CN115583368B - 一种大功率传输设备及其舱外安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率传输设备，用于设有太阳翼的航天器，设备包含本体和底座，本体和底座形成“L”型构型，本体固定设在底座上；本体上设有舱外运输把手座；本体前后两侧均设置若干功率输入端，连接太阳翼的大功率输出端的功能电缆；本体上设有若干导向定位件和若干安装孔，连接固定设备与航天器；底座的底面设置若干功率输出端，连接航天器舱体的大功率输入电缆；本体内部包含分流模块，控制太阳翼发电功率与航天器用电功率相匹配；分流模块与功率输入端和功率输出端均通过设备内的电路连接。本发明较为便捷地实现了该设备与太阳翼和航天器的功率传输连接，且最大程度地减少了该设备对于空间的占用。

Description

一种大功率传输设备及其舱外安装方法

技术领域

本发明涉及空间电源舱外设备研制领域中的人机工效学、在轨安装操作、功率传输、散热等技术领域，具体涉及一种用于设有太阳翼的航天器大功率传输设备及其舱外安装方法。

背景技术

随着我国航天技术的发展，中国空间站成功组建完成后在运行期间将实现在轨能源的性能扩展需求。为实现空间站太阳翼的转移任务，在太阳翼在轨完成转移安装后，能源扩展需要使用设备实现能源功能和控制信息的传输连接，该设备外形的设计将涉及到工效操作、在轨安装、电气通路连接等技术难题。

现有的太阳翼大功率传输设备需要在地面安装到位，不适应在轨安装的需求。空间站太阳翼转移任务也受到航天员操作能力、航天器设备布局、设备构型等条件约束。

发明内容

本发明的目的是针对一种能够太阳翼大功率传输设备，设计其外部构型，便于航天员在轨安装，便捷地实现太阳翼对航天器的功率传输。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大功率传输设备，用于设有太阳翼的航天器，该大功率传输设备包含本体和底座，所述本体和底座形成“L”型构型，所述本体固定设在底座上；

本体上设有舱外运输把手座，用于安装固定舱外运输把手；

本体前后两侧均设置若干功率输入端，所述功率输入端用于连接太阳翼的大功率输出端的功能电缆，其连接部形成输入电连接器；本体上分别设有若干导向定位件和若干安装孔，用于连接固定所述大功率传输设备与航天器；

所述底座的底面设置若干功率输出端，所述功率输出端用于连接航天器舱体的大功率输入电缆，其连接部形成输出电连接器；所述本体内部包含分流模块，用于控制太阳翼发电功率与航天器用电功率相匹配；所述分流模块与所述功率输入端和功率输出端均通过该大功率传输设备内的电路连接。

较佳地，所述底座的底面形成若干凹面和凸面，用于增大辐射散热面积。

进一步地，所述凸面内部设有加热装置。

较佳地，所述功率输入端和功率输出端均设有定位附件，用于在安装输入或输出电连接器时，与航天员的电动工具对位，所述太阳翼的大功率输出端的功能电缆或航天器舱体的大功率输入电缆均设有插头，所述电动工具用于包覆所述插头，并在对位后将所述插头与功率输入端或功率输出端自动旋紧，形成所述输入电连接器或输出电连接器。

较佳地，本体顶部设有两个分别与本体前侧或后侧邻接的凸起模块，使本体前后两侧向顶部形成延伸区域，至少一个所述功率输入端设在该区域。

较佳地，所述舱外运输把手座设在所述本体外侧；所述功率输出端设在所述底面远离本体侧。

较佳地，所述导向定位件和安装孔均为3个，且设在所述本体前后两侧的内缘；其中2个导向定位件设在所有安装孔的上方。

较佳地，所述底座的上表面设有一盖板。

较佳地，该大功率传输设备内部还设有：驱动控制模块，用于控制太阳翼的展开状态；滤波模块，用于对功率输出端电压进行滤波；所述驱动控制模块、滤波模块均与所述功率输入端和功率输出端通过电路连接。

本发明还公开了一种上述大功率传输设备的舱外安装方法，其步骤包含：

S1，将舱外运输把手安装到该大功率传输设备本体后侧的舱外运输把手座上，航天员出舱时通过绑绳与该舱外运输把手连接，然后航天员携带该大功率传输设备到达航天器的舱外安装位置；

S2，通过所述导向定位件和安装孔，将该大功率传输设备与航天器固定连接；

S3，拆除舱外运输把手；

S4，安装固定所述输入电连接器；

S5，安装固定所述输出电连接器。

本发明的有益效果包含：

(1)通过将大功率传输设备的构型设计为“L”型以及对于功率输入端和功率输出端位置的设置，较为便捷地实现了该大功率传输设备与太阳翼和航天器的功率传输连接，且“L”型的设计最大程度地减少了该大功率传输设备对于空间的占用。且航天员在“L”型大功率传输设备后侧进行电缆固定连接及舱外运输把手的拆卸等操作，阻碍较小，符合人体工程学的原理。

