一种舰用访问层交换机设备及组装加固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及舰载网络信息设备，尤其关于一种舰用访问层交换机设备及该设备的安装加固方法。主要为舰用电子信息系统提供核心网络接入及交换服务。
【背景技术】
[0002]当前市场上主流的商用访问层交换机主要适用于环境条件较好的陆地建筑物室内环境下使用。一般而言，陆地室内环境下交换机只需要裸机使用即可，无需外加保护设施。而对于舰船等恶劣环境条件，由于受温度、湿度、气压、冲击、干扰等影响，裸机使用的安全性和稳定性会大大降低。针对舰船等恶劣环境条件，目前尚未有专门的设计措施。
[0003]正是因为当前商用访问层交换机没有按照有关军用标准规范要求设计，所以很难应用到军舰上，不能通过相应的试验考核，并在舰用恶劣环境(如振动、冲击、盐雾、电磁干扰等)下稳定工作。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种舰用访问层交换机设备及其组装加固方法，该方法能够使设备在满足军用标准规范环境适应性要求和系统对设备技术性能要求的前提下，在舰用恶劣环境下可靠稳定地工作。
[0005]本发明所采取的技术措施是:
[0006]—种舰用访问层交换机设备，主要由航空插座板、箱体、安装底座和交换机模块组成，其特征在于:
[0007]箱体采用铝合金制作，并将内壁先后经过喷砂、镀镍、涂防腐漆处理；
[0008]箱体外背部固定有安装底座，采用壁挂式安装；箱体内底部与交换机模块之间加装有减振垫，并且在前后、左右与箱体之间均设置有减振环，共4组，所述减振环的结构是:在箱体和交换机模块上各设一减振角板，在两个角板之间连接减振环；
[0009]航空插座板与交换机模块之间线缆连接并有相应的对外接口，线缆与交换机模块连接的一端采用水晶头连接，并在水晶头上安装了固定用金属夹；线缆与插座板连接的一端则采用固定焊接的方式；
[0010]航空插座板通过螺钉固定在交换机模块上，在航空插座板与交换机模块之间夹设减振垫；
[0011]交换机模块内部电路板的分立元件，采用1345胶固定；
[0012]箱体各连接缝隙处设置有导电衬料。
[0013]进一步讲:
[0014]所述交换机模块选用Cisco Catalyst 4507R型交换机。
[0015]设备还包括一加热系统，包括温控传感器、加热板、温控器，温控器预设有启动温度，当箱内温度低于设定的温度时自动启动电加热板对箱体内部进行预热，设计预热时间小于10分钟；箱内设置风机，设置通风板，箱内温度高于设定的温度时则启动风机，箱内安装风流导向板。
[0016]箱体从结构上分为框架、侧面板、上盖板、底板，各部分之间采用螺钉连接，搭接处采用导电衬垫进行电磁兼容屏蔽。
[0017]所述设备还包括电源，电源输入端装有直流滤波器，滤波器输入和输出线均采用屏蔽线，并分离走线，滤波器良好接地。
[0018]所述电源线采用屏蔽电缆、双绞线电缆，并外加防波套；电缆在机箱内部布线按照强电弱电分离，交流电与直流电分离，信号强弱分区的原则进行。
[0019]—种所述的舰用访问层交换机设备的组装加固方法，包括如下步骤:
[0020]1)将箱体框架、前门、侧面板、上盖板以及底板在组装前先后经过喷砂、镀镍、涂防腐漆；
[0021]2)先将框架组焊，然后安装底板，底板与框架搭接处采用导电衬垫屏蔽；在底板上安装加热装置，风机，背部装安装底座；
[0022]3)交换机模块在组装前，将电路板先全部喷三防油漆，电路板的分立元件采用点1345胶的方法固定；线缆接入主机，线缆上配有固定用线夹，与交换机模块连接的线缆全部采用水晶头并在水晶头上安装固定用金属夹，电源线同时接入；
[0023]4)将交换机模块装在箱体底板上通过减振器固定，侧面通过减振环固定；
[0024]5)将上盖板盖在箱体上，上盖板与框架搭接处采用导电衬垫屏蔽；然后航空插座板通过螺钉固定在交换机模块上，在航空插座板与交换机模块之间夹设铝镀银的导电橡胶皮和衬垫；
[0025]6)线缆焊接接入航空插座板；
[0026]7)将前门、侧盖板组装，采用螺钉连接，搭接缝隙处加装导电衬垫；
[0027]8)箱体完整封装。
[0028]进一步讲，电源线接入端装有滤波器，滤波器输入和输出线均采用屏蔽线，并分离走线，滤波器可靠接地。
[0029]所有线缆外增加防波套，并且所有线缆按照强电弱电分离，交流电与直流电分离，信号强弱分区布线的原则布置。
[0030]前门上加装屏蔽玻璃，屏蔽玻璃用环氧导电胶粘连；侧板上安装通风板，通风板开口朝下。
[0031]本发明的效果在于:通过使用舰用访问层交换机设备及加固方法，可以有效地解决舰用环境下对商用网络设备散热、抗震动与冲击、三防、电磁兼容性等方面的要求，满足舰载电子信息系统对访问层网络设备需求，提升主干网络技术性能，提高网络运行稳定性。
[0032]该设备可以满足的工作温度要求:-10°C?+50°C，设备功耗正常工作时< 1300W，最大< 1800W，抗振动及冲击指标满足GJB151A — 97要求。
