CN107512407A - 用于卫星的连接分离机构 - Google Patents

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陈有梅
付碧红
余成锋
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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
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Abstract

本发明提供了一种用于卫星的连接分离机构。所述连接分离机构包括一个连接支架，以用于连接运载火箭；复数个转接环，均布于所述连接支架，以用于连接卫星；复数个火工装置，设置在所述连接支架的角部，其可通过点火器实现解锁；至少一个非电传爆装置，其连接到所述复数个火工装置，以用于实现多路传输；至少一个弹簧分离装置，其设置在所述连接支架上，以用于为所述卫星分离提供分离速度；以及至少一个行程开关，其设置在所述连接支架上，以用于在卫星分离时给运载提供分离信号。根据本发明的连接分离机构，能够有效提高解锁的同步精度，并提升释放速度和姿态的稳定性。另外，还能有效降低能源系统的供电电流，同时缩小连接分离装置的尺寸。

Description

用于卫星的连接分离机构
技术领域
本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种连接分离机构，其可应用于航天器特别是具有释放速度和释放姿态要求的航天器。
背景技术
卫星的连接分离机构是用来实现卫星与运载火箭的发射段的可靠连接和入轨的安全释放分离的功能。早期的航天器使用爆炸螺栓来实现连接和分离。随着航天器技术的不断发展，相继出现了一系列新型的连接与分离机构，如爆炸螺栓式星箭连接与分离机构、包带弹簧式星箭连接与分离机构、电气液路断接器以及空间对接机构等。
然而，现有的包带弹簧式星箭连接与分离机构由于其包络尺寸较大，在空间的限制严格的情况下不适用，而且对小型的卫星大多采用搭载发射的方式，体积小可预留的连接分离机构的空间也小。此外爆炸螺栓式的分离机构需要给每个爆炸螺栓提供起爆电流，每个爆炸螺栓的起爆具有不同步性而影响卫星分离的不同步性影响姿态的稳定。同样由于空间的限制这些机构往往不能应用对空间要求严格的小型卫星上。
如何解决上述缺陷，本领域技术人员亟需研发一种新型的用于卫星的连接分离机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于卫星的连接分离机构，能够有效提高解锁的同步精度，并提升释放速度和姿态的稳定性。
本发明提供了一种用于卫星的连接分离机构，所述连接分离机构包括一个连接支架，以用于连接运载火箭；复数个转接环，均布于所述连接支架，以用于连接卫星；复数个火工装置，设置在所述连接支架的角部，其可通过点火器实现解锁；至少一个非电传爆装置，其连接到所述复数个火工装置，以用于实现多路传输；至少一个弹簧分离装置，其设置在所述连接支架上，以用于为所述卫星分离提供分离速度；以及至少一个行程开关，其设置在所述连接支架上，以用于在卫星分离时给运载提供分离信号，通过上述设计，还能有效降低能源系统的供电电流，同时缩小连接分离装置的尺寸。
在用于卫星的连接分离机构的又一种示意性的实施方式中，所述连接支架呈盘式结构，所述转接环的个数可设置为四个，所述四个连接环对称地设置在所述连接支架的四个角部。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述火工装置的个数为四个，所述四个火工装置对称地设置在所述连接支架的四个角部，并与所述连接环保持对应关系，以用于实现所述卫星与所述运载火箭之间的连接和解锁。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述连接支架的纵向方向上对称地设置两个所述非电传爆装置，或所述连接支架的横向方向上对称地设置两个所述非电传爆装置。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，每一所述非电传爆装置包括至少四个导爆索，所述四个导爆索一一对应地连接到所述四个火工装置，以提升起爆同步性，从而提升解锁和分离同步性，抗干扰性能好。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述连接支架的纵向方向上对称地设置两个所述弹簧分离装置，和/或所述连接支架的横向方向上对称地设置两个所述弹簧分离装置。通过采用对称布置的弹簧分离装置，能够给卫星提供稳定的分离速度，对弹簧的性能进行筛选，配对使用，可以大大降低由于弹簧装置力的不均衡性导致的姿态变化。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述连接支架的纵向方向上对称地设置两个所述行程开关，或所述连接支架的横向方向上对称地设置两个所述行程开关。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述行程开关通过一个开关支架连接到所述连接支架并靠近于所述弹簧分离装置，所述开关支架上具有一个压紧面，其可用于配合作用于所述卫星的行程开关。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，所述火工装置包括分离螺母或者爆炸螺栓。
