一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置的制作方法

1.本发明属于卫星技术领域，涉及一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置。


背景技术：

2.随着用户对通信卫星有效载荷要求越来越高，民商用通信卫星的运营商越来越多的部署高通量载荷卫星(以下简称hts卫星)，hts卫星的数量和占比正在明显增加。hts卫星载荷呈现出与以往传统通信卫星较多不同之处，卫星多波束、复杂馈源阵天线设计成为常态，卫星波导的数量急剧增加，在载荷舱设计过程中，需要解决大规模波导的走向设计、安装固定问题，特别是在多层载荷舱情况下，波导穿梭在各舱段之间，如何实现跨舱段波导的安装固定，同时保证固定的精度满足使用要求，成为了需要研究攻克的难题。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，解决了大规模波导束的走向设计问题和固定问题，包括波导在多层载荷舱构型下的设计、安装、定位。
4.本发明解决技术的方案是：
5.一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，包括舱板、舱内波导簇、舱体、穿舱法兰盘和舱外波导簇；其中，舱体为上端开口的方盒状结构；舱板水平设置在舱体的开口处；舱板上设置有方形通孔；穿舱法兰盘对应安装在方形通孔处；舱内波导簇安装在穿舱法兰盘的下方，且位于舱体内腔中；舱外波导簇从穿舱法兰盘上方向下穿过穿舱法兰盘，且舱外波导簇底端与舱内波导簇顶端对接。
6.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，舱内波导簇和舱外波导簇均包括n个跨舱波导，且舱内波导簇和舱外波导簇中的n个跨舱波导均呈矩阵式分布。
7.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述穿舱法兰盘上设置有矩阵分布的n通孔；每个通孔分别对应舱内波导簇中的1个跨舱波导和舱外波导簇中的1个跨舱波导。
8.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，穿舱法兰盘上每个通孔的两侧设置有3个安装孔。
9.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述舱板的方形通孔周围设置有安装孔和定位销；通过定位销实现对穿舱法兰盘的找正；并通过安装孔将穿舱法兰盘和舱板固连。
10.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述跨舱波导包括常规波导连接法兰、设计波导连接法兰和波导管体；波导管体为管状结构；常规波导连接法兰安装在波导管体的轴向底端；设计波导连接法兰安装在波导管体的轴向顶端。
11.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述波导管体有多种弯曲形式，实现满足舱内走向和管体加工要求。
12.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述常规波导连接法兰为方形板状结构；常规波导连接法兰的板面对称设置有6个对接孔。
13.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，所述设计波导连接法兰为板状结构；设计波导连接法兰的板面中心设置有6个对接孔；设计波导连接法兰的面板两外侧设置有3个安装孔；3个安装孔与对应穿舱法兰盘的通孔两侧的3个安装孔一一对应。
14.在上述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，舱内波导簇中各跨舱波导的设计波导连接法兰通过3个安装孔安装在对应穿舱法兰盘的通孔处；舱外波导簇中各跨舱波导的常规波导连接法兰穿过对应穿舱法兰盘的通孔，通过6个对接孔与对应舱内波导簇的设计波导连接法兰对接。
15.本发明与现有技术相比的有益效果是：
16.(1)传统通信卫星不存在大规模的波导穿舱情形，本方案针对高通量卫星中常见的大规模波导走向设计与穿舱固定难题，提出了解决办法；
17.(2)传统的波导固定方式使用波导支架形式，在一根波导的两个法兰面各安装一个l型小支架，支架数量多，可用该方式进行固定的波导规模有效，一般为1到2层波导，效率低，代价高；
18.(3)本发明的安装形式，可以解决固定需求的波导，从1根覆盖至近百根，视舱体大小的情况，甚至可以更多；
19.(4)本发明的安装形式，可以有效提升波导的安装精度，保证波导在总装阶段实施结果满足使用要求，传统的波导固定方式，波导在跨舱时缺少有效的保证安装精度的手段。
