卫星舱、航天卫星和卫星舱制造方法

技术领域

本发明涉及航天卫星技术领域，具体而言，涉及一种卫星舱、航天卫星和卫星舱制造方法。

背景技术

线缆网在卫星上的主要作用是传输电流和信号，是保证卫星上设备正常连接和工作的关键部件。

发明人在研究中发现，现有的卫星设计至少存在如下缺点：

传统的卫星线缆在设计环节，缺乏详细设计环境和方法，线缆的路径仅有大致走向，无法完全确定，为了避免后续安装问题，线缆通常留有较大余量，导致资源和空间的浪费，且线缆的布局、固定结构等常常存在设计不合理的情况，使得在卫星总装的时候经常出现线缆多、乱、杂等现象，增加了卫星总装难度，也降低了卫星内部的美观程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星舱、航天卫星和卫星舱制造方法，其能够降低卫星总装难度，降低卫星总装成本，降低故障率，提高舱内美观程度。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种卫星舱，包括：

舱板、插接件、柔性电路板和控制器，所述插接件、所述柔性电路板和所述控制器均预埋于所述舱板，所述插接件与所述柔性电路板通信连接，所述柔性电路板与所述控制器通信连接；所述插接件用于与单机电插接。

在可选的实施方式中，所述舱板的内部设置有收纳腔，所述柔性电路板或所述控制器埋设于所述收纳腔内。

基于上述方案，通过设置收纳腔，起到定位和引导安装柔性电路板和控制器的作用，既能够提高柔性电路板和控制器与舱板的结合牢固性，还能够提高柔性电路板而后控制器安装的效率。

在可选的实施方式中，所述舱板包括依次层叠排布的底板、中层板和面板，所述中层板上设置有收纳槽，所述面板封闭所述收纳槽的槽口以使所述收纳槽形成所述收纳腔。

基于上述方案，舱板的结构简单，通过面板和中层板配合限定出收纳腔，便于收纳腔的加工制造，且可以在将柔性电路板和控制器布设于收纳槽后，再将面板与中层板安装固定，利于柔性电路板和控制器的安装固定，降低装配难度，提高装配效率和质量。

在可选的实施方式中，所述面板上设置有装配孔，所述装配孔连通所述收纳腔；所述插接件嵌设于所述装配孔内。

基于上述方案，插接件的装配位置可以通过装配孔确定，便于插接件的安装和固定，且插接件被装配孔的孔壁限位，插接件与舱板的结合牢固。

在可选的实施方式中，所述底板和所述面板均设置为蒙皮，所述中层板设置为蜂窝板。

基于上述方案，舱板的结构简单，便于加工制造，且蜂窝板的厚度相较于蒙皮更厚，在蜂窝板上设置收纳槽，既能够便于柔性电路板和控制器等的安装，也不易影响舱板整体的结构强度。同时，运行过程中，蜂窝板的散热效果好。

在可选的实施方式中，所述卫星舱还包括散热件，所述散热件安装于所述舱板，所述散热件用于与所述控制器进行热交换。

基于上述方案，在卫星服役过程中，单机和控制器等电器件工作会产生热量，热量通过散热件进行散热，散热效果好，且散热件能够将热量从发热位置分散到舱板的其他位置，舱板受热更均衡，温差小，舱板使用寿命更长。

在可选的实施方式中，所述散热件预埋于所述舱板内。

基于上述方案，散热件与舱板的结合牢固，且散热件预埋在舱板内后，便于将单机和控制器等运行过程中产生的热量均匀传递至舱板，然后通过舱板将热量散出。

在可选的实施方式中，所述散热件设置为热管。

基于上述方案，热管结构简单，便于布设，使用范围广。

第二方面，本发明提供一种航天卫星，所述航天卫星包括：

单机和前述实施方式中任一项所述的卫星舱，所述单机与所述卫星舱上的所述插接件电插接配合。

第三方面，本发明提供一种卫星舱制造方法，该方法适用于前述实施方式中任一项所述的卫星舱，其包括如下步骤：

依据航天卫星的单机的安装位置在舱板上布设通信连接的柔性电路板和插接件，且使所述插接件的位置与所述单机的安装位置对应。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的卫星舱，插接件、柔性电路板和控制器均预埋于舱板，如此，能够在前期设计阶段完成所有预埋件设计，然后在生产阶段完成热管、插接件、柔性电路板和控制器等结构件的预埋，装配时，单机直接与舱板上对应位置的插接件电插接配合，从而降低卫星总装时花费的人力成本和时间成本，能够大大提升卫星批产总装效率。例如，以一百公斤微纳卫星为例，使用柔性电路板后，卫星线缆网总重量占比从5％降低为2％，因而本发明能够有效降低商业卫星研发成本和发射成本。同时，插接件和控制器之间通过柔性电路板实现电连接，柔性电路板具有可随意弯曲、重量轻、体积小、散热性好等优点，便于根据需求布设，满足不同位置的单机的安装需求。利用柔性电路板替代传统的电缆网，去除了卫星舱内大量的可见电缆网，减小了卫星电缆网所占质量比例，提高了卫星舱内的可视空间和可操作空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例的卫星舱的结构示意图；