在用于卫星的连接分离机构的另一种示意性的实施方式中，复数个所述非电传爆装置可通过一条电流回路供电，从而有效降低能源系统的供电电流。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。其中：
图1为根据本发明一种实施方式的用于卫星的连接分离机构的结构示意图。
标号说明
连接分离机构10
连接支架20
转接环30
火工装置40
非电传爆装置50
导爆索51
弹簧分离装置60
行程开关70
开关支架71
压紧面72
纵向方向Y
横向方向X
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。在表示各实施方式的附图中，相同的后两位数字表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的位置关系，而非限定它们的绝对位置。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
在本文中，“平行”、“垂直”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。
参阅图1，其显示了本发明一种实施方式的用于卫星的连接分离机构的结构示意图。
值得指出的是，用于卫星的连接分离机构10包括：一个用于连接运载火箭的连接支架20、复数个转接环30、复数个火工装置40、至少一个非电传爆装置50、至少一个弹簧分离装置60，以及至少一个行程开关70。
结合图1，具体来说，复数个转接环30均布于所述连接支架20，可通过例如螺钉的紧固件来实现连接环30与卫星之间的连接。同理，连接支架20也可以可通过例如螺钉的紧固件来实现其与运载火箭之间的连接。可以理解的是，连接支架20和转接环30的接口尺寸大小和外形可以根据卫星和运载火箭做使适应性更改，卫星入轨分离后，连接支架20留在运载上，转接环30随卫星在轨飞行。
更进一步的是，复数个火工装置40设置在所述连接支架20的角部，其可通过点火器实现解锁。至少一个非电传爆装置50连接到所述复数个火工装置40，以用于实现多路传输。至少一个弹簧分离装置60设置在所述连接支架20上，以用于为所述卫星分离提供分离速度。至少一个行程开关70设置在所述连接支架20上，以用于在卫星分离时给运载提供分离信号。可选的是，行程开关70的个数为一对，并采用对称布置的方式设置在连接支架20上。
作为一种较佳实施方式，所述连接支架20呈盘式结构，所述转接环30的个数可设置为四个。更进一步地，所述四个连接环30对称地设置在所述连接支架20的四个角部。
所述火工装置40的个数为四个，所述四个火工装置40对称地设置在所述连接支架20的四个角部，并与所述连接环30保持对应关系，以用于实现所述卫星与所述运载火箭之间的连接和解锁。进一步地，所述火工装置40包括分离螺母或者爆炸螺栓。可以理解的是，本领域技术人员也可以能够实际需求不同，将连接环30和火工装置40的个数分别设置成三个，或者是四个以上，并使其均布设置在连接支架20上。
具体来说，本发明的非电传爆装置50可采用下述三种不同的配置方式。
根据第一种可选实施方式，所述连接支架20的纵向方向Y上对称地设置两个所述非电传爆装置50。根据第二种可选实施方式，所述连接支架20的横向方向X上对称地设置两个所述非电传爆装置50。根据第三种可选实施方式，所述连接支架20的任意方向上设置一个所述非电传爆装置50。
值得指出的是，每一所述非电传爆装置50包括至少四个导爆索51，所述四个导爆索51一一对应地连接到所述四个火工装置40，实现多路传输。
本发明通过采用非电传爆装置连接四个火工装置，由非电传爆引爆四个火工装置，由于非电传爆装置有其独有的引爆同步性好，所以四个火工装置的解锁和分离同步性好。
值得指出的是，本发明的弹簧分离装置60可采用下述四种不同的配置方式。
根据第一种可选实施方式，所述连接支架20的纵向方向Y上对称地设置两个所述弹簧分离装置60。根据第二种可选实施方式，所述连接支架20的横向方向X上对称地设置两个所述弹簧分离装置60。根据第三种可选实施方式，所述连接支架20的中心位置处设置一个所述弹簧分离装置60。根据第四种可选实施方式，所述连接支架20的纵向方向Y和横向方向X上各对称地设置两个所述弹簧分离装置60，即连接支架20上设置有四个弹簧分离装置60。
