）、“L”型导槽（13）、背板安装梁（15）、底座梁（16）、背板导槽（18），第一支撑板（9）垂直于底座梁（16）安装在中心圆柱（8）的左侧，第三支撑板（11）垂直于底座梁（16）安装在中心圆柱（8）的右侧，第二支撑板（10）垂直于底座梁（16）安装在底座梁（16）的一侧，第四支撑板（12）垂直于底座梁（16）安装在底座梁（16）的另一侧；四个支撑板（9、10、11、12）上面分别设计有“L”型导槽（13），对应的两个“L”型导槽（13）形成“抽屉格”（20），所述“抽屉格”（20）用于安装电路板卡（7），“抽屉格”（20）的数量根据电路板卡（7）的数量设定；底座梁（16）上设计了背板导槽（18），背板导槽（18）与背板（2）的底部配合用于安装背板（2），背板安装梁（15）连接中心圆柱（8）和第四支撑板（12），背板安装梁（15）位于背板的单侧，靠近蓄电池的空出的一角；中心圆柱（8）的中间设计了两道狭缝，供背板2穿过，然后通过背板锁紧条（3）将背板（2）紧固在结构框架（1）上；背板锁紧条（3）与背板（2）的上边缘配合紧固背板（2），背板锁紧条（3）上设计了一个与中心圆柱（8）直径一致的圆环（21），所述圆环（21）通过螺钉安装在中心圆柱（8）的顶端，背板锁紧条（3）的两端通过螺钉固定在结构框架（1）上，背板锁紧条（3）不但起到紧固背板（2）的作用，而且可以加固结构框架（1）；电路板卡（7）的两侧安装有“L”型的导轨（5），“L”型导轨（5）与“L”型导槽（13）的长度对应相等，“L”型导轨（5）与电路板卡（7）之间通过螺钉紧固，带有“L”型导轨（5）的电路板卡（7）安装在结构框架的“抽屉格”（20）中，然后用板卡锁紧条（4）锁紧，板卡锁紧条（4）与结构框架（1）之间通过螺钉紧固，电路板卡（7）与背板（2）之间通过标准接插件（6）实现通信。

2.根据权利要求1所述的微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：所述结构框架（1）外侧各个角的最下端分别有框架安装凸台（17），提供框架结构与卫星的安装面，通过螺钉将框架结构（1）安装在卫星的底座上。

3.根据权利要求1所述的微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：所述结构框架（1）中四个支撑板（9、10、11、12）上分别还装有加固梁14，用于加固四个支撑板（9、10、11、12）。

4.根据权利要求1所述的微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：所述四个支撑板（9、10、11、12）上有多个“L”型导槽（13），形成多层“抽屉格”，用于安装多个电路板卡（7）。

5.根据权利要求4所述的微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：所述第一支撑板（9）的内侧设计了三道“L”型导槽；第二支撑板（10）的内侧设计了三道“L”型导槽；第三支撑板（11）的左侧设计了三道“L”型导槽，右侧设计了四道“L”型导槽；第四支撑板（12）的内侧设计了四道“L”型导槽。

6.根据权利要求1所述的微纳卫星星上电子用结构箱，其特征在于：所述背板安装梁（15）上设计了背板安装凸台（19），背板安装凸台（19）上设计了螺纹孔，通过螺钉将背板（2）安装在背板安装凸台（19）上，以进一步加固背板（2）。