CN104176272A - 八杆连接式非接触卫星平台构型 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种八杆连接式非接触卫星平台构型，主要由非接触连接的服务舱、载荷舱和八杆式非接触接口模块组成，所述服务舱位于底部，其上连接所述八杆式非接触接口模块，所述八杆式非接触接口模块上部连接具有连接载荷舱。载荷舱配置有效载荷、星敏感器等安静部件，服务舱安装太阳帆板、飞轮等干扰部件。载荷舱与服务舱通过8个力执行器正交布置形成的八杆式非接触接口模块连接，实现有效载荷对平台振动和干扰响应的完全隔离。基于本构型，卫星可实施精细的分级控制，服务舱干扰多，粗控跟踪；载荷舱安静无扰，精确指向。本卫星平台构型组成简单，继承性强，各部分界面清晰，模块化特征明显，易于并行研制。

Description

八杆连接式非接触卫星平台构型

技术领域

本发明涉及航天技术领域，更具体的说，涉及一种针对具有超精超稳指向要求的航天器而设计的八杆连接式非接触卫星平台构型。

背景技术

挠性附件、液体晃动等柔性大，低频模态密集引起的航天器颤振问题日趋明显，极大的限制了控制系统的带宽；飞轮、陀螺、驱动机构等活动部件诱发的周期性动态干扰则不断引发载荷有害振动。随着航天器性能要求的提高，这些因素导致的姿态控制和颤振抑制问题已经成为后续先进航天器发展的主要制约因素。

目前，针对卫星挠性附件抖动和活动部件干扰主要有被动和主动两种隔振平台。被动隔振平台结构简单，稳定可靠，且不需额外提供能源及测量装置，但低频抑制效果差。主动隔振系统理论上有更好的性能，但控制系统复杂，稳定性差，且具有水床效应。无论是被动隔振平台还是主动隔振平台，严格来说都是平台与载荷接触的一体化卫星平台构型。同时，基于音圈电机技术，国外发展了基于stewart形式的六杆连接非接触无扰载荷卫星平台构型，可解决平台振动干扰问题，但带来了航天器姿态控制系统的复杂性，实际应用困难。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种八杆连接式非接触卫星平台构型，通过非接触接口模块实现有效载荷对平台振动和干扰响应的完全隔离，可以应用于甚高精度遥感卫星、深空探测天文望远镜等携带高分辨率敏感有效载荷类航天器，将极大地提高航天器探测性能，并且简化控制系统设计，增强了非接触卫星平台实际应用可行性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种八杆连接式非接触卫星平台构型，满足超精超稳指向载荷使用要求，可以应用于甚高精度遥感卫星、深空探测天文望远镜等，该卫星平台构型主要由服务舱、载荷舱和八杆式非接触接口模块组成，卫星平台构型为舱间非接触连接的多体串联结构，嘈杂的服务舱位于底部，其上连接八杆式非接触接口模块，非接触接口模块上部则连接具有精确指向要求的载荷舱。

所述服务舱为四边形六面体构型，主体为中心承力筒与复合板组合结构，主要为平台单机，尤其是扰动部件提供安装空间，为整星提供运行保障。

所述服务舱构型主要是给太阳帆板、压紧天线、推进贮箱、控制执行的飞轮和推力器等干扰部件提供安装空间，推进贮箱布置在承力筒内部，太阳帆板、天线压紧布置在侧板上，控制执行部件等其他干扰单机则布置在服务舱内部的层板上。

所述载荷舱构型根据载荷形式而定，其主要是给相机、星敏、陀螺等提供安装接口，载荷一般置于中心位置，星敏布置在背阳面，陀螺布置在载荷舱内部层板上。

所述八杆式非接触接口模块通过但不限于静电力或电磁力等形式连接服务舱和载荷舱。

所述八杆式非接触接口模块主要由1个上连接板、1个下连接板、4个相同的竖直安装力执行器和4个相同的水平安装力执行器组成，所有力执行器均布置在上、下连接板之间，并通过螺栓分别与上、下连接板连接形成一体，共同构成非接触接口模块。

所述竖直安装力执行器布置在服务舱主承力结构的支撑点上，相对于平台构型中心轴线呈圆周排列。

所述水平安装力执行器也相对于平台中心轴线呈圆周排列，且与竖直安装力执行器交错布置。

所述8个力执行器整体为正交布置，竖直安装力执行器与水平安装力执行器之间相互垂直，实现有效载荷对平台振动和干扰响应的完全隔离。

所述八杆式非接触接口模块的上连接板通过螺栓与载荷舱固连，下连接板则通过螺栓与服务舱固连。

所述卫星平台构型的服务舱、载荷舱、八杆式非接触接口模块可并行研制，最后实施舱体对接总装，完成卫星平台构型。

所述卫星平台构型对接总装分为3个步骤，第一步停放好服务舱，第二步装配八杆式非接触接口模块，第三步装配载荷舱。

本卫星平台构型为串联式结构，且各部分界面清晰，模块化特征明显，可以分舱并行装配，然后实施对接总装。

与目前常用的卫星平台构型相比，本发明所提供的八杆连接式非接触卫星平台构型，具有以下几个特点：

1)采用动静隔离思想，将卫星划分为载荷舱和服务舱两部分，载荷舱配置有效载荷、星敏感器和陀螺等安静部件，专注超精超稳任务；服务舱安装有太阳帆板、储箱、飞轮等活动干扰部件，用以提供基础服务；