本领域技术人员可以根据卫星的释放速度要求，设计不同刚度的弹簧以满足不同需求。本发明通过采用对称布置的弹簧分离装置，可以给卫星提供稳定的分离速度，对弹簧的性能进行筛选，配对使用，可以有效降低由于弹簧装置力的不均衡性导致的姿态变化。
与此同时，本发明的行程开关70可采用下述三种不同的配置方式。
根据第一种可选实施方式，所述连接支架20的纵向方向Y上对称地设置两个所述行程开关70。根据第二种可选实施方式，所述连接支架20的横向方向X上对称地设置两个所述行程开关70。根据第三种可选实施方式，所述行程开关70的个数也可以是一个。
优选的是，所述行程开关70通过一个开关支架71连接到所述连接支架20并靠近于所述弹簧分离装置60，所述开关支架71上具有一个压紧面72，其可用于配合作用于所述卫星的行程开关。
根据一种优选实施方式，复数个所述非电传爆装置50可通过一条电流回路供电。如果备份一个非电传爆装置，仅需提供两路电流即可。相比起给四个火工装置分别提供四路电流，上述设计能够极大地降低了能源系统的供电电流。本发明采用的火工品的设置和布局设计，尺寸相比包带分离装置或爆炸螺栓分离装置得到了有效地缩小。
根据本发明的用于卫星的连接分离机构，可以满足小型卫星在轨的释放的要求。与此同时，还可以满足卫星释放速度以及释放姿态稳定性的要求。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于卫星的连接分离机构(10)，其特征在于，所述连接分离机构(10)包括
一个连接支架(20)，以用于连接运载火箭；
复数个转接环(30)，均布于所述连接支架(20)，以用于连接卫星；
复数个火工装置(40)，设置在所述连接支架(20)的角部，其可通过点火器实现解锁；
至少一个非电传爆装置(50)，其连接到所述复数个火工装置(40)，以用于实现多路传输；
至少一个弹簧分离装置(60)，其设置在所述连接支架(20)上，以用于为所述卫星分离提供分离速度；以及
至少一个行程开关(70)，其设置在所述连接支架(20)上，以用于在卫星分离时给运载提供分离信号。
2.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述连接支架(20)呈盘式结构，所述转接环(30)的个数可设置为四个，所述四个连接环(30)对称地设置在所述连接支架(20)的四个角部。
3.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述火工装置(40)的个数为四个，所述四个火工装置(40)对称地设置在所述连接支架(20)的四个角部，并与所述连接环(30)保持对应关系，以用于实现所述卫星与所述运载火箭之间的连接和解锁。
4.如权利要求3所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述连接支架(20)的纵向方向(Y)上对称地设置两个所述非电传爆装置(50)，或所述连接支架(20)的横向方向(X)上对称地设置两个所述非电传爆装置(50)。
5.如权利要求4所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，每一所述非电传爆装置(50)包括至少四个导爆索(51)，所述四个导爆索(51)一一对应地连接到所述四个火工装置(40)。
6.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述连接支架(20)的纵向方向(Y)上对称地设置两个所述弹簧分离装置(60)，和/或所述连接支架(20)的横向方向(X)上对称地设置两个所述弹簧分离装置(60)。
7.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述连接支架(20)的纵向方向(Y)上对称地设置两个所述行程开关(70)，或所述连接支架(20)的横向方向(X)上对称地设置两个所述行程开关(70)。
8.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述行程开关(70)通过一个开关支架(71)连接到所述连接支架(20)并靠近于所述弹簧分离装置(60)，所述开关支架(71)上具有一个压紧面(72)，其可用于配合作用于所述卫星的行程开关。
9.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，所述火工装置(40)包括分离螺母或者爆炸螺栓。
10.如权利要求1所述的用于卫星的连接分离机构，其特征在于，复数个所述非电传爆装置(50)可通过一条电流回路供电。
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