某衛(wèi)星標(biāo)校設(shè)備綜合方艙設(shè)計(jì)

肖海紅

摘 要：針對某標(biāo)校設(shè)備綜合方艙的特點(diǎn)，通過對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路的介紹，闡述了此類方艙設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)及其解決途徑。

關(guān)鍵詞：綜合方艙熱設(shè)計(jì)安全性

中圖分類號：TN文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）04（a）-0000-00

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展綜合國力的不斷增強(qiáng)，對衛(wèi)星的應(yīng)用也越來越多，隨之而來衛(wèi)星的標(biāo)校設(shè)備也隨之產(chǎn)生。校設(shè)設(shè)備模擬產(chǎn)生參數(shù)穩(wěn)定的多種體制雷達(dá)信號和多種調(diào)制樣式通信信號。衛(wèi)星載荷通過對系統(tǒng)輻射信號的偵測和定位，檢驗(yàn)、校核衛(wèi)星系統(tǒng)有效載荷的主要功能和性能指標(biāo)，為地面系統(tǒng)修正誤差提供參考基準(zhǔn)。

標(biāo)校設(shè)備相對是一個(gè)檢測設(shè)備，所以要求其單元數(shù)少，機(jī)動(dòng)性高。根據(jù)以上要求，本標(biāo)校設(shè)備除電站外，其余設(shè)備都集成在一個(gè)6米方艙內(nèi)，通過一輛運(yùn)輸車運(yùn)輸。所以方艙設(shè)計(jì)就是重點(diǎn)。

1 設(shè)備布局

方艙采用隔熱和電磁屏蔽都比較好的軍用大板方艙。方艙外形尺寸為長×寬×高=3500×2438×2100（單位：mm）。艙內(nèi)設(shè)備包括顯示機(jī)柜、綜合機(jī)柜、電源機(jī)柜、發(fā)射機(jī)柜、天線、轉(zhuǎn)臺(tái)、升降機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)，將方艙分為兩大部分，前后兩部分，前半本分（長3.5米）為電子方艙，用于安裝顯示機(jī)柜、綜合機(jī)柜、電源機(jī)柜、發(fā)射機(jī)柜；后半部分（大約2.5）為天線艙，用于安裝天線、轉(zhuǎn)臺(tái)、升降機(jī)構(gòu)及伺服設(shè)備。具體布局見圖（1）。

1. 顯示機(jī)柜2. 綜合機(jī)柜3. 發(fā)射機(jī)柜4.電源機(jī)柜5.天線6.轉(zhuǎn)臺(tái)7.升降平臺(tái)8. 伺服控制箱

在方艙內(nèi)前壁放一個(gè)顯示機(jī)柜和一個(gè)工作臺(tái)，為了艙內(nèi)的整潔美觀，工作臺(tái)外觀和顯示機(jī)柜外型相似；在方艙后壁安裝三個(gè)帶門機(jī)柜，分別為綜合機(jī)柜、發(fā)射機(jī)柜和電源機(jī)柜。在艙外前壁安裝一個(gè)冷暖空調(diào)。在方艙底部隔開一個(gè)高200mm的空間用于設(shè)計(jì)風(fēng)道。

天線后部隔開一個(gè)長X深X高=2438X550X750的空間用于安裝伺服控制設(shè)備。在距地面高1640mm的地方設(shè)計(jì)一個(gè)隔層，隔層中間留一個(gè)800mmX800mm的方孔，用于轉(zhuǎn)臺(tái)出入。在艙頂壁留一個(gè)2400X2400的口，供2300X2300的天線出入。艙頂設(shè)計(jì)一個(gè)可以前后滑動(dòng)的蓋板，天線工作時(shí)，滑蓋打開，運(yùn)輸時(shí)，滑蓋關(guān)閉。

2 關(guān)鍵技術(shù)問題及解決途徑

2.1 大發(fā)熱量機(jī)柜及方艙一起化熱設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中包含一個(gè)電源機(jī)柜和一個(gè)發(fā)射機(jī)柜，這兩個(gè)機(jī)柜都屬于大發(fā)熱量機(jī)柜，其中發(fā)熱量最集中的芯片最大熱流密度達(dá)到54W/cm2，所以解決散熱問題是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。

