一种旋转运动航天器传输系统的制作方法
【专利摘要】一种用于空间环境中旋转运动航天器多通道供电及多种类信号传输系统，所述传输系统包括航天器接口单元(100)、常压仓传输单元(200)、空间环境模拟器接口单元(300)和环境模拟单元(400)。所述航天器接口单元(100)：用于连接常压仓传输单元与航天器的接口单元，将经过常压传输单元的航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道连接至航天器；所述常压仓传输单元(200)：用于将航天器与地面测试平台间供电及信号传输的固定通道转变为旋转通道；空间环境模拟器接口单元(300)：用于连接常压仓传输单元与空间环境模拟器的接口单元。环境模拟单元(400)：用于为常压仓传输单元(200)模拟大气环境，可模拟大气下的压力、温度及湿度环境。
【专利说明】一种旋转运动航天器传输系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于空间环境模拟领域，具体涉及一种用于旋转运动航天器的多通道供电 及多种类信号传输的系统。
【背景技术】
[0002] 航天器在发射之前需要进行充分的空间环境试验来验证航天器的可靠性。空间环 境主要指空间的真空(负压环境，环境压力在ΚΓ 5?l(T7Pa)、冷黑(无光照和低温环境，温度 在-100?-270°C )等环境，空间环境的获得主要通过空间环境模拟器，其主要用于航天器 的热试验(包括热真空和热平衡)。采用带有太阳模拟器的空间环境模拟器进行热试验时， 由太阳模拟器系统结构决定航天器需进行360°连续转动并根据航天器轨道模拟最大垂直 方向±30°摆动姿态。与以往固定不动的航天器热试验对比，这种试验方法增加了航天器 旋转和摆动运动要求，需要将以往固定不动的航天器供电及多种类信号传输线缆变为能够 随航天器旋转及摆动的传输线缆。在常温常压环境中可通过在传输线缆中安装滑环、旋转 关节等旋转传输部件实现旋转供电及信号传输。但在航天器热试验过程中，航天器处于空 间环境，且需要大量的供电通道及多种类、大数量的信号传输通道。本发明针对这种需求发 明了一种可用于空间环境旋转运动航天器多通道及多种类信号传输的方法。此方法是在空 间环境模拟器内安装一个模拟大气环境的腔体，腔体分为固定部分及旋转部分，整个箱体 可与航天器一同进行±30°摆动，腔体内部安装具有700余路滑环及旋转关节组成的源讯 传输部件，源讯传输部件的旋转部分与腔体旋转部分连接与试件一同旋转，源讯传输部件 的固定部分与腔体固定部分连接，最终实现旋转运动的航天器所需供电、信号传输、通讯、 微波等通道连接至空间环境模拟器外，确保航天器能够完成采用太阳模拟器模拟外热流的 热试验。
【发明内容】
[0003] 1.目的
[0004] 本发明的目的在于实现航天器在空间环境进行旋转和摆动过程中仍可完成航天 器大量的供电通道及多种类、大数量的信号通道的实时连续传输。为航天器完成采用太阳 模拟器进行热流模拟的热试验得到保障。
[0005] 2.技术方案
[0006] 航天器在热试验过程中需对各部件提供电源，并能够将航天器上各种信号与地面 测试平台进行信号传输，供电通道与信号通道众多。在采用太阳模拟器模拟外热流的热试 验中航天器需要进行连续旋转和摆动，而由多通道的滑环、旋转关节组成的旋转传输单元 一般只能应用于大气环境(常温、常压并带有一定湿度)。为次设计了一种可用于空间环境 模拟器内的一个模拟大气环境的常压仓，仓体分为固定单元及旋转单元，整个仓体可与航 天器一同进行±30°摆动。常压仓内安装具有700余路滑环及旋转关节组成的旋转传输单 元，旋转传输单元的旋转部分与旋转仓接口单元连接，最终连接至航天器接口单元与试件 一同旋转；旋转传输单元的固定部分与固定仓接口单元连接，并通过空间环境模拟器接口 单元连接至空间环境模拟器外；空间环境模拟器接口单元还能实现常压仓±30°摆动所 需传输线缆长度和柔性要求及应用于空间环境中使用的耐高低温要求；常压仓内还配有用 于大气环境模拟的环境模拟单元及用于常压仓密封的真空密封单元，最终实现旋转并带有 摆动运动的航天器所需供电及信号传输通道连接至空间环境模拟器外。
