一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜的制作方法

本发明涉及舰艇综合导航系统技术领域，尤其是一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜。

背景技术：

现有综合导航系统的导航装备存在无法共架集成、安装方式多样、维护保障复杂、使用效率低下等实际应用问题。而当前军队大力推广标准化硬件，因其人机交互友好性高、维护保障通用性强，受到越来越多的用户欢迎。因此研制出一种能够满足综合导航系统现有装备功能、性能、接口要求的标准化组合机柜是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，针对行业内缺少适用于导航装备选型要求的标准化组合机柜问题，提供了一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜，其特征在于：包括柜体、标准加固插箱、显控插箱和电源插箱，柜体内由下至上依次安装多个标准加固插箱、一个显控插箱和一个电源插箱。

而且，所述的柜体采用落地靠壁安装，正面维修，下/上出线的结构方式，各导航设备电气信号线缆采用航空连接器经机柜顶部对外连接，机柜内部采用航空连接器方式连接到各上架导航设备插箱后盖板；各导航设备插箱通过两侧滑动导轨支撑插入机柜，插箱后部带有跟线装置；所述的滑动导轨分为内导轨和外导轨，内导轨采用螺钉与插箱连接紧固，外导轨采用螺钉与柜体连接紧固；所述的各导航设备插箱包括标准加固插箱、显控插箱和电源插箱。

而且，所述的机柜采用两级风冷散热，在机柜顶部设置2个低噪风扇，加固插箱后部设置1个低噪风扇，从机柜内各标准加固插箱前面板进风，从机柜背部上方出风；机柜底部设置无谐振峰减震器，靠壁安装选用与底部减震器相配合使用的螺孔式背架减震器。

而且，所述的标准加固插箱包括插箱主体、前面板和后面板，前面板、后面板采用螺钉与插箱主体连接紧固；标准加固插箱走线方式采用压/焊接工艺，将信号线缆和电源线缆先与插箱底板上插座连接，再与插箱后面板上的航插底座连接；插箱前面板右上部设置插箱工作状态指示灯导光柱和调试接口屏蔽门；插箱后面板设置电源开关，可独立控制插箱电源开关，当插箱集成至组合机柜内时，该电源开关为常闭状态；插箱后面板航空插座设置清晰、醒目的代号标识。

而且，所述的标准加固插箱内设置18道标准间距(4hp，20.32mm)插槽，可支持通用模块和功能模块底板；当采用通用模块底板时，单个标准加固插箱可支持双计算机系统，每个计算机系统含3u/8hp计算机模块1块、3u/4hp接口模块5块，3u/8hp电源模块1块；当采用功能模块底板时，各导航设备根据需要进行功能模块配置。

而且，所述的标准模块分为标准化通用模块，简称通用模块和标准化功能模块，简称功能模块；通用模块可在各导航设备间互换，包括标准3u计算机板、标准3u电源板、标准3u接口板等；功能模块为各导航设备完成规定功能的专用功能模块，主要为传感器类模块，在不同导航设备间不具备互换性。

而且，所述的插箱配置状态指示模块后可提供8个led工作状态指示灯、1组调试接口(含标准vga视频接口、usb接口2个、以太网口各1个)和1个蜂鸣器；工作状态指示灯可用于指示各导航设备的电源状态、工作状态和故障报警状态等，采用导光柱方式将指示灯灯光从插箱前面板导出。

而且，所述的显控插箱主要由机箱结构、电源模块、显控模块和kvm模块组成，可配置计算机模块和以太网络交换模块；显控模块选用与壁挂机箱通用的显控模块，嵌入式安装于前面板上；kvm模块具备8个标准vga视频接口和8个标准ps2键盘接口，可满足组合机柜内各导航传感器设备共享显控模块使用要求；

