CN106560401B - 双端口有效载荷附接环兼容卫星 - Google Patents

双端口有效载荷附接环兼容卫星 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有效载荷附接环兼容卫星，公开了用于双端口环兼容卫星的系统、方法以及装置。在一个或多个实施例中，用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的方法涉及附接每个航天器的定位板至运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。在一个或多个实施例中，每个航天器的定位板经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁附接至两个相应的有效载荷端口中的每个。该方法进一步涉及通过使用每个所述横梁上的至少一个机械致动器从运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离每个航天器的定位板。

Description

双端口有效载荷附接环兼容卫星
技术领域
本公开涉及有效载荷附接环兼容卫星。尤其是，本公开涉及双端口有效载荷附接环兼容卫星。
背景技术
运载工具(launch vehicle)通常采用有效载荷附接环来附接多个卫星以能够使共享发射用于多个卫星。当前，常规有效载荷附接环设计具有非常有限的能力来支撑用于发射较大卫星。已经提出较大有效载荷附接环设计用于支撑较大卫星。但是，有效载荷附接环的允许最大高度取决于运载工具的发射整流罩的尺寸。这样，较长有效载荷附接环不可能用于所有发射。因而，需要能够收纳较大卫星的有效载荷附接环方案。
发明内容
本公开涉及一种用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的方法、系统以及装置。在一个或多个实施例中，一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的方法包括附接每个航天器的定位板至运载工具上有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。
在一个或多个实施例中，每个航天器的定位板经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁附接至两个相应的有效载荷端口中的每个。在至少一个实施例中，每个航天器的定位板经由至少一个联接器附接至每个横梁，联接器被至少一个机械致动器保持在适当位置处。在一些实施例中，至少一个联接器是杯体/锥体接口或者类似负荷支承接口。
在至少一个实施例中，每个横梁经由至少一个螺栓安装至每个相应的端口转接板。在一些实施例中，每个端口转接板经由至少一个螺栓安装至一个相应的有效载荷端口。
在一个或多个实施例中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且当每个航天器的定位板附接至两个相应的有效载荷端口中的每个时，该弹簧处于预分离位置(例如，压缩位置)。
在至少一个实施例中，方法进一步包括从运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离每个航天器的定位板。在一些实施例中，每个横梁包括至少一个机械致动器，通过至少一个机械致动器来实现从两个相应的有效载荷端口中的每个分离每个航天器的定位板，激活机械制动器以允许从两个相应的有效载荷端口中的每个分离每个航天器的定位板。
在一个或多个实施例中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且当每个航天器的定位板从两个相应的有效载荷端口中的每个分离时，该弹簧延伸至分离后位置(例如，非压缩位置)。
在至少一个实施例中，一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的系统包括含有有效载荷附接环的运载工具。该系统进一步包括含有定位板的每个航天器，其中，每个航天器的定位板构造为附接至运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。
在一个或多个实施例中，每个航天器的定位板构造为经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁附接至两个相应的有效载荷端口中的每个。在至少一个实施例中，每个航天器的定位板均被构造为经由至少一个联接器附接至每个横梁。
在至少一个实施例中，每个横梁构造为经由至少一个螺栓安装至每个相应的端口转接板。在一些实施例中，每个端口转接板均被构造为经由至少一个螺栓安装至一个相应的有效载荷端口。
在一个或多个实施例中，每个航天器的定位板均被构造为从运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离。在至少一个实施例中，每个横梁均包括至少一个机械致动器，其中，通过至少一个机械致动器来实现从两个相应的有效载荷端口中的每个分离每个航天器的定位板，激活机械致动器以允许从两个相应的有效载荷端口中的每个分离每个航天器的定位板。
在至少一个实施例中，一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的装置包括一对横梁。该装置进一步包括一对端口转接板。在一个或多个实施例中，每个航天器的定位板经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁附接至运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。