(2)底座底面的形成若干凹面和凸面，显著增加了大功率传输设备表面的辐射面积，提升了散热能力，底座底面的内侧还设有加热装置，在产品不工作时防止产品失温。而且对凹面和凸面的设置使底座底面形成了加强筋构型，增加了大功率传输设备的强度。

(3)在功率输入端与功率输出端设置定位附件，航天员使用电动工具与所述定位附件对位后，启动所述电动工具，所述电动工具自动旋拧所述电缆的插头，形成输入电连接器和输出电连接器。实现了大功率传输设备与太阳翼的大功率输出端和航天器舱体的大功率输入电缆的稳定连接。

附图说明

图1为本发明的大功率传输设备各部件所在位置示意图；

图2、图3、图4为本发明的用于设有太阳翼的航天器的大功率传输设备的各视角示意图；

图5为加热区和散热区示意图；

图6为本发明与航天器的相对位置示意图；

附图标记：1-舱外运输把手座；2-功率输入端；3-导向定位件；4-凸起模块；5-安装孔；6-功率输出端。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非清楚地指出相斥的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。

本发明公开了一种航天员操作的大功率传输设备，该大功率传输设备内部设有分流模块、滤波模块、驱动控制模块。分流模块用于根据飞行器母线电压控制太阳翼发电功率与飞行器用电功率的匹配；滤波模块用于对设备功率母线的输出端电压进行滤波，控制母线纹波，满足用户端需求；驱动控制模块用于提供太阳翼展开电机工作的电压电流条件，并控制太阳翼各电机的工作状态，保障太阳翼展开正常。上述所有模块均通过电路与功率输出端和功率输入端连接。

该大功率传输设备的外部构型如图1至图4所示，其包含通过若干固定件连接的本体和底座，本体设在底座的一侧，和底座共同形成“L”型的构型。为方便起见，将本体上与底座上表面相邻接的侧面记为内侧，以此类推，将本体的其他侧面对应地记为本体的前侧、后侧、外侧、上侧。

如图1所示，本体外侧设有2个舱外运输把手座1，用于固定连接舱外运输把手。航天员在安装该大功率传输设备前，将舱外运输把手与舱外运输把手座1锁定，并通过绑绳与航天员连接。本体外侧的操作空间较大，符合人体工程学原理，便于航天员观察及操作。

功率输入端2设在本体前后两侧靠近顶部的位置，用于连接太阳翼的大功率输出端的功能电缆，其连接部形成输入电连接器；太阳翼吸收的能量通过所述太阳翼功能电缆和输入电连接器，向所述功率输入端2输入，由于输入功率较大，故功率输入端2应该适当多设置。一些实施例中，本体前后两侧向顶部继续延伸，在本体顶部形成两个凸起模块4，至少一个功率输入端2设在本体前后两侧向顶部延伸的区域，该区域与太阳翼的大功率输出接口距离更近，方便与太阳翼功能电缆对接。

所述底座的底面远离本体侧设有若干功率输出端6，用于连接航天器舱体的大功率输入电缆，其连接部形成输出电连接器；底面远离本体侧与航天器舱体的大功率输入接口较近，便于与航天器舱体的大功率输入电缆连接。

每个功率输入端2和功率输出端6都对应设置定位附件，分别用于确定功率输入端2和功率输出端6的安装位置，便于航天员在舱外安装输入电连接器和输出电连接器的操作。

所述电连接器安装过程为：所述电动工具包覆太阳翼的大功率输出端的功能电缆的插头或航天器舱体的大功率输入电缆的插头；航天员通过电动工具与所述定位附件对位，在完成对位操作后，启动所述电动工具，所述电动工具自动旋拧所述电缆的插头，与功率输入端2或功率输出端6进行连接，形成输入电连接器或输出电连接器。

该功率输出设备工作时会产生大量热能，包括该大功率传输设备内部功率传输通路中线路传输的损耗热，以及所述分流模块进行功率匹配后，将多余的功率分流转换的热能。如图5所示，底座底面的部分区域形成若干凹面和凸面，以增加该大功率传输设备表面的辐射面积，提高散热能力所述凹面的外侧形成散热区。进一步地，在产品不工作时，由于没有大热耗支撑，在散热面作用下会导致产品失温，因此为保证产品在不工作时的温度平衡，在所述凸面的内侧设置加热装置，形成加热区。当产品温度低于-30℃时，加热装置开始工作。另外，凹面和凸面的设置使底座底面形成了加强筋构型，增加了该大功率传输设备的强度。

本体前后两侧的内缘分别设有若干导向定位件3和若干安装孔5，在轨安装后实现所述构型的产品与航天器的相对固定。一些实施例中，所述导向定位件3和安装孔5均为3个；航天员需要先确定导向定位件的位置是否准确，再在安装孔进行安装，其中2个导向定位件3设在所有安装孔5的上方，更便于航天员观察其位置来定位。