附图说明
20.图1为本发明舱外波导簇与穿舱法兰盘、舱内波导簇连接后的示意图；
21.图2为本发明穿舱法兰盘结构示意图；
22.图3为本发明舱板上安装孔与定位销的示意图；
23.图4为本发明跨舱波导结构示意图；
24.图5为本发明常规波导连接法兰示意图；
25.图6为本发明设计波导连接法兰示意图。
具体实施方式
26.下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
27.本发明提供了一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，解决大规模波导束的走向设计问题和固定问题，包括波导在多层载荷舱构型下的设计、安装、定位。
28.提高大规模跨舱波导安装精度的装置，如图1所示，具体包括舱板4、舱内波导簇7、舱体8、穿舱法兰盘9和舱外波导簇10；其中，舱体8为上端开口的方盒状结构；舱板4水平设置在舱体8的开口处；舱板4上设置有方形通孔；穿舱法兰盘9对应安装在方形通孔处；舱内波导簇7安装在穿舱法兰盘9的下方，且位于舱体8内腔中；舱外波导簇10从穿舱法兰盘9上方向下穿过穿舱法兰盘9，且舱外波导簇10底端与舱内波导簇7顶端对接。
29.舱内波导簇7和舱外波导簇10均包括n个跨舱波导，且舱内波导簇7和舱外波导簇10中的n个跨舱波导均呈矩阵式分布；n为不小于5的正整数。如图2所示，穿舱法兰盘9上设
置有矩阵分布的n通孔；每个通孔分别对应舱内波导簇7中的1个跨舱波导和舱外波导簇10中的1个跨舱波导。穿舱法兰盘9上每个通孔的两侧设置有3个安装孔。
30.如图3所示，舱板4的方形通孔周围设置有安装孔5和定位销6；通过定位销6实现对穿舱法兰盘9的找正；并通过安装孔5将穿舱法兰盘9和舱板4固连。
31.本发明考虑跨舱波导的安装精度要求，设计了穿舱法兰盘9，和法兰盘与舱板连接接口。包含了波导跨越的舱板4、基于整星安装精度要求进行加工的安装孔5和定位销6，安装孔5和定位销6在卫星结构部装期间，在整星基准下进行打孔，可将安装孔5和定位销6相对整星的位置精度提高到约φ0.3mm，从而保证穿舱法兰盘9和其相连接的舱内波导簇7、舱外波导簇10的连接精度。
32.如图4所示，跨舱波导包括常规波导连接法兰1、设计波导连接法兰2和波导管体3；波导管体3为管状结构；常规波导连接法兰1安装在波导管体3的轴向底端；设计波导连接法兰2安装在波导管体3的轴向顶端。其中，波导管体3有多种弯曲形式，实现满足舱内走向和管体加工要求。
33.跨舱波导两端分别需要与舱内设备和穿舱法兰盘9进行连接，波导管可有多种弯曲形式，满足舱内部分的走向和管体加工要求即可，为便于表达，本实施例中给出了一种常见的波导形式，两端为常规波导连接法兰1和连接法兰2，中间为波导管体。
34.考虑跨舱段波导的安装需求，在常规波导连接法兰1的基础上设计波导连接法兰2，包括中间6个与常规法兰波导法兰1连接的对接孔，和三处与后续跨舱波导穿舱法兰盘9连接的3个安装孔。
35.如图5所示，常规波导连接法兰1为方形板状结构；常规波导连接法兰1的板面对称设置有6个对接孔。
36.如图6所示，设计波导连接法兰2为板状结构；设计波导连接法兰2的板面中心设置有6个对接孔；设计波导连接法兰2的面板两外侧设置有3个安装孔；3个安装孔与对应穿舱法兰盘9的通孔两侧的3个安装孔一一对应。
37.舱内波导簇7中各跨舱波导的设计波导连接法兰2通过3个安装孔安装在对应穿舱法兰盘9的通孔处；舱外波导簇10中各跨舱波导的常规波导连接法兰1穿过对应穿舱法兰盘9的通孔，通过6个对接孔与对应舱内波导簇7的设计波导连接法兰2对接。
38.本发明创新设计一个穿舱法兰盘，安装在大规模波导需要穿过的舱板上，舱板与法兰盘的安装接口在整星部装阶段，安装面精度采用整舱状态下数控加工中心铣面保证，安装孔位精度通过整舱状态下测调模板精度满足要求，然后制孔保证。并设置定位销的工装，以保证舱板上法兰盘安装接口在整星中的安装精度，从而保证穿舱法兰盘的安装精度，进一步的，保证卫星波导的安装精度。
39.进一步的，所述舱板上留有在整星下打孔的埋件和定位工装，使得舱板的设计和加工方式，使得舱板为穿舱法兰盘提供较高的安装精度。
40.进一步的，所述法兰盘，表面留有与一侧波导(舱内波导簇)的大规模波导连接接口，保证了穿舱法兰盘与舱内波导簇之间的连接。另一侧(舱外波导簇)的大规模波导安装到舱内波导簇的连接端口上，保证了波导及法兰盘总装安装过程的可操作性。
41.进一步的，舱内波导簇的连接接口设计了与舱外波导簇的接口和法兰盘的接口，接口尺寸根据波导尺寸设计确定，保证波导走向设计紧凑性，节省布局空间，同时便于总装
实施。
42.进一步的，舱外波导簇与舱内波导簇的法兰进行连接，不与穿舱法兰盘之间连接，保证连接的有效性，防止连接过约束。
