CN107985635A - 一种立方星在轨释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立方星在轨释放装置，包括由盖板、后框、侧框和挡板组成的外壳、设有立方星滑动的导轨、前门组件和锁紧解锁组件；其中，立方星通过包括由推板、分离弹簧和端盖组成的弹性组件提供滑动的动力，在释放装置的上下所述的盖板上均设有封口的所述的前门组件，且在释放装置的两层所述的侧框上设有实现前门组件锁紧与释放动作的锁紧解锁组件；立方星安装在推板与导轨上，并按压分离弹簧，装入释放装置后，由前门组件限位卡滞在释放装置的内腔。本发明的装置，具有可重复性、释放耗能低、结构简单、释放运动简单可靠等优点。

Description

一种立方星在轨释放装置

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，涉及一种微小飞行器在轨释放装置，特别涉及一种多种规格立方星在轨释放装置。

背景技术

我国载人航天工程三期空间站各舱段完成在轨组件后，需完成大量的在轨试验验证与在轨工程应用。微小飞行器在轨释放是目前国际空间站的一项重要在轨应用，在轨释放装置进入空间站后长期贮存在空间站舱内，微小飞行器随货运飞船进入空间站后，航天员手动将微小飞行器安装在释放装置后转运到舱外，在机械臂的辅助下完成微小飞行器在轨释放。按照国际空间站的在轨应用的经验，我国空间站完成在轨组件后，也具备微小飞行器在轨释放功能，微小飞行器主要包括外观外形不标准的微卫星与外形外观标准的立方星，立方星外形为边长一定的立方体或长方体，其中立方体的立方星为一个基本单元，定义为1U，另外还包括1.5U、2U、3U与6U四种规格。

考虑到各种规格立方星的释放需求，本发明提供一种立方星在轨释放装置，该释放装置进入空间站后长期在轨贮存，有立方星释放需求时，由航天员在轨完成立方星的装填与测试，释放机构进出舱由转移机构完成，立方星释放时由机械臂辅助。

发明内容

本发明提供了一种立方星在轨释放装置，可释放1U、1.5U、2U、3U与6U五种规格的立方星，释放过程采用电磁阀的伸缩运动控制，立方星的释放动能由分离弹簧的弹性势能提供，其他动作均由手动操作完成。

本发明的技术方案如下：

一种立方星在轨释放装置，包括由盖板、后框、侧框和挡板组成的所述的释放装置的外壳、在所述的释放装置的内腔设有立方星滑动的导轨、前门组件和锁紧解锁组件；其中，

立方星通过包括由推板、分离弹簧和端盖组成的弹性组件提供滑动的动力，所述的分离弹簧设置在所述的推板和所述的端盖之间，所述的端盖设置在所述的后框上，所述的推板支撑在所述的导轨上与立方星接触，推动立方星滑动，并由所述的导轨上的限位卡槽保持所述的推板滑动而不脱出所述的导轨的末端；

所述的释放装置的上下所述的盖板上均设有封口的所述的前门组件，且在所述的释放装置的两层所述的侧框上设有实现所述的前门组件锁紧与释放动作的所述的锁紧解锁组件；

立方星安装在所述的推板与所述的导轨上，并按压所述的分离弹簧，装入所述的释放装置后，由所述的前门组件限位卡滞在所述的释放装置的内腔。

优选为，所述的导轨设置在沿立方星滑动方向所述的释放装置内的四角侧框上。

优选为，上下所述的盖板上还对应地设置了若干组集成有两条轨道的所述的导轨，从而分出若干个装填立方星的通道。

优选为，上下所述的盖板上对应地设置了一组集成有两条轨道的所述的导轨，从而分出两个装填立方星的通道。

优选为，单侧立方星释放通道装填三个1U立方星、一个1U和一个2U立方星、两个1.5U立方星或一个3U立方星；若将安装在所述的盖板上的所述的导轨拆除，则装填一个6U立方星。