所述底座的上表面设有一盖板(图中未示)，在地面人员检修和测试时，打开盖板就能对该大功率传输设备内部完成检查。

如图6所示，由于航天器舱体的大功率输入接口和太阳翼的大功率输出接口距离的相对位置，将本大功率传输设备的构型设计成“L”型，其占据的舱外空间较小，且使功率输出端6更接近航天器舱体的大功率输入接口，功率输入端2更接近太阳翼的大功率输出接口。

以下结合具体实施例加以说明。

实施例

航天员在舱外安装所述的大大功率传输设备的步骤如下：

S1，航天员在该大功率传输设备构型的本体后侧的2个舱外运输把手座1上安装舱外运输把手后出舱，航天员出舱时通过绑绳与该大功率传输设备的舱外运输把手连接，便于航天员携带该大功率传输设备，实现在航天器外部的转运；航天员在舱外携带该大功率传输设备到达安装位置；

S2，通过导向定位件3和安装孔5，使用安装螺钉将该大功率传输设备与航天器固定连接；

S3，拆除舱外运输把手；

S4，使用电动工具将太阳翼功能电缆固定连接所述功率输入端2，形成输入电连接器；

S5，将航天器舱体的大功率输入接口的电缆与所述功率输出端6固定连接，形成输出电连接器；

综上所述，本发明通过将该大功率传输设备的构型设计为“L”型以及对于功率输入端2和功率输出端6位置的设置，较为便捷地实现了该大功率传输设备与太阳翼和航天器的大功率传输连接，且“L”型的设计最大程度地减少了该大功率传输设备对于空间的占用。且航天员在“L”型大功率传输设备后侧进行电缆固定连接及舱外运输把手的拆卸等操作，阻碍较小，符合人体工程学的原理。另外，底座底面的形成若干凹面和凸面，显著增加了大功率传输设备表面的辐射面积，提升了散热能力，底座底面的内侧还设有加热装置，在产品不工作时防止产品失温。而且对凹面和凸面的设置使底座底面形成了加强筋构型，增加了大功率传输设备的强度。在功率输入端与功率输出端设置定位附件，航天员使用电动工具与所述定位附件对位后，启动所述电动工具，所述电动工具自动旋拧所述电缆的插头，形成输入电连接器或输出电连接器。实现了本大功率传输设备与太阳翼的大功率输出端和航天器舱体的大功率输入电缆的稳定连接。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种大功率传输设备，用于设有太阳翼的航天器，其特征在于，

该大功率传输设备包含本体和底座，所述本体和底座形成“L”型构型，所述本体固定设在底座上；

本体上设有舱外运输把手座，用于安装固定舱外运输把手；

本体前后两侧均设置若干功率输入端，所述功率输入端用于连接太阳翼的大功率输出端的功能电缆，其连接部形成输入电连接器；本体上分别设有若干导向定位件和若干安装孔，用于连接固定所述大功率传输设备与航天器；

所述底座的底面设置若干功率输出端，所述功率输出端用于连接航天器舱体的大功率输入电缆，其连接部形成输出电连接器；所述本体内部包含分流模块，用于控制太阳翼发电功率与航天器用电功率相匹配；所述分流模块与所述功率输入端和功率输出端均通过该大功率传输设备内的电路连接。

2.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，所述底座的底面形成若干凹面和凸面，用于增大辐射散热面积。

3.如权利要求2所述的大功率传输设备，其特征在于，所述凸面内部设有加热装置。

4.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，所述功率输入端和功率输出端均设有定位附件，用于在安装输入或输出电连接器时，与航天员的电动工具对位，所述太阳翼的大功率输出端的功能电缆或航天器舱体的大功率输入电缆均设有插头，所述电动工具用于包覆所述插头，并在对位后将所述插头与功率输入端或功率输出端自动旋紧，形成所述输入电连接器或输出电连接器。

5.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，本体顶部设有两个分别与本体前侧或后侧邻接的凸起模块，使本体前后两侧向顶部形成延伸区域，至少一个所述功率输入端设在该区域。

6.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，所述舱外运输把手座设在所述本体外侧；所述功率输出端设在所述底面远离本体侧。

7.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，所述导向定位件和安装孔均为3个，且设在所述本体前后两侧的内缘；其中2个导向定位件设在所有安装孔的上方。

8.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，所述底座的上表面设有一盖板。

9.如权利要求1所述的大功率传输设备，其特征在于，该大功率传输设备内部还设有：

驱动控制模块，用于控制太阳翼的展开状态；

滤波模块，用于对功率输出端电压进行滤波；

所述驱动控制模块、滤波模块均与所述功率输入端和功率输出端通过电路连接。

10.一种如权利要求1～9中任意一项所述的大功率传输设备的舱外安装方法，其步骤为：

S1，将舱外运输把手安装到该大功率传输设备本体后侧的舱外运输把手座上，航天员出舱时通过绑绳与该舱外运输把手连接，然后航天员携带该大功率传输设备到达航天器的舱外安装位置；

S2，通过所述导向定位件和安装孔，将该大功率传输设备与航天器固定连接；

S3，拆除舱外运输把手；

S4，安装固定所述输入电连接器；

S5，安装固定所述输出电连接器。