显控模块主要由液晶显示屏和定制键盘组成，嵌入安装机箱前面板上；液晶显示屏具有连续调节亮度能力，定制键盘设置背光灯满足夜航使用要求；显控模块供电采用直流24v(30w)，视频输入为标准vga视频接口，定制键盘接口为标准ps2键盘接口；显控模块定制键盘功能键包括软件功能键；数字键，+/-键、确认键、取消键、方向导航键、设置键、自定义键和其他键；

各上架导航设备以标准vga视频接口和标准ps2键盘接口与组合机柜显控插箱内kvm模块接口连接，通过显控插箱前面板kvm模块切换按键进行切换，共用显控插箱的显控模块，完成人机交互操作。

而且，所述的电源插箱配置9组开关，一是交流电源开关；二是直流电源开关；三是显控插箱开关；其它是标准加固插箱开关；每个电源开关配置对应电源指示灯。

而且，所述的组合机柜通过电源插箱为各上架导航设备插箱统一配送舰电，电源插箱不进行二次电源转换，只将舰电ac220v和应急dc24v进行滤波、短路保护和输入输出控制；电源插箱上设置有总开关、总保险、总电源指示灯、分路开关和分路电源指示灯；在各加固插箱后部设置电源开关，集成到组合机柜后为常闭状态；

组合机柜内各导航设备加固插箱内采用两级电源变换，即选用标准电源模块将舰电ac220v/dc24v变换为标准直流输出给各功能模块，各功能模块再进行二次dc/dc变换，满足模块上器件的供电需求。

本发明的优点和积极效果是：

综合导航系统设计出一系列标准化硬件，主要包括“两种集成优化设备型谱、一套标准化功能模块和一套集成显控软件”。标准化组合机柜是型谱中主要的组成部分。

两种集成优化设备型谱包括组合机柜和壁挂机箱。组合机柜主要适用于大中型驱护舰艇和核潜艇，通过上架进柜的方式实现设备的组合化，减少对舰艇总体资源的占用；通过共用组合机柜的显控模块，实现各导航设备显示控制集成，减少设备自带显控终端。壁挂机箱主要适用于中小型驱护舰艇、常规潜艇和军辅舰艇等，可适应实船布置空间受限，安装面不连续的特点。并通过开展小型化设计，降低对舰艇总体资源占用，缓解舰艇海图室、罗经室安装空间紧张的问题，为系统加改装和设备升级换代提供支撑。

一套标准化功能模块主要包括标准化通用模块和标准化功能模块。通用模块可在设备间互换，包括标准计算机模块、电源模块和标准接口通信模块等。功能模块仅适用于特定导航设备，不具备不同设备间的互换性。

一套集成显控软件是指为适应组合机柜的集成方式，在系统统一配置的显控终端上部署一套系统集成显示控制软件，实现对组合机柜内设备(如测深仪、气象仪、计程仪、卫星导航接收机等)的集中显示控制，可支持使用人员集中操控，提高操作效率，同时减少对总体空间资源的需求；为适应集成优化硬件平台，对各导航传感器显控操作流程和界面布局提出统一设计要求，实现各导航传感器的显控软件操作规范化、统一化。

综合导航系统需面向航母、驱护舰、军辅船、(核)潜艇等平台设计一种广泛适用的标准化组合机柜，大幅提升系统集成优化、信息化水平，实现“模块级”的标准化，“设备级、组件级”的通用化和组合化，“系统级”的系列化，提高可靠性、维修性和人机交互友好性，为用户提供高效、便捷、统一的操作使用和维修保障环境。

本发明基于综合导航系统现有装备功能、性能、接口要求，创新性的提出了一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜设计方法，解决了导航装备无法共架集成、安装方式多样、维护保障复杂、使用效率低下等实际应用问题，填补了行业内缺少适用于以上要求的标准化组合机柜空白，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是组合机柜总体设计示意图；

