一种空间运动电缆走向设计方法技术

本发明专利技术提供了一种空间运动电缆走向设计方法，包括：确定电缆空间运动部分的起始点、终点；确定运动部件的初始状态及沿三维坐标系各方向运动的极限状态；模拟设备内运动部件初始状态，初步选取电缆路径上的固定点；采用螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束；模拟设备内运动部件沿三维坐标系各方向运动的极限状态，采用螺旋式缠绕的方法沿确定的固定点进行布线，确定各段电缆约束；综合前述步骤确定的电缆约束，得到各段电缆约束包络；按照各段电缆约束包络分别在初始转态和极限状态进行布线，直到电缆之间和电缆与周边结构之间不存在干涉。该方法快速解决了空间运动电缆固定、磨损及疲劳问题。

A design method for the direction of space motion cable

The present invention provides a space motion to cable design method, including: determining the starting point and end point of cable space movement; determine the initial state of the moving parts and the three-dimensional coordinates of each direction of movement of the limit state; simulation equipment within the moving parts of the initial state, the initial selection of fixed point on the cable path by using the method of spiral; winding wiring along the fixed point, determine the constraints between each two adjacent cables; limit state simulation equipment within the moving parts along the three-dimensional coordinates of each direction, using the method of spiral winding wiring along the fixed point to determine, determine various cable constraints; the steps to determine the cable constraint, get various cable according to the constraint envelope; each cable constraint in the initial state and the envelope respectively to the limit state until the cable wiring, and There is no interference between the cable and the surrounding structure. This method can quickly solve the problem of fixed, wear and fatigue of space moving cable.