2)两舱之间通过八杆式非接触接口模块连接，服务舱产生的振动和干扰不会传输至载荷舱；

3)由于两舱构型在空间上相互隔离，可以对服务舱和载荷舱姿态实施精细的分级控制，服务舱通过外部执行机构，以粗控模式抵抗环境干扰并随动跟踪载荷舱，载荷舱则利用八杆式非接触接口模块实现精确的指向控制；

4)载荷舱无干扰，其动力学模型简单，且控制带宽不受帆板等挠性附件约束，控制性能可以得到更大发挥；

5)本卫星平台构型组成简单，仅在传统卫星平台构型基础上增加八杆式非接触接口模块，且各部分界面清晰，模块化特征明显，便于并行研制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明发射状态非接触卫星平台构型分解图；

图2是在轨状态非接触卫星平台构型；

图3是八杆式非接触接口模块构型。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的八杆连接式非接触卫星平台构型由服务舱1、载荷舱3和八杆式非接触接口模块2组成，其中服务舱1主体为中心承力筒17和复合板16组合结构，其上主要安装太阳帆板11、驱动机构12、飞轮13、推力器14、天线15等活动单机或挠性附件；其中载荷舱3主要安装相机31、星敏32和陀螺33等单机；其中八杆式非接触接口模块2主要由上连接板21、下连接板22、竖直安装力执行器23和水平安装力执行器24组成。

八杆连接式非接触卫星平台构型为舱间非接触连接的多体串联结构，嘈杂的服务舱1位于底部，其上连接八杆式非接触接口模块2，非接触接口模块2上部则连接具有精确指向要求的载荷舱3。

如图1所示，服务舱1为四边形六面体构型，主体为中心承力筒17与复合板16组合结构，主要为平台单机，尤其是扰动部件提供安装空间，将液体晃动作用的推进贮箱布置在承力筒内部，将容易抖动的太阳帆板11、天线15压紧布置在侧板上，控制执行部件如飞轮13、推力器14等其他干扰单机则布置在服务舱1内部的层板上。服务舱1主要为整星提供运行保障。

载荷舱3构型根据载荷形式而定，其主要是给载荷如相机31、星敏32、陀螺33等安静部件提供安装接口，相机31一般置于中心位置，星敏32布置在背阳面，陀螺33布置在载荷舱内部层板上。

如图3所示，八杆式非接触接口模块2通过但不限于静电力或电磁力等形式连接服务舱1和载荷舱3，其主要由一个上连接板21、一个下连接板22、四个相同的竖直安装力执行器23和四个相同的水平安装力执行器24组成，所有竖直安装力执行器23和水平安装力执行器24均布置在上连接板21、下连接板22之间，并通过螺栓分别与上、下连接板21和22连接形成一体，共同构成非接触接口模块2。

所有四个竖直安装力执行器23均布置在服务舱1主承力结构的支撑点上，相对于平台构型中心轴线呈圆周排列；所有四个水平安装力执行器24也相对于平台中心轴线呈圆周排列，且与竖直安装力执行器23交错布置；八个力执行器整体为正交布置，竖直安装力执行器23与水平安装力执行器24之间相互垂直。

如图1、图3所示，八杆式非接触接口模块2的上连接板21通过螺栓与载荷舱3固连，下连接板22则通过螺栓与服务舱1固连。

本发明的八杆连接式非接触卫星平台构型的服务舱1、载荷舱3、八杆式非接触接口模块2可并行研制，最后实施舱体对接总装，完成卫星平台构型；卫星平台构型对接总装分为3个步骤，第一步停放好服务舱，第二步装配八杆式非接触接口模块，第三步装配载荷舱。

本发明上述实施例，并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的内容对本发明所提出的方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明的技术内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，主要由非接触连接的服务舱、载荷舱和八杆式非接触接口模块组成，所述服务舱位于底部，其上连接所述八杆式非接触接口模块，所述八杆式非接触接口模块上部连接具有连接载荷舱。

2.根据权利要求1所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述服务舱为四边形六面体构型，主体为中心承力筒与复合板组合结构，主要为平台单机提供安装空间，为整星提供运行保障。

3.根据权利要求2所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述服务舱构型主要是给太阳帆板、压紧天线、推进贮箱、干扰部件提供安装空间，推进贮箱布置在中心承力筒内部，太阳帆板、压紧天线布置在侧板上，干扰单机布置在服务舱内部的层板上。

4.根据权利要求1所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述载荷舱构型根据载荷形式而定，主要是给相机、星敏、陀螺提供安装接口，载荷置于中心位置，星敏布置在背阳面，陀螺布置在载荷舱内部层板上。

5.根据权利要求1所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述八杆式非接触接口模块通过但不限于静电力或电磁力形式连接服务舱和载荷舱。

6.根据权利要求5所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述八杆式非接触接口模块主要由1个上连接板、1个下连接板、4个相同的竖直安装力执行器和4个相同的水平安装力执行器组成，所有安装力执行器均布置在上、下连接板之间，并通过螺栓分别与上、下连接板连接成一体，构成非接触接口模块。

7.根据权利要求6所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述竖直安装力执行器布置在服务舱主承力结构的支撑点上，相对于平台构型中心轴线呈圆周排列。

8.根据权利要求7所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述水平安装力执行器相对于平台构型中心轴线呈圆周排列，且与竖直安装力执行器交错布置。

9.根据权利要求6所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述8个安装力执行器整体为正交布置，竖直安装力执行器与水平安装力执行器之间相互垂直。

10.根据权利要求6所述的八杆连接式非接触卫星平台构型，其特征在于，所述八杆式非接触接口模块的上连接板通过螺栓与载荷舱固连，下连接板通过螺栓与服务舱固连。