图2是插箱与组合机柜组装示意图；

图3是组合机柜顶部出线示意图；

图4是组合机柜散热设计设计图；

图5是标准加固插箱前面板示意图；

图6是标准加固插箱后面板示意图；

图7是采用通用模块底板槽位规划图

图8是采用功能模块插箱槽位布置图

图9是标准化模块示意图；

图10是显控插箱的主视图；

图11是显控插箱的侧视图；

图12是组合机柜显控关系图；

图13是电源插箱(前面板)示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种面向舰艇综合导航系统的标准化组合机柜，组合机柜提供同舱室布置的导航设备共架集成的硬件平台，1套组合机柜最多可容纳6台导航设备(主机)的集成安装。6台导航设备通过组合机柜内的kvm模块(键盘及显示切换模块)共用一块10.4吋液晶显示器和键盘，完成必要的操控、配置、调试和检修等人机交互。选用组合机柜的舰艇导航系统还需配置系统集成显控设备，统一显示、处理和控制各种导航设备的输出信息和工作状态。

组合机柜物理尺寸

如图1所示，标准化组合机柜包括柜体4、标准加固插箱3、显控插箱2和电源插箱1，柜体内由下至上依次安装多个标准加固插箱、一个显控插箱和一个电源插箱。以下对各部分的结构进行详细描述：

⑴、柜体采用落地靠壁安装，正面维修，下/上出线的结构方式，各导航设备电气信号线缆采用航空连接器经机柜顶部对外连接，机柜内部采用航空连接器方式连接到各上架导航设备插箱后盖板。

各导航设备插箱通过两侧滑动导轨6支撑插入机柜，插箱后部带有跟线装置，方便维护操作。所述的滑动导轨分为内导轨和外导轨，内导轨采用螺钉与插箱连接紧固，外导轨采用螺钉与柜体连接紧固；插箱把手选型索斯科b4系列把手；所述的插箱包括标准加固插箱、显控插箱和电源插箱。

机柜采用两级风冷散热，在机柜顶部设置2个低噪风扇，加固插箱后部设置1个低噪风扇13，从机柜内各标准加固插箱前面板进风从机柜背部上方出风。机柜底部设置无谐振峰减震器7，靠壁安装选用与底部减震器相配合使用的螺孔式背架减震器5。柜体上端面安装吊装环。

组合机柜采用螺钉小于m6(含m6)用十字槽，大于m6用六角头；面板外露螺钉，柱头螺钉统一选用gb818系列，沉头螺钉统一选用gb819.1系列，其余螺钉标准号不作规定；所有紧固件(小于m12)选用不锈钢件紧固件。

⑵、标准加固插箱包括插箱主体、前面板和后面板，前面板、后面板采用螺钉与插箱主体连接紧固，将插箱从组合机柜内拉出后，拧松前面板螺钉后可将前面板拆下；将插箱(连同内导轨)从组合机柜内拆下，拧松螺钉后，将后面板打开，可进行机箱后部焊接线等维修操作。机箱导轨分为内导轨和外导轨，内导轨采用螺钉与插箱连接紧固，外导轨采用螺钉与柜体连接紧固。标准加固插箱导轨选型乔纳森3702158系列不锈钢滑动三节导轨，该型导轨兼容雅固拉3307系列导轨，两型导轨安装尺寸一致。插箱把手选型索斯科b4系列把手。

标准加固插箱走线方式采用压/焊接工艺，将信号线缆和电源线缆先与插箱底板上插座连接，再与插箱后面板上的航插底座连接。插箱后部两侧设置信号、电源线缆束绑扎点，并提供必要防护措施。

插箱前面板右上部设置插箱工作状态指示灯导光柱9和调试接口屏蔽门10，插箱前面板还设置进风口8和蜂鸣器11，插箱前面板示意见图5。

插箱后面板设置电源开关12，可独立控制插箱电源开关，方便维修，当插箱集成至组合机柜内时，该电源开关为常闭状态。插箱后面板航空插座14设置清晰、醒目的代号标识。航空插座布置顺序从左到右为弱信号到强信号排列。后面板布置示意图见图6。

