CN106628274B - 一种立方星通用的锁紧及分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立方星通用的锁紧及分离装置，包括：外框；挡板，固定在外框的底部；弹性件，安装在外框内，一端固定在所述挡板的顶面；推板，安装在外框内，背面与所述弹性件的另一端连接；锁定机构，固定安装在外框的上部，将卫星固定在所述外框内压紧在所述推板的顶面使弹性件压缩；所述锁定机构包括：多个压紧活动件，底端安装在外框，顶端压紧卫星上的定位块，包括压紧卫星的锁定位置以及卫星解锁后的释放位置；热刀，安装在至少一个压紧活动件的顶部；卡箍环，环绕在卫星的外周，箍紧所有压紧活动件的顶部使压紧活动件处于锁定位置；本发明从现有技术的3.5kg降低到1.9kg，结构简单，安装方便，工作稳定，研制成本低。
Description
技术领域
本发明涉及航空飞行器锁紧及分离装置，特别涉及一种立方星通用的锁紧及分离装置。
背景技术
卫星的发射成本直接与整星的重量相关，一般卫星的发射成本在每公斤2万美元，卫星的锁紧及分离装置作为整星的一部分，重量上占有相当大的比例，如何能有效的减轻重量一直是诸多专家学者关注的问题。Cubesat(立方星)作为国际上标准的通用卫星，一般的采用的分离机构都是通过舱门将卫星固定在筒状分离机构内，通过钛杆将舱门锁紧，分离时通过火攻装置切断钛杆，舱门打开的同时，卫星从分离机构释放。
例如申请公布号CN 102826236A专利文献公开了一种卫星，包括卫星主体和安装于卫星主体上的太阳能装置。太阳能装置包括第一太阳能帆板和第二太阳能帆板。在所述太阳能装置的折叠状态下，所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板叠合于所述卫星主体的侧面，通过火工品将折叠的所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板锁定于所述卫星主体的侧面。第一太阳能帆板具有第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边相邻，第一太阳能帆板通过第一侧边可转动地铰接于卫星主体的侧面。第二太阳能帆板的一侧边可转动地铰接于第一太阳能帆板的第二侧边。太阳能装置具有折叠状态和展开状态。上述结构的卫星以简单的太阳能帆板折叠和展开方式，实现了卫星太阳能帆板有效受照面积的扩展，较好地提高了太阳能装置对卫星的电力供给。
现有技术中的太阳能板展开后，需要通过复杂的结构进行定位，例如公开号CN1168964A的专利文献公开了一种用于展开卫星上的太阳能发电机的两块铰接镶板的装置，该镶板设有铰轴并且通过配有缆绳滑轮的挠性传动机构与其他镶板的展开装置相连，该展开装置还包括释放机构。在可绕铰轴转动的镶板展开后，铰轴可以利用该释放机构脱离挠性传动机构，并且当展开的镶板转动时，平行于铰轴布置的销钉可进入槽中。
但是现有技术的通用的分离机构都具有结构复杂、重量重、解锁有冲击的缺点。针对这些缺点，需要研发一款结构更简单、重量更轻、解锁无冲击的Cubesat通用锁紧及分离装置。
发明内容
本发明提供了一种立方星通用的锁紧及分离装置，结构简单，安装方便，运行可靠，可以有效锁紧及分离立方星。
一种立方星(Cubesat)通用的锁紧及分离装置，包括：
外框；
挡板，固定在外框的底部；
弹性件，安装在外框内，一端固定在所述挡板的顶面；
推板，安装在外框内，背面与所述弹性件的另一端连接；
锁定机构，固定安装在外框的上部，将卫星固定在所述外框内压紧在所述推板的顶面使弹性件压缩；
所述锁定机构包括：
多个压紧活动件，底端安装在外框，顶端压紧卫星上的定位块，包括压紧卫星的锁定位置以及卫星解锁后的释放位置；
热刀，安装在至少一个压紧活动件的顶部；
卡箍环，环绕在卫星的外周，箍紧所有压紧活动件的顶部使压紧活动件处于锁定位置。
本发明的立方星通用的锁紧及分离装置，当卫星需要锁紧时，多个压紧活动件与对应的定位块抵紧，并通过尼龙绳将所有压紧活动件箍紧，当卫星需要锁紧时，给热刀通电，尼龙绳在热刀的作用下熔断，压紧活动件在卫星解锁的作用下脱离与卫星接触，尼龙绳弹开，完全实现卫星分离。
为了实现卫星的快速稳定地解锁，优选的，多个压紧活动件为对称布置在卫星两侧的两对摆杆；
在同一侧的两个摆杆分布在卫星的两个角部，底部与所述外框铰接，两个摆杆的顶端向内侧倾斜使摆杆的顶部的内侧面抵在卫星的定位块上以将卫星压紧在推板上。
通过设置倾斜的摆杆，从而在卫星解锁后，通过卫星的径向分力驱动摆杆转动，从而使切断的卡箍环弹开，实现快速解锁。
为了合理布置热刀的位置，优选的，所述的摆杆的顶部的外侧安装有所述的热刀。上述设置便于安装和制造。
为了使卫星稳定有效地释放，优选的，所述摆杆的内侧面与卫星的定位块相互抵接的表面相对卫星的中心线的倾斜角度为20°～50°。
为了使卫星稳定有效地释放，进一步优选的，所述摆杆的内侧面与卫星的定位块相互抵接的表面相对卫星的中心线的倾斜角度为25°～35°。
为了使卫星与摆杆之间相互作用力稳定变化，使卫星在径向上受到的作用力可以完全抵消，使卫星平稳释放，优选的，所述摆杆的顶端为圆弧面，所述圆弧面与所述摆杆的顶部内侧面平滑过渡。
