CN106379561B - 一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，包括：平台运行单元及燃料存储单元，平台运行单元包括：中心承力筒及第一对接补加接口，第一对接补加接口设置于所述中心承力筒的两端，中心承力筒的内部用于安装航天设备，第一对接补加接口用于扩展；燃料存储单元用于存储燃料，燃料存储单元包括多个，多个燃料存储单元通过贮箱外挂方式连接在中心承力筒的外侧，多个燃料存储单元呈球柱形排列，燃料存储单元与中心承力筒相互平行。本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，可适应多种空间物资存储需求，界面清晰，便于开展标准化模块设计，通过对接补加单元可方便在发射阶段及在轨运行阶段进行对接组装和分离，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及航天器技术领域，特别涉及一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器。
背景技术
空间燃料站是指部署在空间特定轨道上，以存储大量(几吨量级)推进剂为主要功能的大型空间平台，可提供大量或多次燃料补加服务。在轨燃料补给是一项长远发展计划，空间燃料站不仅需要满足目前空间利用和研究的使用要求，同时还需要适应航天技术的发展要求，具有技术和功能扩展性，可根据需要改变燃料存储量，可根据航天技术发展水平提供燃料站或物资存储功能。
因此，需要对空间燃料站采用模块化设计，可以适应多种空间物资存储需求，可以调整入轨燃料箱的数量，可以进行在轨组装增加其他的物资存储舱段。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，可适应多种空间物资存储需求，界面清晰，便于开展标准化模块设计，通过对接补加单元可方便在发射阶段及在轨运行阶段进行对接组装和分离，具有广泛的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其包括：
平台运行单元以及燃料存储单元，其中，
所述平台运行单元包括：中心承力筒以及第一对接补加接口，所述对接补加接口设置于所述中心承力筒的两端；所述中心承力筒的内部用于安装航天设备，所述第一对接补加接口用于扩展；
所述燃料存储单元用于存储燃料，所述燃料存储单元包括多个，多个所述燃料存储单元通过贮箱外挂方式连接在所述中心承力筒的外侧，多个所述燃料存储单元呈球柱形排列，所述燃料存储单元与所述中心承力筒相互平行。较佳地，
还包括：对接补加单元，所述对接补加单元通过所述第一对接补加接口与所述平台运行单元相连；
所述对接补加单元包括：外承力筒、第二对接补加接口以及机械臂；
所述外承力筒与所述平台运行单元相连；
所述第二对接补加接口设置在所述外承力筒上；
所述机械臂与所述外承力筒相连，所述机械臂用于连接行走装置，以固定在固定位置。
较佳地，所述机械臂包括多个自由度，用于通过连接行走装置固定在不同位置。
较佳地，所述对接补加单元包括：前向对接补加单元以及后向对接补加单元，所述前向对接补加单元设置于所述平台运行单元的前端，所述后向对接补加单元设置于所述平台运行单元的后端。
较佳地，每个所述对接补加单元包括多个第二对接补加接口。
较佳地，所述燃料存储单元与所述平台运行单元之间采用法兰连接。
较佳地，所述燃料存储单元与所述平台运行单元之间以及相邻所述燃料存储单元之间设置有辅助支撑杆，所述辅助支撑杆用于支撑所述燃料存储单元。
较佳地，多个所述燃料存储单元沿所述平台运行单元的周向均匀分布。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，通过球柱形贮箱外挂方式，使平台运行单元与燃料存储单元之间实现结构解耦，界面清晰，便于开展标准化模块化设计，便于视任务需求调整在轨存储规模；多个燃料存储单元可以存储多种不同的空间物资，可以适应多种空间物资存储需求，且可以调整入轨燃料箱的数量；
(2)本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，设置有多个燃料存储单元，可实现大量推进剂的承载，在轨可扩展的空间构型，可以有效减小航天器的整体体积，减轻系统重量；
(3)本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，设置有对接补加单元，可以方便地在发射阶段及在轨运行阶段进行对接组装和分离，具有广泛的应用前景。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的结构示意图；
图2为本发明的实施例的面型空间燃料存储的可在轨扩展航天器的帆板收拢视图；
图3为本发明的实施例的平台运行单元的结构示意图；
图4为本发明的实施例的燃料存储单元设置的俯视图；
图5为本发明的实施例的燃料存储单元设置的斜视图；
图6为本发明的实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的传力路线示意图；
图7为本发明的较佳实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的结构示意图；
图8为本发明的较佳实施例的对接补加单元的结构示意图；
图9为本发明的较佳实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的传力路线示意图；
图10为本发明的实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的一种扩展示意图；
图11为本发明的实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的另一种扩展示意图；
如图12为本发明的实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的另一种扩展示意图。
标号说明：1-平台运行单元，2-燃料存储单元，3-对接补加单元；
11-中心承力筒，12-第一对接补加接口，13-太阳帆板，14-二维驱动机构；
21-法兰，22-辅助支撑杆；