[0007] 本发明涉及一种用于空间环境中旋转运动航天器多通道供电及多种类信号传输 系统，所述传输系统包括航天器接口单元（1〇〇)、常压仓传输单元（200)、空间环境模拟器 接口单元（300)和环境模拟单元（400);
[0008] 所述航天器接口单元（100):用于连接常压仓传输单元与航天器的接口单元，将经 过常压传输单元的航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道连接至航天器；
[0009] 所述常压仓传输单元（200):用于将航天器与地面测试平台间供电及信号传输的 固定通道转变为旋转通道，其包括：旋转仓接口单元（210)，旋转传输单元（220)，固定仓接 口单元（230)，环境检测单元（240)和真空密封单元（250);
[0010] 空间环境模拟器接口单元（300):用于连接常压仓传输单元与空间环境模拟器的 接口单元，包括耐空间环境且满足摆动柔性要求的电线、电缆，真空穿墙接插件，及用于输 送模拟大气环境气体的通风管路和接口；
[0011] 环境模拟单元（400):用于为常压仓传输单元（200)模拟大气环境，可模拟大气下 的压力、温度及湿度环境。
[0012] 3、有益效果
[0013] 本发明攻克了用于空间环境航天器连续旋转并带有摆动的试验过程中能够将航 天器要求的多通道供电及多种类信号稳定传输于航天器与地面测试平台之间的供电及信 号传输技术难点，使试验能够最终完成得到保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地 介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015] 图1为传输系统的结构框图；
[0016] 图2为旋转传输单元220的结构框图；
[0017] 图3为环境模拟单元250的结构框图；
[0018] 图4为真空密封单元400的结构框图。
【具体实施方式】
[0019] 参照图1、图2、图3和图4,示出了本发明一种用于空间环境中旋转运动航天器多 通道供电及多种类信号传输系统组成结构图。所述系统包括航天器接口单元100、常压仓传 输单元200、空间环境模拟器接口单元300和环境模拟单元400,其中所述常压仓传输单元 包括旋转仓接口单元210、旋转传输单元220、固定仓接口单元230、环境检测单元240和真 空密封单兀250 ;所述旋转传输单兀包括供电传输单兀221、低频信号传输单兀222和微波 信号传输单元223 ;所述真空密封单元包括固定密封单元251和动密封单元252 ;所述环境 模拟单元400包括压力模拟单元410、温度模拟单元420和湿度模拟单元430。
[0020] 航天器接口单元100,用于连接常压仓传输单元与航天器的接口单元，将经过常压 传输单元的航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道连接至航天器(包括耐空间环境 电线、电缆，及真空穿墙接插件等）；
[0021] 常压仓传输单元200,用于将航天器与地面测试平台间供电及信号传输的固定通 道转变为旋转通道并为旋转传输单元提供适于工作的模拟大气环境；
[0022] 空间环境模拟器接口单元300,用于连接常压仓传输单元与空间环境模拟器的接 口单元，包括航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道，及用于输送模拟大气环境气 体的通风管路和接口，航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道采用耐空间环境且满 足摆动柔性要求的电线、电缆,及真空穿墙接插件；
[0023] 环境模拟单元（400):用于为常压仓传输单元（200)模拟大气环境，可模拟大气下 的压力、温度及湿度环境。
[0024] 所述常压仓传输单元200包括：
[0025] 旋转仓接口单元210,位于常压仓内的旋转仓，能够将旋转传输单元的旋转部分与 旋转仓固定，并将旋转传输单元旋转部分供电及信号传输通道连接至旋转仓法兰上(包括 电线、电缆及真空密封接插件等）；