【附图说明】
[0033]图1是舰用访问层交换机设备立体图；
[0034]图2是舰用访问层交换机设备前视图；
[0035]图3是舰用访问层交换机设备侧剖视图；
[0036]图4是舰用访问层交换机设备内部俯视图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和实施例具体说明本发明。
[0038]如图1所示，舰用访问层交换机设备由航空插座板1、箱体2、安装底座3和交换机模块4四部分，以及滤波器、减振器、温控系统等组成。
[0039]舰用访问层交换机主要采用商用Cisco模块化交换机进行舰用化加固而成。这种类型的商用机较大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应不同的网络需求。而且，模块化交换机大都有很高的性能(如背板带宽、转发速率和传输速率等)、很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。因此，通常被应用于主干网络的访问层交换机，以适应复杂的网络环境和网络需求。
[0040]本发明中商用交换机模块优先选用Cisco Catalyst 4507R模块化交换机。
[0041]舰用访问层交换机外观最大长宽高均为450mm-550mm之间，且整体约为正方体，只是在前面设计斜面，减少空间，节省材料。交换机的前面观如图2所示。
[0042]进行舰用化加固后的商用访问层交换机在满足网络性能不变的前提下，增强了对环境适应性能力(如防振、防水、防霉菌、防盐雾等)。
[0043]考虑到舰用的特殊性，本发明尤其考虑了如下几方面设计，现分别介绍如下:
[0044]1、基本结构设计
[0045]整体上来讲，舰用访问层交换机整体设计成通风式结构，机箱整机选用铝合金材料。箱体框架采用的加工工艺是铝合金拼焊方式，箱体结构上可分为机箱框架、侧面板、上盖板、底板。各部分之间采用螺钉连接，搭接处采用导电衬垫进行电磁兼容屏蔽。机箱上盖为整个顶面和占用部分前面构成的盖板，前面是倾斜面，也可以是倾斜面。上盖可以打开，进行里面的操作。
[0046]航空插座板安装于机箱的里部，航空插座板与箱体内部有过线通孔，用于与交换机各接线取得电连接，根据交换机的规格设计插座板的接口。
[0047]安装底座安装于箱体的背部，本设备采用壁挂式安装，所以在机箱背部安装固定板，固定板上有螺栓孔，通过螺栓与墙体连接固定。交换机模块固定在机箱里部，与航空插座板3通过线缆连接。
[0048]箱体从结构上可分为左右侧板、盖板、底板、后背板和前面板，采用的加工工艺是铝合金拼焊方式，前面板上安装前门，采用合页和螺钉连接。通风设置在侧面。
[0049]上述仅为基本结构，本发明考虑到舰船对设备的各方面影响，相应强化了如下几方面设计，包括结构上的改进。
[0050]2.热控设计
[0051]为保证舰用访问层交换机在恶劣温度环境下可靠工作，温度适应性技术是需要解决的一项关键技术。设备要求工作温度在_10°C?+50°C，储存温度在-25°C?+70°C，因此本发明采用的加热系统包括温控器、温控传感器，以及加热板。在箱体的内侧部，固定有电加热板，箱内设温控传感器；温控器连接电加热板和温控传感器，温控器预设有启动温度，当箱内温度低于设定的温度时自动启动电加热板对箱体内部进行预热，设计预热时间小于10分钟。
[0052]箱体内设置风机，箱体各侧面设置通风板。在高于设定的温度时则自动启动风机，加速空气对流，箱体上的通风板用于散热和对流。在噪声及功耗允许的范围内，加大风机通风量以及适当增加风机数量，合理设计对流风路，维持并加强机箱整体风路贯通，在机箱进风口增设薄型屏蔽通风板，内部适当位置安装风流导向板，实现冷却空气定向流动，主要将冷风吹向交换机发热部位。
[0053]3.抗振动与抗冲击设计
[0054]抗振动与抗冲击设计是设备的主要设计指标，采取有效抗振动与冲击措施，确保设备满足技术要求中的振动、冲击条件。具体的措施是:
[0055]1)首先，在箱体背部，采用大平面减振垫板安装，保证机箱相对稳定并且缓冲振动和冲击。
[0056]2)在机箱内，交换机模块在底部与机箱之间设减振器5，交换机模块在四角与机箱之间也均设置有减振器或减振环6连接，形式如图4所示。
[0057]减振环的结构是:在机箱底部和交换机模块机架上各设一减振固定板，减振固定板为角型板，固定在机架的帮边上。在两个固定板之间连接减振环。减振环采用高强度不锈钢制。这种形式的减振器既可以起到减振和缓受冲击的作用，还有维持交换机整体平衡性的作用，柔性连接的减振效果要比硬性连接的效果更好，具有谐振效果的减振器不会因为硬性冲击而破坏。
[0058]3)交换机对外连接线缆为受振易脱落件，在有振动冲击的物理环境下，普通电气连接器可靠性差，而可靠性高的连接器在密集型板卡上又安装不下，因此对内部线缆，与交换机连接的一端采用水晶头连接，并在水晶头上安装了固定用金属夹(也叫跟线夹)，金属夹夹在交换机的固定件上；线缆与插座板连接的一端则采用固定焊接的方式。连接