图2为本发明实施例的舱板的结构示意图；

图3为本发明实施例的卫星舱的应用示意图；

图4为本发明实施例的卫星舱的柔性电路板的布局示意图；

图5为本发明实施例的航天卫星的布局示意图。

图标:

100-舱板；101-底板；102-中层板；103-面板；104-收纳腔；105-装配孔；110-第一舱板；120-第二舱板；200-插接件；210-第一插接件；220-第二插接件；230-第三插接件；300-柔性电路板；310-第一柔性电路板；311-第一插接头；320-第二柔性电路板；321-第二插接头；400-控制器；500-散热件；001-单机；011-第一单机；012-第二单机；013-第三单机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是电连接；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。

现有卫星上各个单机001的连接均是通过线缆网完成，在要求轻量化、紧凑型的微纳卫星中，大量线缆网不仅提高了整星的重量，且走线和固定也占据了卫星内部较多的空间，使得卫星总装更加困难，也提高了卫星的研制成本和发射成本。

鉴于此，设计者提供了一种卫星舱，装配难度低，装配效率高，舱内整洁，舱内可操作空间大，卫星研发和发射成本低。

需要说明的是，本实施例提供的卫星舱，不仅适用于卫星，还适用于其他航天器，本实施例中不进行一一列举。

请结合图1，本实施例中，卫星舱包括舱板100、插接件200、柔性电路板300和控制器400。插接件200、柔性电路板300和控制器400均预埋于舱板100。插接件200与柔性电路板300通信连接。柔性电路板300与控制器400通信连接。插接件200用于与单机001电插接。

本实施例提供的卫星舱具有至少如下优点：

采用柔性电路板300替代传统的电缆网，并且将插接件、柔性电路板和控制器均预埋于舱板，如此，能够在前期设计阶段完成所有预埋件设计，然后在生产阶段完成热管、插接件、柔性电路板和控制器等结构件的预埋，装配时，单机直接与舱板上对应位置的插接件电插接配合，省去了利用电缆进行电连接的步骤，从而降低卫星总装时花费的人力成本和时间成本，能够大大提升卫星批产总装效率。也就是说，卫星总装时，利用单机001与插接件200电插接配合，实现单机001与控制器400的电连接，如此，单机001和控制器400之间无需配置电缆网，减少了舱内电缆网的使用，既节省了装配步骤，还避免电缆网杂乱无章的现象，使得舱内环境更加整洁，扩大舱内的可视化空间和可操作空间。同时，单机001与插接件200插接，装配难度低，无需考虑电缆网走线时易被刮坏、拉断等问题，能够降低故障率。

以下实施例对本申请提供的卫星舱的细节结构进行展开说明。

本实施例中，需要说明的是，卫星舱的舱板100的数量可以为多个，多个舱板100相互连接配合，多个舱板100的结构设计可以设置为相同，本实施例中，为了避免叙述重复累赘，以两个舱板100的配合为例进行说明。

请结合图3-图5，可选的，卫星舱包括第一舱板110、第二舱板120、第一插接件210、第二插接件220、第三插接件230、第一柔性电路板310、第二柔性电路板320、控制器400和散热件500。第一舱板110和第二舱板120连接，且二者可以垂直布设。第一柔性电路板310、第一插接件210、第二插接件220、控制器400和散热件500均布设在第一舱板110上，第一插接件210和第二插接件220均与第一柔性电路板310电连接，第一柔性电路板310和控制器400电连接。并且，第一柔性电路板310上还集成有第一插接头311。第二柔性电路板320和第三插接件230均布设在第二舱板120上，第二柔性电路板320和第三插接件230电连接，第二柔性电路板320上集成有第二插接头321，第一插接头311和第二插接头321插接，且实现第一柔性电路板310和第二柔性电路板320的电连接。其中，第一插接件210、第二插接件220和第三插接件230均能够与对应的单机001插接配合，也即，当需要装配单机001时，将单机001与对应的插接件200电插接即可。

需要说明的是，在其他实施例中，柔性电路板300的数量不限于是两个，插接件200的数量不限于是三个，根据需求设计即可，本实施例中不进行一一列举。

此外，散热件500可以是热管，热管可以呈蜿蜒状布设在舱板100内，增大换热面积，便于加工控制器400等电器件工作时产生的热量分散在舱板100上，使舱板100受热均匀，不易出现较大的温差，舱板100不易因温差较大而出现翘曲等缺陷，从而使舱板100的使用寿命延长。应当理解，散热件500还可以设置于舱板100的对应于单机001的位置，也即舱板100上对应于插接件200的位置可以设置散热件500，如此，单机001作业过程中产生的热量也能够通过散热件500分散到舱板100，避免舱板100上热量集中。