在至少一个实施例中，一对横梁经由至少一个横杆彼此连接以维持联接器的相对对准。
各特征、功能以及优势能够独立实现在本公开的各实施例中或者可以在本发明的其他实施例中被结合。
附图说明
关于以下说明书、附随的权利要求以及附图，将更好地理解本公开的这些和其他特征，方面以及优势，其中：
图1是根据本公开的至少一个实施例的图100，其图示出具有有效载荷附接环的示例性运载工具，有效载荷附接环可以被本公开的系统采用而用于双端口有效载荷附接环兼容卫星。
图2A是根据本公开的至少一个实施例的图，其图示出一种示例性航天器，该示例性航天器可以被本公开的系统采用而用于双端口有效载荷附接环兼容卫星。
图2B是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出图2A的示例性航天器的不同视图。
图3是根据本公开的至少一个实施例的图，其图示附接至有效载荷附接环的图2的示例性航天器。
图4是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的细节。
图5是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的详细分解图。
图6A是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的侧面剖视图，其中卫星的定位板附接至横梁。
图6B是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的侧面剖视图，其中卫星的定位板与横梁分离。
图7是根据本公开的至少一个实施例的图，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，一个较大卫星附接至环。
图8是示出根据本公开的至少一个实施例的图，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，三个较大卫星附接至环。
图9是示出根据本公开的至少一个实施例的图，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，两个较大卫星以及两个小卫星附接至有效载荷附接环。
图10是示出根据本公开的至少一个实施例的图，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的详细分解图，其中，横梁通过横杆彼此连接。
图11是根据本公开的至少一个实施例的流程图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的方法。
具体实施方式
此处公开的方法和装置提供了一种用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的操作系统。具体地，该系统提供了独特及新颖的途径，以实现用于较大卫星的期望的任务工具，旨在作为有效载荷附接环上的共乘(ride-share)有效载荷被发射。
例如，在标准服务改进型扩展运载工具(EELV)二级有效载荷适配器(ESPA)环(由Moog CSA工程公司制造的)的单端口容量将共乘卫星尺寸限制为受约束的总重量181千克(400磅)，体积为约0.6096米(24英寸)x0.6096米(24英寸)x0.9144米(38英寸)。这些限制会严格约束任务效用以及兼容环的卫星的寿命。本公开的系统采用两个或多个相邻有效载荷端口(例如，ESPA端口)以分开负荷并且增加共乘航天器的允许体积，从而允许在使用标准服务ESPA环的同时发射较大航天器。
如上所述，运载工具通常采用有效载荷附接环来附接多个卫星以能够使共乘发射多个卫星。当前，常规环设计具有非常有限的能力来支撑用于较大卫星的发射。已经提出较大的有效载荷附接环设计以支撑较大卫星。但是，环的允许最大高度取决于运载工具的发射整流罩的尺寸。这样，较长的有效载荷附接环不可能用于所有发射。
本公开的系统解决了可用于有效载荷附接环兼容卫星的有限质量以及体积包络(envelope)。能够用于环上卫星的体积受环接口和内部发射整流罩壁之间的径向距离所限制。其还受环上相邻卫星所占据的体积限制。卫星的质量受环的单个端口结构能力限制。该公开的系统允许卫星质量以及体积分布在两个或更多个环有效载荷端口中。
其他当前现存的方案使用有效载荷附接环结构本身或者简单地使用具有较大高度的环来执行任务。本公开的系统允许其他共乘卫星使用剩余的有效载荷附接环有效载荷端口。本公开的系统能够使用典型高度的环，这允许最灵活地用各种运载工具来发射。但是，应该注意的是，本公开的系统可以采用具有各种不同高度的有效载荷附接环。
在以下说明中，为了对本系统提供更彻底的描述而陈述了很多细节。但是，对本领域技术人员来说明显的是，没有这些具体细节也可以被实践本公开的系统。在其他情形下，不再详细描述众所周知的特征，以便不会不必要地模糊本系统。
此处，可以在功能和/或逻辑部件以及各种处理步骤方面描述本公开的实施例。应该理解的是，这些部件可以通过任何数量的硬件、软件、和/或构造为能够进行指定功能的固件部件而实现。例如，本公开的实施例可以采用各种集成电路部件(例如，内存元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等)，这些部件可以通过一个或多个处理器、微处理器或者其他控制设备的控制而实施各种功能。此外，本领域技术人员将认识到的是，可以结合其他部件来实践本公开的实施例，此处描述的系统仅是本公开的一个示例性实施例。