31-外承力筒，32-第二对接补加接口，33-机械臂。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
结合图1-图6，对本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器进行详细描述，其结构示意图如图1所示，如图2所示为其帆板收拢结构示意图，其包括：平台运行单元1以及燃料存储单元2，其中，平台运行单元1包括：中心承力筒11以及第一对接补加接口12，中心承力筒11的内部用于安装航天设备，第一对接补加接口12设置于中心承力筒11的两端，用于扩展，向前扩展和向后扩展；燃料存储单元2用于存储燃料，燃料存储单元2包括多个，多个燃料存储单元通过贮箱外挂方式连接在中心承力筒11的外侧，多个燃料存储单元2呈球柱形排列，燃料存储单元2与中心承力筒11相互平行。
本实施例中，平台运行单元1还包括：太阳帆板13以及二维驱动机构14，如图3所示为平台运行单元1的结构示意图，太阳帆板13以及二维驱动机构14分别与中心承力筒11相连。
本实施例中，燃料存储单元2包括四个，两个用于存储氧化剂，两个用于存储燃烧剂，如图2所示，四个燃料存储单元2沿中心承力筒的周向均匀排布，如图4所示。
本实施例中，燃料存储单元2的中间设置有法兰21，通过法兰21与中心承力筒11连接，方便安装与拆卸，且法兰能够保证燃料存储单元2与中心承力筒11之间的连接刚度；另外，本实施例中，为了保证四个燃料存储单元2之间的连接刚度，在相邻燃料存储单元2之间还设置了辅助支撑杆22，如图5所示。
本实施例的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，通过球柱形贮箱外挂方式，使平台运行单元与燃料存储单元之间实现结构解耦，界面清晰，便于开展标准化模块化设计；多个燃料存储单元可以存储多种不同的空间物资，可以适应多种空间物资存储需求，且可以调整入轨燃料箱的数量；另外，平台运行单元与燃料存储单元平行排列，保证结构紧凑的同时降低飞行器质心，改善飞行器在火箭入轨上升段的加速度过载，如图6所示为其传力路线示意图。
较佳实施例中，可在平台运行单元1的第一对接补加接口12处连接对接补加单元3，如图7所示。对接补加单元3包括：外承力筒31、第二对接补加接口32以及机械臂33；对接补加接口32设置在外承力筒31上，第二对接补加接口32可以包括多个，如图8所示，包括六个，通过其中一个第二对接补加接口32与平台运行单元1的第一对接补加接口12相连，其余五个第二对接补加接口32可以连接其他的平台运行单元以完成扩展。机械臂33与外承力筒31相连，机械臂33用于连接行走装置，以固定在固定位置，方便辅助其他平台运行单元与燃料存储单元的组合体与平台运行单元或对接补加单元完成对接。连接对接补加单元3后的航天器的传力路线图如图9所示，从图中可以看出，较佳实施例中，力传递路径连续，结构构型布局合理。
较佳实施例中，机械臂33包括多个自由度，可通过安装行走装置固定不同的位置，固定更稳定。
如图10所示为本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的一种扩展结构示意图，两个航天器结构通过第一对接补加接口相互轴向连接；也可在其中一个航天器的第一对接补加接口接对接补加单元，如图11所示，接对接补加单元后，可实现三个方向的扩展。如图12所示为本发明的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器的另一种扩展结构示意图，其为将三个航天器结构通过第一对接补加接口串联在一起，然后在两端的第一对接补加接口接对接补加单元，再对对接补加单元的相对两侧进行扩展。此处只是列举了一些扩展的实例，不同实施例中，可实现更多形式的扩充，此处不能穷举。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
Claims (5)
1.一种面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其特征在于，包括：平台运行单元以及燃料存储单元，其中，
所述平台运行单元包括：中心承力筒以及第一对接补加接口，所述对接补加接口设置于所述中心承力筒的两端；所述中心承力筒的内部用于安装航天设备，所述第一对接补加接口用于扩展；
所述燃料存储单元用于存储燃料，所述燃料存储单元包括多个，多个所述燃料存储单元通过贮箱外挂方式连接在所述中心承力筒的外侧，多个所述燃料存储单元呈球柱形排列，所述燃料存储单元与所述中心承力筒相互平行，多个所述燃料存储单元沿所述平台运行单元的周向均匀分布；
还包括：对接补加单元，所述对接补加单元通过所述第一对接补加接口与所述平台运行单元相连，所述对接补加单元包括：外承力筒、第二对接补加接口，所述外承力筒与所述平台运行单元相连，所述第二对接补加接口设置在所述外承力筒上；
所述对接补加单元包括：前向对接补加单元以及后向对接补加单元，所述前向对接补加单元设置于所述平台运行单元的前端，所述后向对接补加单元设置于所述平台运行单元的后端；
每个所述对接补加单元包括多个第二对接补加接口。
2.根据权利要求1所述的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其特征在于，所述对接补加单元还包括机械臂，所述机械臂与所述外承力筒相连，所述机械臂用于连接行走装置，以固定在固定位置。
3.根据权利要求2所述的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其特征在于，所述机械臂包括多个自由度，用于通过连接行走装置固定在不同位置。
4.根据权利要求1所述的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其特征在于，所述燃料存储单元与所述平台运行单元之间采用法兰连接。
5.根据权利要求1所述的面向空间燃料存储的可在轨扩展航天器，其特征在于，所述燃料存储单元与所述平台运行单元之间以及相邻所述燃料存储单元之间设置有辅助支撑杆，所述辅助支撑杆用于支撑所述燃料存储单元。
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