本实施例中，可选的，柔性电路板300和控制器400可以预埋在舱板100内，将柔性电路板300或控制器400预埋在舱板100内，在舱板100加工时就能够实现柔性电路板300和控制器400的安装固定，提高加工效率。同时，柔性电路板300和控制器400与舱板100结合紧密，能够提高柔性电路板300和控制器400与舱板100的连接牢固性。卫星服役过程中，柔性电路板300和控制器400未暴露在外部环境中，不易被损坏，使用寿命长，降低运行成本。显然，在其他实施例中，可以仅将柔性电路板300或控制器400预埋在舱板100内。

请结合图2，可选的，舱板100设置为多层结构，例如，舱板100包括依次层叠排布的底板101、中层板102和面板103。底板101和面板103均可以设置为蒙皮，例如，底板101和面板103均设置为铝蒙皮。中层板102可以设置为蜂窝板，例如，中层板102设置为铝蜂窝板。同时，在中层板102上设置有收纳槽，收纳槽的走向与柔性电路板300的走向一致，且控制器400也能够嵌入收纳槽中。如此，在加工舱板100时，可以先根据单机001所在位置，设计插接件200的位置，从而根据插接件200与控制器400的相对位置设计收纳槽的走向，柔性电路板300嵌设于收纳槽中即可，利于柔性电路板300和舱板100的配合。当柔性电路板300和控制器400安装完成后，面板103封闭收纳槽的槽口以使收纳槽形成收纳腔104，使得柔性电路板300和控制器400均预埋在了舱板100内，未暴露出来，舱内环境更加整洁，也不易因直接暴露在外部环境中而增加被损坏的风险。

由于舱板100采用多层设计，蜂窝板的厚度相较于蒙皮更厚，在蜂窝板上设置收纳槽，既能够便于柔性电路板300和控制器400等的安装，也不易影响舱板100整体的结构强度。同时，运行过程中，蜂窝板的散热效果好。制造时，可以在将柔性电路板300和控制器400布设于收纳槽后，再将面板103与中层板102安装固定，利于柔性电路板300和控制器400的安装固定，降低装配难度，提高装配效率和质量。

进一步的，面板103上设置有装配孔105，装配孔105的数量与插接件200的数量对应，也即，每个插接件200嵌设于对应的一个装配孔105内，插接件200的装配位置可以通过装配孔105确定，便于插接件200的安装和固定，且插接件200被装配孔105的孔壁限位，插接件200与舱板100的结合牢固。

需要说明的是，插接件200可以直接集成在柔性电路板300上，二者结合牢固可靠，且减少连接线束，节省了成本。具体的，插接件200可以焊接于柔性电路板300上。

此外，插接件200可以包括两线插孔、三线插孔或USB插孔等。当然，插接件200上的插孔可以为多个类型的组合，能够适应不同单机001的插接，使用范围广。

本实施例提供的卫星舱，使用柔性电路板300替代原有的线缆网，根据单机001的安装位置，设计柔性电路板300相应的布局，并在柔性电路板300上设置接插件。舱板100生产过程中，将柔性电路板300、接插件、散热件500、控制器400等部件一起预埋在舱板100内部，做到机电热一体化设计。卫星内的单机001与舱板100上的接插件可靠对插，单机001固定在舱板100的同时实现了与控制器400的电连接，装配难度低，装配效率高。热管用于舱板100上单机001散热和均热，避免出现舱板100局部温度高，温差大的情况。同时，组装完成后，卫星舱内基本无可见线缆网，整星简洁明了，干净整洁。制造时，在前期设计阶段完成所有预埋件设计，生产阶段完成柔性电路板300、热管、控制器400等的预埋，从而降低卫星总装时花费的人力成本和时间成本，能够大大提升卫星批产总装效率。例如，以一百公斤微纳卫星为例，使用柔性电路板300后，卫星线缆网总重量占比从5％降低为2％，因而本发明能够有效降低商业卫星研发成本和发射成本。

本实施例还提供了一种航天卫星，包括单机001和上述实施例提到的卫星舱，单机001的数量按需设置，单机001与舱板100上对应的插接件200插接配合，应当理解，单机001自身可以具备插接结构，利用插接结构与插接件200插接配合即可。

例如，本实施例中，单机001的数量为三个，分别为第一单机011、第二单机012和第三单机013，第一单机011与第一插接件210插接配合，第二单机012与第二插接件220插接配合，第三单机013与第三插接件230插接配合。

本实施例还提供了一种卫星舱制造方法，该方法适用于上述实施例提到的卫星舱，其包括如下步骤：

依据航天卫星的单机001的安装位置在舱板100上布设通信连接的柔性电路板300和插接件200，且使插接件200的位置与单机001的安装位置对应。如此，在前期设计阶段完成所有预埋件设计，生产阶段完成柔性电路板300、控制器400等的预埋，从而降低卫星总装时花费的人力成本和时间成本，能够大大提升卫星批产总装效率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。