标准加固插箱内设置18道标准间距(4hp，20.32mm)插槽，可支持通用模块和功能模块底板。

当采用通用模块底板时，单个标准加固插箱可支持双计算机系统，每个计算机系统含3u/8hp计算机模块1块、3u/4hp接口模块5块，3u/8hp电源模块1块。

当采用功能模块底板时，各导航设备根据需要进行功能模块配置。

插箱底板(印制板)插槽选用2.0mmermet连接器(符合iec61076-4-101)。

插箱配置状态指示模块后可提供8个led工作状态指示灯、1组调试接口(含标准vga视频接口、usb接口2个、以太网口各1个)和1个蜂鸣器。工作状态指示灯可用于指示各导航设备的电源状态、工作状态和故障报警状态等，采用导光柱方式将指示灯灯光从插箱前面板导出，避免夜航灯光造成炫目。机箱前面板示意图见图5。

标准模块分为标准化通用模块(简称通用模块)和标准化功能模块(简称功能模块)。通用模块可在各导航设备间互换，包括标准3u计算机板、标准3u电源板、标准3u接口板等。功能模块为各导航设备完成规定功能的专用功能模块，主要为传感器类模块，在不同导航设备间不具备互换性。

⑶、显控插箱主要由机箱结构、电源模块、显控模块和kvm模块组成，可配置计算机模块和以太网络交换模块。显控模块选用与壁挂机箱通用的显控模块，嵌入式安装于前面板上；kvm模块具备8个标准vga视频接口和8个标准ps2键盘接口，可满足组合机柜内各导航传感器设备共享显控模块使用要求。可根据需要选用标准以太网交换模块，为机柜内导航设备插箱提供以太网信息平台，也可通过机柜顶部引出。

如图10和11所示，显控模块主要由液晶显示屏和定制键盘组成，嵌入安装机箱前面板上。液晶显示屏具有连续调节亮度能力，定制键盘设置背光灯满足夜航使用要求。显控模块供电采用直流24v(30w)，视频输入为标准vga视频接口，定制键盘接口为标准ps2键盘接口。显控模块定制键盘功能键包括软件功能键(默认标识为f1～f6，也可定制支持两个汉字丝印)；数字键(0～9)，+/-键(in、out键)、确认键、取消键、方向导航键、设置键和自定义键等。

各上架导航设备以标准vga视频接口和标准ps2键盘接口与组合机柜显控插箱内kvm模块接口连接，通过显控插箱前面板kvm模块切换按键进行切换，共用显控插箱的显控模块，完成人机交互操作，如图12所示。

⑷、电源插箱配置9组开关，一是交流电源开关；二是直流电源开关；三是显控插箱开关；其它是标准加固插箱开关。每个电源开关配置对应的电源指示灯。另外，在面板上对交流供电、直流供电配置独立保险。

组合机柜通过电源插箱为各上架导航设备插箱统一配送舰电，电源插箱不进行二次电源转换，只将舰电ac220v和应急dc24v进行滤波、短路保护和输入输出控制。电源插箱上设置有总开关、总保险、总电源指示灯、分路开关和分路电源指示灯。在各加固插箱后部设置电源开关(集成到组合机柜后为常闭状态)满足各插箱单机调试维修。组合机柜供配电关系见图13，电源插箱(前面板)示意图见图13。

组合机柜内各导航设备加固插箱内采用两级电源变换，即选用标准电源模块将舰电ac220v/dc24v变换为标准直流输出给各功能模块，各功能模块再进行二次dc/dc变换，满足模块上器件的供电需求。

验证试验

经对上述设计开展实物验证，结论表明该设计能有效兼容导航系统相关装备硬件，实现多型导航装备共架集成，减少空间占用，提高标准化水平和操作效率。