[0026] 旋转传输单元220,通过多通道供电滑环、低频信号滑环、微波信号旋转关节等旋 转传输部件将固定传输通道变为旋转传输通道；
[0027] 固定仓接口单元230，位于常压仓内的固定仓，能够将旋转传输单元的固定部分与 固定仓固定，并将旋转传输单元固定部分供电及信号传输通道连接至固定仓法兰上(包括 电线、电缆及真空密封接插件等)，还能将环境模拟单元的通风接口与空间环境模拟器接口 单元对接，保证常压仓由容器外获得用于模拟大气环境的气体；
[0028] 环境检测单元240,用于为旋转传输单元220模拟大气环境提供检测数据，将检测 数据反馈给环境模拟单元400,实现大气环境参数(包括压力、温度及湿度环境参数)的闭环 模拟功能；
[0029] 真空密封单元250,用于为常压仓200提供密封，涉及旋转仓接口单元210和固定 仓接口单元230。
[0030] 所述旋转传输单元220包括：
[0031] 供电传输单元221，采用滑环结构，用于将航天器与地面测试平台间固定的供电通 道转变为旋转供电通道，可提供约300条(最大电压120Vdc，最大电流5A)供电通道及2条 航天器接地通道（电阻小于0.25Ω);
[0032] 低频信号传输单元222,采用滑环结构，用于将航天器与地面测试平台间固定的低 频信号传输通道转变为旋转的低频信号传输通道，可提供约300条屏蔽通道、约100条非屏 蔽通道及约10条视频信号通道；
[0033] 微波信号传输单元223,采用旋转关节结构，用于将航天器与地面测试平台间固定 的微波信号传输通道转变为旋转的微波信号传输通道，可提供最大6条微波信号通道。
[0034] 所述真空密封单元250包括：
[0035] 固定密封单元251，用于为旋转仓接口单元210及固定仓接口单元230提供真空密 封接口，使常压仓能够在空间环境模拟器内形成密封的常温、常压并带有一定湿度的独立 腔体；
[0036] 动密封单元252,是常压仓旋转部分与固定部分的密封面，采用3道密封机构，确 保常压仓运动和静止时漏率均能满足使用要求。
[0037] 所述环境模拟单元400包括：
[0038] 压力模拟单元410 :通过安装于常压舱内的环境检测单元240获得常压仓内压力 信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管道气体压力，最终实现常压舱内模拟大气 压力功能；
[0039] 温度模拟单元420 :通过安装于常压舱内的环境检测单元240获得常压仓内温度 信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管口气体温度，最终实现常压舱内模拟大气 温度功?泛；
[0040] 湿度模拟单元430 :通过安装于常压舱内的环境检测单元240获得常压仓内湿度 信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管口气体湿度，最终实现常压舱内模拟大气 湿度功能。
【权利要求】
1. 一种用于空间环境中旋转运动航天器多通道供电及多种类信号传输系统，所述传输 系统包括航天器接口单元（100)、常压仓传输单元（200)、空间环境模拟器接口单元（300) 和环境模拟单元（400); 所述航天器接口单元（100):用于连接常压仓传输单元与航天器的接口单元，将经过 常压传输单元的航天器与地面测试平台间供电及信号旋转通道连接至航天器； 所述常压仓传输单元（200):用于将航天器与地面测试平台间供电及信号传输的固定 通道转变为旋转通道，其包括：旋转仓接口单元（210)，旋转传输单元（220)，固定仓接口单 元（230)，环境检测单元（240)和真空密封单元（250); 空间环境模拟器接口单元（300):用于连接常压仓传输单元与空间环境模拟器的接口 单元，包括耐空间环境且满足摆动柔性要求的电线、电缆，真空穿墙接插件，及用于输送模 拟大气环境气体的通风管路和接口； 环境模拟单元（400):用于为常压仓传输单元（200)模拟大气环境，可模拟大气下的压 力、温度及湿度环&。
2. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述旋转仓接口单元（210)位于常压仓内的旋 转仓，能够将旋转传输单元的旋转部分与旋转仓固定，并将旋转传输单元旋转部分供电及 信号传输通道连接至旋转仓法兰上。
3. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述旋转传输单元（220):通过多通道供电滑 环、低频信号滑环、微波信号旋转关节的旋转传输部件将固定传输通道变为旋转传输通道。
4. 如权利要求3所述的传输系统，所述旋转传输单兀（220)包括供电传输单兀（221)、 低频信号传输单兀（222)和微波信号传输单兀（223)。
5. 如权利要求4所述的传输系统，其中供电传输单元（221)，采用滑环结构，用于将航 天器与地面测试平台间固定的供电通道转变为旋转供电通道，可提供约300条供电通道及 2条航天器接地通道。
6. 如权利要求4所述的传输系统，其中低频信号传输单元（222)，采用滑环结构，用于 将航天器与地面测试平台间固定的低频信号传输通道转变为旋转的低频信号传输通道，可 提供300条屏蔽通道、100条非屏蔽通道及10条视频信号通道。
7. 如权利要求4所述的传输系统，其中微波信号传输单元（223)采用旋转关节结构，用 于将航天器与地面测试平台间固定的微波信号传输通道转变为旋转的微波信号传输通道， 可提供最大6条微波信号通道。
8. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述固定仓接口单元（230)位于常压仓内的固 定仓，能够将旋转传输单元的固定部分与固定仓固定，并将旋转传输单元固定部分供电及 信号传输通道连接至固定仓法兰上，还能将环境模拟单元的通风接口与空间环境模拟器接 口单元对接，保证常压仓由容器外获得用于模拟大气环境的气体。
9. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述环境检测单元（240)用于为旋转传输单元 (220)模拟大气环境提供检测数据，将检测数据反馈给环境模拟单元（400)，实现大气环境 参数的闭环模拟功能。
10. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述真空密封单元（250)用于为常压仓（200) 提供密封，包括固定密封单元（251)和动密封单元（252)。
11. 如权利要求10所述的传输系统，其中所述固定密封单元（251)，用于为旋转仓接口 单元（210)及固定仓接口单元（230)提供真空密封接口，使常压仓能够在空间环境模拟器 内形成密封的常温、常压并带有一定湿度的独立腔体。
12. 如权利要求10所述的传输系统，其中所述动密封单元（252)，是常压仓旋转部分与 固定部分的密封面，采用3道密封机构，确保常压仓运动和静止时漏率均能满足使用要求。
13. 如权利要求1所述的传输系统，其中所述环境模拟单元（400)包括压力模拟单元 (410)、温度模拟单元（420)和湿度模拟单元（430)。
14. 如权利要求12所述的传输系统，其中压力模拟单元（410)通过安装于常压舱内的 环境检测单元（240)获得常压仓内压力信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管道 气体压力，最终实现常压舱内模拟大气压力功能。
15. 如权利要求12所述的传输系统，其中温度模拟单元（420)通过安装于常压舱内的 环境检测单元（240)获得常压仓内温度信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管口 气体温度，最终实现常压舱内模拟大气温度功能。
16. 如权利要求12所述的传输系统，其中湿度模拟单元（430)通过安装于常压舱内的 环境检测单元（240)获得常压仓内湿度信息，调节常压仓与空间环境模拟器间的送风管口 气体湿度，最终实现常压舱内模拟大气湿度功能。
【文档编号】B64G7/00GK104085542SQ201310615772
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】顾志飞, 邵静怡, 宁娟, 詹海洋, 顾苗, 刘高同 申请人:北京卫星环境工程研究所