43.进一步的，在波导安装过程中，设计了辅助定位方法，利用穿舱法兰盘的高安装精度，测量舱内波导簇初次安装时的安装误差，提升安装精度。
44.本发明的安装形式，可以解决固定需求的波导，从1根覆盖至近百根，视舱体大小的情况，甚至可以更多；本发明的安装形式，可以有效提升波导的安装精度，保证波导在总装阶段实施结果满足使用要求，传统的波导固定方式，波导在跨舱时缺少有效的保证安装精度的手段。
45.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：包括舱板(4)、舱内波导簇(7)、舱体(8)、穿舱法兰盘(9)和舱外波导簇(10)；其中，舱体(8)为上端开口的方盒状结构；舱板(4)水平设置在舱体(8)的开口处；舱板(4)上设置有方形通孔；穿舱法兰盘(9)对应安装在方形通孔处；舱内波导簇(7)安装在穿舱法兰盘(9)的下方，且位于舱体(8)内腔中；舱外波导簇(10)从穿舱法兰盘(9)上方向下穿过穿舱法兰盘(9)，且舱外波导簇(10)底端与舱内波导簇(7)顶端对接。2.根据权利要求1所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：舱内波导簇(7)和舱外波导簇(10)均包括n个跨舱波导，且舱内波导簇(7)和舱外波导簇(10)中的n个跨舱波导均呈矩阵式分布；n为不小于5的正整数。3.根据权利要求2所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述穿舱法兰盘(9)上设置有矩阵分布的n通孔；每个通孔分别对应舱内波导簇(7)中的1个跨舱波导和舱外波导簇(10)中的1个跨舱波导。4.根据权利要求3所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：穿舱法兰盘(9)上每个通孔的两侧设置有3个安装孔。5.根据权利要求1所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述舱板(4)的方形通孔周围设置有安装孔(5)和定位销(6)；通过定位销(6)实现对穿舱法兰盘(9)的找正；并通过安装孔(5)将穿舱法兰盘(9)和舱板(4)固连。6.根据权利要求4所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述跨舱波导包括常规波导连接法兰(1)、设计波导连接法兰(2)和波导管体(3)；波导管体(3)为管状结构；常规波导连接法兰(1)安装在波导管体(3)的轴向底端；设计波导连接法兰(2)安装在波导管体(3)的轴向顶端。7.根据权利要求6所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述波导管体(3)有多种弯曲形式，实现满足舱内走向和管体加工要求。8.根据权利要求6所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述常规波导连接法兰(1)为方形板状结构；常规波导连接法兰(1)的板面对称设置有6个对接孔。9.根据权利要求8所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：所述设计波导连接法兰(2)为板状结构；设计波导连接法兰(2)的板面中心设置有6个对接孔；设计波导连接法兰(2)的面板两外侧设置有3个安装孔；3个安装孔与对应穿舱法兰盘(9)的通孔两侧的3个安装孔一一对应。10.根据权利要求9所述的一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，其特征在于：舱内波导簇(7)中各跨舱波导的设计波导连接法兰(2)通过3个安装孔安装在对应穿舱法兰盘(9)的通孔处；舱外波导簇(10)中各跨舱波导的常规波导连接法兰(1)穿过对应穿舱法兰盘(9)的通孔，通过6个对接孔与对应舱内波导簇(7)的设计波导连接法兰(2)对接。

技术总结
本发明涉及一种提高大规模跨舱波导安装精度的装置，属于卫星技术领域；包括舱板、舱内波导簇、舱体、穿舱法兰盘和舱外波导簇；其中，舱体为上端开口的方盒状结构；舱板水平设置在舱体的开口处；舱板上设置有方形通孔；穿舱法兰盘对应安装在方形通孔处；舱内波导簇安装在穿舱法兰盘的下方，且位于舱体内腔中；舱外波导簇从穿舱法兰盘上方向下穿过穿舱法兰盘，且舱外波导簇底端与舱内波导簇顶端对接；本发明解决了大规模波导束的走向设计问题和固定问题，包括波导在多层载荷舱构型下的设计、安装、定位。定位。定位。


技术研发人员：陶成 王益红 石明 涂冰怡 闫蓉 王京京 侯卫国 刘豆豆
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/6/27