为了简化的缘故，此处未详细描述涉及有效载荷附接环兼容卫星以及系统的其他功能方案(和系统的各个操作部件)的常规技术以及部件。此外，在此处包含的各个附图中示出的连接线旨在代表各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应该注意的是，许多可替换或者额外功能关系或者物理连接可以存在于本公开的实施例中。
图1是根据本公开的至少一个实施例的图100，其图示出具有有效载荷附接环120的示例性运载工具140，有效载荷附接环120可以由本公开的用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的系统采用。该图示出了位于主有效载荷110下方的有效载荷附接环120(例如，ESPA环)。标准ESPA环120具有附接卫星130的六英寸、十五(15)英寸直径的有效载荷端口(未示出)。
图2A是根据本公开的至少一个实施例的图200，其图示出可以由本公开的用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的系统采用的示例性航天器220。在该图中，航天器220示出为包括定位板215。定位板215包括有效载荷附接环接口255，有效载荷附接环接口255允许航天器220附接至有效载荷附接环以及附接至匹配自动脱落连接器270。应该注意的是，在一些实施例中，除了在该图中示出的示例性航天器220，本公开的系统可以采用各种不同类型的航天器。
图2B是根据本公开的至少一个实施例的图210，其示出图2A的示例性航天器220的不同视图。具体地，该视图示出了航天器220的定位板215。在该图中，航天器220的定位板215包括有效载荷附接环接口255以及匹配自动脱落连接器270。
图3是根据本公开的至少一个实施例的图300，其图示出附接至有效载荷附接环310的图2的示例性航天器220。在该图中，有效载荷附接环310示出为包括六个(6)有效载荷端口320。航天器220的定位板215的有效载荷附接环接口255示出为经由安装至端口转接板340的横梁330而安装至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。
图4是根据本公开的至少一个实施例的图400，其示出本公开的用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的系统的细节图。在该图中，航天器(示出了航天器包络)430的定位板215的有效载荷附接环接口255被示出为经由安装至端口转接板340的横梁330而安装至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。在该图中，横梁330被示出为均包括两个分离的弹簧组件410，两个分离的弹簧组件410均包含弹簧。而且，其中一个横梁330示出为包括自动脱落连接器420。匹配自动脱落连接器270示出为附接至定位板215。横梁330上的自动脱落连接器420以及定位板215上的匹配自动脱落连接器270用来将来自航天器430的电线缆通过有效载荷附接环310可移除地连接至运载工具(未示出)，有效载荷附接环安装在运载工具上。
图5是根据本公开的至少一个实施例的图，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的详细分解图。在该图中，两个端口转接板340将分别经由螺栓510安装至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。而且，横梁330将经由螺栓520安装至每个端口转接板340。航天器(示出了航天器包络)430的定位板215的每个有效载荷附接环接口255将被附接至横梁330上的联接器530。在一个或多个实施例中，联接器530是杯体/锥体接口。应该注意的是，在一些实施例中，除了杯体/锥体接口，其他类型接口(诸如其他类似的负荷支承接口)可以用于横梁330的联接器530。机械致动器540在每个联接器530后面并在横梁330内，以提供张力用于将每个相应的联接器530保持在一起。
图6A是根据本公开的至少一个实施例的图600，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的侧面剖视图，其中，航天器430的定位板215附接至横梁330。在该图中，卫星(未示出)的定位板215示出为经由安装至端口转接板340的横梁330附接至有效载荷附接环310。在操作期间，为了附接，航天器430的定位板215的每个有效载荷附接环接口255而附接至横梁330上的联接器530。此外，当定位板215附接至横梁330时，如图所示，横梁330的自动脱落连接器420啮合定位板215的匹配自动脱落连接器270，以允许电缆线通过有效载荷附接环310从航天器430的定位板215被可移除地连接至运载工具(未示出)，有效载荷附接环310安装至运载工具。此外，当定位板215附接至横梁330时，如图所示，在横梁330的每个分离的弹簧组件410内的弹簧620处于预分离位置(例如，压缩位置)。该图还示出了线束550、560，它们分别附接至自动脱落连接器420和匹配自动脱落连接器270。当分离发生时，横梁330的自动脱落连接器420与定位板215的匹配自动脱落连接器270分离，这允许航天器430从运载工具(未示出)电断开。
图6B是根据本公开的至少一个实施例的图610，其示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的侧面剖视图，其中，卫星的定位板215从横梁330分离。在该图中，卫星(未示出)的定位板215经由安装至端口转接板340的横梁330与有效载荷附接环310分离。在操作期间，为了分离，激活位于每个联接器530后面以及在横梁330内的机械致动器540，从而断开与定位板215的有效载荷附接环接口255链接的联接器530。在机械致动器540释放之后，联接器530分离，在横梁330的每个分离弹簧组件410内的弹簧620延伸至分离后位置(例如，非压缩位置)，从而提供抵抗定位板215的力用于分离。