【技术实现步骤摘要】
一种空间运动电缆走向设计方法
本专利技术设计一种空间运动电缆走向设计方法，应用于卫星布局、总装设计，属于电缆网走向设计

技术介绍
卫星总体设计时会遇到一些卫星包含有大型转动天线，卫星通过天线对目标进行跟踪定位，其天线及部分电子设备需要在空间进行大角度运动，根据卫星构型布局需求，相关分系统的设备及连接电缆也将进行空间运动，一般而言星上运动电缆包括低频电缆与射频电缆。低频电缆根据设备布局及功能需求，包括设备供电电缆，设备信号电缆，加热器引线，接地线等。射频电缆由于运动需要，其空间转动部分采用软电缆，空间运动的射频电缆，其走向及固定应当尽量减小对其电性能的影响，确保系统性能。电缆走向工作是整星系统设计，涉及不同分系统间的供电、信号联系，针对局部特殊机构需求通常具有针对性设计。空间运动电缆的走向设计需要满足以下约束条件：(1)、在规定的空间内，满足布局需求。电缆在空间运动过程中不与其他组件发生干涉，卫星在起飞振动过程中不能与其他物体产生摩擦，以免造成电缆及物体的损坏；(2)、可随转动部件(如天线)合理的进行转动，不影响转动部件的驱动性能。运动电缆的任何部位不能有拉紧吃力的现象，避免造成对运动部件的运动阻碍和限制；(3)、运动电缆自身具有足够韧性，不对电缆自身造成吃力损伤等，电缆的走向设计保证电缆的松弛度，避免损伤电缆；(4)、满足空间环境的要求，应当兼顾对空间环境的防护，尽可能减少环境对电缆的影响。空间运动电缆的固定需要满足以下约束条件：1)、固定位置选择合理，不影响其他设备布局，固定点选择便于拆装，操作方便；2)、固定长度合理，两个固定点之间的距离及处理方式安全可靠，电缆不能存在晃动，以免影响其他部件；3)、固定方式合理，根据电缆类型及走向不同位置，选择紧固件安装、绑缚、粘贴等不同方式，连接可靠，操作简单容易。现有电缆走向及安装方法适用于相对静止电缆的设计，设计方法简单、成熟，对于线束的成形和走向约束较少，通常考虑插拔、承载及电缆路径优化即可，对于空间运动电缆走向设计少有参考，主要依赖于实物摸索验证和设计师经验，通常需要投入较多人力、物力及财力进行模拟实验。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间运动电缆走向设计方法，通过螺旋方式缠绕的方法，解决运动部件对电缆空间运动部分带来的电缆磨损及疲劳问题。本专利技术的技术解决方案是：一种空间运动电缆走向设计方法，该方法包括如下步骤：(1)、根据设备上电缆布设所经过的运动部件所在位置，确定电缆空间运动部分的起始点、终点；(2)、按照设备运动部件运动规律，确定运动部件的初始状态及其沿三维坐标系各方向运动的极限状态；(3)、模拟设备内运动部件初始状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，根据设备内的结构布局、电缆规格、总装可实施性，初步选取电缆路径上的固定点；(4)、采用螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求，所述电缆约束包括电缆长度、电缆走向偏转角度、电缆弯曲半径、电缆松弛度；(5)、模拟设备内运动部件沿三维坐标系各方向运动的极限状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，采用螺旋式缠绕的方法沿步骤(3)所确定的固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求；(6)、综合步骤(3)和步骤(4)确定的每相邻两点之间的电缆约束，得到每相邻两点之间的电缆约束包络，电缆约束包络包括最大电缆长度、最大电缆走向偏转角度、最小弯曲半径、最小电缆松弛度；(7)、按照各段电缆约束包络分别在初始转态和极限状态进行重新布线，分别检查各段电缆的电缆弯曲状态、运动电缆之间间隙、电缆与周边结构之间间隙，如果出现干涉，则调整固定点的位置，重新执行步骤(4)～(7)，直到电缆之间和电缆与周边结构之间不存在干涉，得到空间运动电缆的走向。所述电缆是1束或者多束。当电缆为多束时，采用多螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线。所述步骤(3)和步骤(5)采用三维软件进行布线。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术在现有工程实际基础上，通过对运动电缆特性进行分析梳理，抽象出电缆运动模式，针对运动要求提出电缆安装的基本思想，制定电缆的走向方案，可以解决类似空间运动电缆的固定、电缆磨损及疲劳问题，节省设计成本，提高设计效率，减少研制迭代周期和方案的不确定性；(2)、本专利技术提出采用螺旋式电缆走向可以解决多维度运动电缆的走向和固定问题，提高电缆在固定中的适应性和可靠性；(3)、本专利技术参数分类和设计要素明确，适用于不同类型电缆；(4)、本专利技术采用三维软件进行布线，相对于现有的实物验证提高了设计验证效率，缩短分析及方案论证的周期，节省地面技术投入。附图说明图1为本专利技术一种空间运动电缆走向设计方法流程图；图2为本专利技术实施例运动部件所在位置示意图；图3为本专利技术实施例第一电缆和第二电缆布线路径固定点位置示意图；图4为本专利技术实施例第一电缆和第二电缆布线示意图；图5为本专利技术实施例电缆转弯半径、松弛度、偏转角度示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。在空间运动电缆进行走向设计时，综合运动约束，电缆绑扎要求两方面的约束，本专利技术提出一种空间运动电缆走向方法，作为运动电缆固定方式的选择参考。如图1所示，本专利技术提供的一种空间运动电缆走向设计方法，该方法包括如下步骤：(1)、根据设备上电缆布设所经过的运动部件所在位置，确定电缆空间运动部分始末端(即起始点和终点)；电缆空间运动部分的长度小于等于电缆总长度，本方法主要针对运动部分进行设计，尽量缩短运动部分的电缆长度。(2)、按照设备运动部件运动规律，确定运动部件的初始状态及其沿三维坐标系各方向运动的极限状态，所述运动规律包括部件运动方式，所述运动方式包括转动或者平移，当该部件处于转动时，确定其最大转动转角为极限状态；当运动部件采用平移的运动方式时，确定其最大位移为极限状态。根据运动部件的初始状态及沿三维坐标系各方向运动的极限状态，可以预测电缆的空间运动典型方式，所述空间运动典型方式包括：旋转运动或者平移。将电缆的运动模式进行分析，包括电缆转动轴维数、独立转动电缆线束数量、转动线束间相对位置关系、电缆转动极限位置、电缆固定点预置几个方面。(3)、采用三维设计软件模拟设备内运动部件初始状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，根据设备内的结构布局、电缆规格、总装可实施性，初步选取电缆路径上的固定点；固定点的选择应遵循以下原则：安装牢固可靠，固定点为承力结构；固定点避开加热、辐照等会影响电缆性能的位置；固定点间隔适中，需能满足电缆的力学环境要求。(4)、采用螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求，所述电缆约束包括电缆长度、电缆走向偏转角度、电缆弯曲半径、电缆松弛度、电缆弯折次数及防护要求等；所述电缆走向偏转角度为电缆走向与螺旋横截面之间的夹角，该约束为便于量化电缆走向便于实施，电缆走向与螺旋横截面之间的夹角指标根据空间大小确定，大于弯曲半径即可。弯曲半径要求一般与电缆所采用的材料相关，需要满足电缆物理特性，最小弯曲半径通常大于3R(R为电缆束直径。所述电缆是1束或者多束，当电缆为多束时，采用多螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间运动电缆走向设计方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、根据设备上电缆布设所经过的运动部件所在位置，确定电缆空间运动部分的起始点、终点；(2)、按照设备运动部件运动规律，确定运动部件的初始状态及其沿三维坐标系各方向运动的极限状态；(3)、模拟设备内运动部件初始状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，根据设备内的结构布局、电缆规格、总装可实施性，初步选取电缆路径上的固定点；(4)、采用螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求，所述电缆约束包括电缆长度、电缆走向偏转角度、电缆弯曲半径、电缆松弛度；(5)、模拟设备内运动部件沿三维坐标系各方向运动的极限状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，采用螺旋式缠绕的方法沿步骤(3)所确定的固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求；(6)、综合步骤(3)和步骤(4)确定的每相邻两点之间的电缆约束，得到每相邻两点之间的电缆约束包络，电缆约束包络包括最大电缆长度、最大电缆走向偏转角度、最小弯曲半径、最小电缆松弛度；(7)、按照各段电缆约束包络分别在初始转态和极限状态进行重新布线，分别检查各段电缆的电缆弯曲状态、运动电缆之间间隙、电缆与周边结构之间间隙，如果出现干涉，则调整固定点的位置，重新执行步骤(4)～(7)，直到电缆之间和电缆与周边结构之间不存在干涉，得到空间运动电缆的走向。...

【技术特征摘要】
1.一种空间运动电缆走向设计方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、根据设备上电缆布设所经过的运动部件所在位置，确定电缆空间运动部分的起始点、终点；(2)、按照设备运动部件运动规律，确定运动部件的初始状态及其沿三维坐标系各方向运动的极限状态；(3)、模拟设备内运动部件初始状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，根据设备内的结构布局、电缆规格、总装可实施性，初步选取电缆路径上的固定点；(4)、采用螺旋式缠绕的方法沿固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求，所述电缆约束包括电缆长度、电缆走向偏转角度、电缆弯曲半径、电缆松弛度；(5)、模拟设备内运动部件沿三维坐标系各方向运动的极限状态，在电缆空间运动部分的起始点、终点之间，采用螺旋式缠绕的方法沿步骤(3)所确定的固定点进行布线，确定每相邻两点之间的电缆约束，使之满足预设要求；(6)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭真，王晰，郭琳，姚春图，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11