通過仿真計(jì)算，對發(fā)射組件中的發(fā)熱模塊進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。為加強(qiáng)冷板底板的均熱效果，在鋁質(zhì)底板內(nèi)嵌純銅襯底覆蓋熱流密度較高的的芯片底板區(qū)域。此外，風(fēng)冷肋片并不布滿整個(gè)組件的流道長度方向，而根據(jù)機(jī)柜工作環(huán)境與組件功率器件的熱耗特點(diǎn)進(jìn)行布置。

對機(jī)柜進(jìn)行熱設(shè)計(jì)。機(jī)柜熱設(shè)計(jì)對本系統(tǒng)來說主要是流道的設(shè)計(jì)。為了使整個(gè)機(jī)柜內(nèi)風(fēng)阻最小，且風(fēng)量分布均勻，機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備都采用盲插結(jié)構(gòu)，且插件都采用豎插的方式。整個(gè)機(jī)柜背板全部相連，兩個(gè)側(cè)面也用封板密封，使這個(gè)機(jī)柜形成一個(gè)完整的密封體。

對整個(gè)方艙進(jìn)行風(fēng)到設(shè)計(jì)。在方艙底部隔開一個(gè)高200mm的空間用于設(shè)計(jì)風(fēng)道。風(fēng)道直接和機(jī)柜底部相連，機(jī)柜頂部安裝兩個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)。這樣空調(diào)的冷風(fēng)先進(jìn)入機(jī)柜，而后在出來到方艙，最后到回風(fēng)口，形成一個(gè)循環(huán)。這樣的優(yōu)點(diǎn)一個(gè)是機(jī)柜進(jìn)口冷卻風(fēng)溫度更低，另一個(gè)是風(fēng)道內(nèi)風(fēng)的流動(dòng)方向更符合流動(dòng)的規(guī)律，避免了機(jī)柜內(nèi)結(jié)露的出現(xiàn)，第三個(gè)是在機(jī)柜頂部安裝風(fēng)機(jī)抽風(fēng)后，對機(jī)柜內(nèi)風(fēng)的流速有很大提高。

2.2 天線工作時(shí)安全性設(shè)計(jì)

天線通過轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在升降平臺(tái)上。在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)位于艙內(nèi)，天線位于方艙隔層和艙頂滑蓋之間。天線架設(shè)流程為：取下平臺(tái)四個(gè)快鎖螺栓并放進(jìn)螺栓放置盒，打開方艙頂蓋，平臺(tái)舉升，最后天線達(dá)到工作狀態(tài)。停止工作到運(yùn)輸狀態(tài)流程剛好相反。那么在整個(gè)過程中，只要有一個(gè)環(huán)節(jié)沒有做到位，或者操作順序錯(cuò)都會(huì)對天線造成傷害。

為了確保天線安全，整個(gè)過程設(shè)都計(jì)有嚴(yán)格的先后順序，前面的動(dòng)作沒有做，或者沒有做完，后面的操作將自動(dòng)失效。即方艙頂蓋打開到位后，接近開關(guān)1導(dǎo)通，然后將四個(gè)快鎖螺栓都插入螺栓盒后，接近開關(guān)2導(dǎo)通，有且只有接近開關(guān)1和2全部導(dǎo)通后，升平臺(tái)操作才能起作用，當(dāng)平臺(tái)舉升到位后，接近開關(guān)3導(dǎo)通，并送給監(jiān)控系統(tǒng)一個(gè)開關(guān)信號，當(dāng)監(jiān)控收到這個(gè)開關(guān)信號后，對天線運(yùn)動(dòng)的操作才能有效。同樣天線收回時(shí)，天線下降時(shí)，接近開關(guān)斷開，此時(shí)對天線運(yùn)動(dòng)操作無效，當(dāng)平臺(tái)下降到位后，接近開關(guān)4導(dǎo)通，然后關(guān)閉滑蓋操作開始有效。這樣可以避免由于誤操作而引起天線損傷。同時(shí)為了避免方艙頂蓋和升降平臺(tái)故障影響整個(gè)系統(tǒng)工作，方艙頂蓋和升降平臺(tái)都設(shè)置了手動(dòng)功能。

3 結(jié)論

文中對某標(biāo)校設(shè)備的綜合方艙總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。綜合方艙的設(shè)計(jì)涉及到總體布局、散熱設(shè)計(jì)、 天線安全性設(shè)計(jì)等等。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，此綜合方艙的設(shè)計(jì)滿足總體技術(shù)要求，可以為類似方艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒作用。

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