图7是根据本公开的至少一个实施例的图700，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，一个较大卫星710附接至有效载荷附接环310。在该图中，单个较大卫星710(示出了卫星包络)示出为附接至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。
图8是示出根据本公开的至少一个实施例的图800，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，三个较大卫星810附接至环310。在该图中，三个较大卫星810(示出了卫星包络)均被示出为附接至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。
图9是示出根据本公开的至少一个实施例的图900，其图示出用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统，其中，两个较大卫星910以及两个小卫星920附接至有效载荷附接环310。在该图中，两个较大卫星910(示出了卫星包络)均被示出为附接至有效载荷附接环310的两个有效载荷端口320。此外，两个小卫星920(示出了卫星包络)均被示出为附接至有效载荷附接环310的一个有效载荷端口320。
图10是根据本公开的至少一个实施例的图1000，其示出了用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的系统的详细分解图，其中，横梁330通过横杆1010彼此连接。在该图中，两个横梁330被示出为经由一对横杆1010彼此连接以增加强度以及稳定性，并维持联接器530的相对对准。应该注意的是，在一些实施例中，可以采用一个或多于两个的横杆1010来代替如该图所示的利用两个横杆1010。
图11是示出根据本公开的至少一个实施例用于双端口有效载荷附接环兼容卫星的本公开的方法1100的流程图。方法1100开始于1110，在1120，将至少一个航天器中每个的定位板附接至运载工具上的有效载荷附接环(例如，ESPA环)的两个相应的有效载荷端口。然后，在1130，将每个航天器的定位板与运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离。然后，在1140，方法1100结束。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1：一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的方法，所述方法包括：将至少一个航天器中每个的定位板附接至运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。
条款2：根据条款1所述的方法，其中，至少一个航天器中每个的定位板经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁附接至两个相应的有效载荷端口中的每个。
条款3：根据条款2所述的方法，其中，至少一个航天器中每个的定位板经由至少一个联接器附接至每个横梁。
条款4：根据条款3所述的方法，其中，至少一个联接器是杯体/锥体接口或者负荷支承接口中的一种。
条款5：根据条款2所述的方法，其中，每个横梁经由至少一个螺栓安装至每个相应的端口转接板。
条款6：根据条款2所述的方法，其中，每个端口转接板经由至少一个螺栓安装至其中一个相应的有效载荷端口。
条款7：根据条款2所述的方法，其中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且其中，当至少一个航天器中每个的定位板附接至两个相应的有效载荷端口中的每个时，至少一个弹簧处于预分离位置。
条款8：根据条款2所述的方法，其中，所述方法进一步包括从运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离至少一个航天器中每个的定位板。
条款9：根据条款8所述的方法，其中，每个横梁包括至少一个机械致动器，并且其中，通过至少一个机械致动器来实现从两个相应的有效载荷端口中的每个分离至少一个航天器中每个的定位板，激活所述至少一个机械致动器以允许从两个相应的有效载荷端口中的每个分离至少一个航天器中每个的定位板。
条款10：根据条款8所述的方法，其中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且其中，当从两个相应的有效载荷端口中的每个分离至少一个航天器中每个的定位板时，至少一个弹簧延伸至分离后位置。
条款11：一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的系统，所述系统包括：运载工具，其包括有效载荷附接环；以及至少一个航天器中每个，其包括定位板，其中，至少一个航天器中每个的定位板构造为附接至运载工具上的有效载荷附接环上的两个相应的有效载荷端口。
条款12：根据条款11所述的系统，其中，至少一个航天器中每个的定位板构造为经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁而附接至两个相应的有效载荷端口中的每个。
条款13：根据条款12所述的系统，其中，至少一个航天器中每个的定位板构造为经由至少一个联接器附接至每个横梁。
条款14：根据条款13所述的系统，其中，至少一个联接器是杯体/锥体接口或者负荷支承接口中的一种。