为了方便制造和使用，优选的，所述弹性件为压缩弹簧。
为了方便制造和使用，优选的，所述卡箍环为尼龙绳。
为了提高卫星与解锁装置之间作用力的平衡性，优选的，释放卫星时在同一侧的两个摆杆的摆动方向相反且位于同一水平面上。
本发明的有益效果：
本发明的立方星通用的锁紧及分离装置，通过在外框上安装多个压紧活动件以及配合的卡箍环，可以有效实现立方星(Cubesat)锁紧，通过热刀解锁卡箍环，能有效实现卫星的分离，此结构简化了以往的立方星(Cubesat)采用舱门和钛杆锁紧的复杂结构，锁紧及分离装置从原来的3.5kg降低到1.9kg，结构简单，安装方便，工作稳定，研制成本低。
附图说明
图1为使用本发明的立方星通用的锁紧及分离装置的立方星在收拢状态的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的左视图。
图4为使用本发明的立方星通用的锁紧及分离装置的立方星在展开状态的结构示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为本发明的立方星通用的锁紧及分离装置的摆杆(有热刀)的结构示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为本发明的立方星通用的锁紧及分离装置的摆杆(无热刀)的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
具体实施方式
如图1～9所示，本实施例的立方星通用的锁紧及分离装置包括：外框1；挡板2，固定在外框1的底部；压缩弹簧3，安装在外框1内，一端固定在挡板2的顶面；推板4，安装在外框1内，背面与压缩弹簧3的另一端连接；锁定机构5，固定安装在外框1的上部，将卫星6固定在外框1内压紧在推板4的顶面使压缩弹簧3压缩。
锁定机构5包括：对称布置在卫星两侧的两对摆杆51，在同一侧的两个摆杆51分布在卫星的两个角部，底部与外框1铰接，两个摆杆51的顶端向内侧倾斜使摆杆51的顶部的内侧面511抵在卫星6的定位块61上以将卫星6压紧在推板4上；四个热刀52，分别安装在对应摆杆51的顶部的外侧；尼龙绳53，环绕在卫星6的外周，箍紧所有摆杆51的顶部的热刀52使卫星6处于锁定位置。释放卫星6时在同一侧的两个摆杆51的摆动方向相反且位于同一水平面上。
摆杆51的内侧面511与卫星6的定位块61相互抵接的表面相对卫星6的中心线的倾斜角度为30°。摆杆51的顶端为圆弧面512，圆弧面512与摆杆51的顶部的内侧面511平滑过渡。
本实施例安装时，先将压缩弹簧3一端与推板4相连，另外一端与安装在挡板2上，然后将挡板2安装在外框1上，将热刀52安装在对应的摆杆51上，然后通过转轴将摆杆51安装在外框1上，将定位块61安装在卫星6上，然后将卫星6装入外框1内，将摆杆51与定位块61抵紧，将尼龙绳53锁紧。当卫星需要分离时，给热刀52通电，尼龙绳53在热刀52的作用下熔断，摆杆51在卫星6的径向分力的作用下脱离与卫星6接触，尼龙绳53在摆杆51的作用下被弹开，实现卫星6分离。
综上所述，本实施例的立方星通用的锁紧及分离装置，通过在外框1上安装摆杆51、卫星6上安装定位块61及尼龙绳53，可以有效实现立方星(Cubesat)锁紧，通过热刀52解锁尼龙绳53，能有效实现卫星6的分离，此结构简化了以往的立方星(Cubesat)采用舱门和钛杆锁紧的复杂结构，锁紧及分离装置从原来的3.5kg降低到1.9kg，结构简单，安装方便，工作稳定，研制成本低。
Claims (4)
1.一种立方星通用的锁紧及分离装置，包括：
外框；
挡板，固定在外框的底部；
弹性件，安装在外框内，一端固定在所述挡板的顶面；
推板，安装在外框内，背面与所述弹性件的另一端连接；
锁定机构，固定安装在外框的上部，将卫星固定在所述外框内压紧在所述推板的顶面使弹性件压缩；
其特征在于，所述锁定机构包括：
多个压紧活动件，底端安装在外框，顶端压紧卫星上的定位块，包括压紧卫星的锁定位置以及卫星解锁后的释放位置；
热刀，安装在至少一个压紧活动件的顶部；
卡箍环，环绕在卫星的外周，箍紧所有压紧活动件的顶部使压紧活动件处于锁定位置；
多个压紧活动件为对称布置在卫星两侧的两对摆杆；
在同一侧的两个摆杆分布在卫星的两个角部，底部与所述外框铰接，两个摆杆的顶端向内侧倾斜使摆杆的顶部的内侧面抵在卫星的定位块上以将卫星压紧在推板上；
所述摆杆的内侧面与卫星的定位块相互抵接的表面相对卫星的中心线的倾斜角度为20°～50°；
释放卫星时在同一侧的两个摆杆的摆动方向相反且位于同一水平面上；
所述的摆杆的顶部的外侧安装有所述的热刀；
所述摆杆的顶端为圆弧面，所述圆弧面与所述摆杆的顶部内侧面平滑过渡。
2.如权利要求1所述的立方星通用的锁紧及分离装置，其特征在于，所述摆杆的内侧面与卫星的定位块相互抵接的表面相对卫星的中心线的倾斜角度为25°～35°。
3.如权利要求1所述的立方星通用的锁紧及分离装置，其特征在于，所述弹性件为压缩弹簧。
4.如权利要求1所述的立方星通用的锁紧及分离装置，其特征在于，所述卡箍环为尼龙绳。
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