条款15：根据条款12所述的系统，其中，每个横梁构造为经由至少一个螺栓安装至每个相应的端口转接板。
条款16：根据条款12所述的系统，其中，每个端口转接板构造为经由至少一个螺栓安装至其中一个相应的有效载荷端口。
条款17：根据条款12所述的系统，其中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且其中，当至少一个航天器中每个的定位板附接至两个相应的有效载荷端口中的每个时，至少一个弹簧处于预分离位置。
条款18：根据条款12所述的系统，其中，至少一个航天器中每个的定位板构造为从运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口分离。
条款19：根据条款18所述的系统，其中，每个横梁包括至少一个机械致动器，并且其中，通过至少一个机械致动器来实现从两个相应的有效载荷端口中的每个分离至少一个航天器中每个的定位板，激活机械致动器以允许从两个相应的有效载荷端口中的每个分离至少一个航天器中每个的定位板。
条款20：根据条款18所述的系统，其中，每个横梁包括至少一个弹簧，并且其中，当至少一个航天器中每个的定位板从两个相应的有效载荷端口中的每个分离时，至少一个弹簧延伸至分离后位置。
条款21：一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具上的有效载荷附接环的装置，所述装置包括：一对横梁；以及一对端口转接板，其中，至少一个航天器中每个的定位板经由安装至一对端口转接板的相应的端口转接板上的一对横梁的相应的横梁附接至运载工具上的有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口。
条款22：根据条款21所述的装置，其中，一对横梁经由至少一个横杆彼此连接。
虽然已经示出以及描述了特定实施例，但是，应该理解的是，上述讨论不旨在限制这些实施例的范围。尽管此处已经公开并描述了本公开的许多方面的实施例和变型，但是，提供这种公开仅仅是为了解释以及例证的目的。因而，可以进行各种改变以及修改，这并不超出权利要求书的范围。因此，实施例旨在例证落入权利要求范围内的可替换实施例、修改以及等同物。
上述方法指示以特定顺序发生的特定事件，本领域技术人员通过本公开将认识到的是，顺序可以修改，而这种修改根据的是本公开的变型。此外，当可能时，方法的部分可以在平行处理中同时执行，以及顺序执行。此外，可以执行方法的更多或者更少部分。

Claims (8)

1.一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具(140)上的有效载荷附接环(120)的方法，所述方法包括：
将所述至少一个航天器中每个的定位板(215)附接至所述运载工具上的所述有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口(320)，其中，所述至少一个航天器中每个的所述定位板经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁(330)附接至所述两个相应的有效载荷端口中的每个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个航天器中每个的所述定位板经由至少一个联接器(530)附接至每个所述横梁。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述横梁均包括至少一个弹簧，并且其中，当所述至少一个航天器中每个的所述定位板附接至所述两个相应的有效载荷端口中的每个时，所述至少一个弹簧处于预分离位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括从所述运载工具上的所述有效载荷附接环的所述两个相应的有效载荷端口分离所述至少一个航天器中每个的所述定位板。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，每个所述横梁均包括至少一个弹簧，并且其中，当所述至少一个航天器中每个的所述定位板与所述两个相应的有效载荷端口中的每个分离时，所述至少一个弹簧延伸至分离后位置。
6.一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具(140)上的有效载荷附接环(120)的系统，所述系统包括：
包括所述有效载荷附接环的所述运载工具；以及
每个所述至少一个航天器均包括定位板(215)，其中，所述至少一个航天器中每个的所述定位板构造为附接至所述运载工具上的所述有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口(320)，其中，所述至少一个航天器中每个的所述定位板构造为经由安装至相应的端口转接板的相应的横梁(330)附接至所述两个相应的有效载荷端口中的每个。
7.一种用于将至少一个航天器可移除地附接至运载工具(140)上的有效载荷附接环(120)的装置，所述装置包括：
一对横梁(330)；以及
一对端口转接板，
其中，所述至少一个航天器中每个的定位板(215)经由安装至所述一对端口转接板中的相应的端口转接板的所述一对横梁的相应的横梁附接至所述运载工具上的所述有效载荷附接环的两个相应的有效载荷端口(320)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述一对横梁经由至少一个横杆(1010)彼此连接。
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