优选为，所述的前门组件通过旋转轴与扭簧安装在所述的盖板上。

优选为，所述的前门组件包括前门、滑动轴、压簧、锁紧螺母和操作螺母，所述的前门组件的锁紧螺母与所述的操作螺母将所述的压簧与所述的滑动轴固定在所述的前门上，并保持所述的压簧一定的初始预紧力。

优选为，所述的锁紧解锁组件包括电磁阀、钢球、壳体、拨杆和片簧，所述的锁紧解锁组件的两个所述的拨杆通过铰链固定在所述的壳体上，所述的片簧安装在两个所述的拨杆之间，所述的钢球固定在所述的拨杆与所述的壳体之间，所述的片簧的初始预紧力保持两个拨杆处于张开状态，所述的电磁阀的轴伸端伸入两个所述的拨杆的限位止口中，限制所述的拨杆的偏摆运动，从而保证所述的钢球处于凸出状态。

优选为，所述的压簧的初始力大于所述的扭簧与所述的分离弹簧在开门方向的分力，从而保持所述的前门组件处于关闭状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的一种立方星在轨释放装置具有手动装填立方星、电动释放立方星、手动释放立方星、可重复释放等功能。手动装填立方星时手动按压立方星、推板与分离弹簧，并关闭前门组件A与前门组件B；电动释放立方星时锁紧解锁组件通电动作，锁紧解锁组件与前门组件配合运动，从而解除其对前门组件A与前门组件B的机械约束，前门组件在扭簧与分离弹簧的作用下，自动打开并保持打开状态；手动释放立方星时手动拉动前门组件上的操作螺母，解除前门组件的滑动轴与锁紧解锁组件钢球之间的约束，前门组件在扭簧力的作用下自动打开；可重复释放功能是单次立方星释放完成后，锁紧解锁组件与前门组件自动恢复到锁紧状态，航天员可再次手动装填其他待发立方星。

本发明的一种立方星在轨释放装置，具有可重复性、释放耗能低、结构简单、释放运动简单可靠等特点。

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

图1为本发明的一种立方星在轨释放装置的结构布局示意图；

图2为本发明的一种立方星在轨释放装置锁紧状态的剖视图；

图3是本发明的一种立方星在轨释放装置锁紧解锁组件与前门组件A/B动作关系的剖视图；

图4为本发明的一种立方星在轨释放装置解锁状态的左视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1～4所示，本发明的一种立方星在轨释放装置，包括由盖板101、后框102、侧框103和挡板104组成的所述的释放装置的外壳、在所述的释放装置的内腔设有立方星滑动的导轨107、前门组件12(13)和锁紧解锁组件11；其中，

立方星通过包括由推板106、分离弹簧105和端盖1010组成的弹性组件提供滑动的动力，所述的分离弹簧105设置在所述的推板106和所述的端盖1010之间，所述的端盖1010设置在所述的后框102上，所述的推板106支撑在所述的导轨107上与立方星接触，推动立方星滑动，并由所述的导轨107上的限位卡槽保持所述的推板106滑动而不脱出所述的导轨107的末端；

所述的释放装置的上下所述的盖板101上均设有封口的所述的前门组件12(13)，且在所述的释放装置的两层所述的侧框103上设有实现所述的前门组件12(13)锁紧与释放动作的所述的锁紧解锁组件11；

立方星安装在所述的推板106与所述的导轨107上，并按压所述的分离弹簧105，装入所述的释放装置后，由所述的前门组件12(13)限位卡滞在所述的释放装置的内腔。

具体而言，所述的导轨107设置在沿立方星滑动方向所述的释放装置内的四角侧框103上。

同时，为了增加装填立方星的通道的个数，本发明在上下所述的盖板101上还对应地设置了若干组集成有两条轨道的所述的导轨107，从而分出若干个装填立方星的通道。优选，上下所述的盖板101上对应地设置了一组集成有两条轨道的所述的导轨107，从而分出两个装填立方星的通道，因此，单侧立方星释放通道装填三个1U立方星、一个1U和一个2U立方星、两个1.5U立方星或一个3U立方星；若将安装在所述的盖板101上的所述的导轨107拆除，则装填一个6U立方星。为了封住两个装填立方星的通道，对应地设置了两组相同的所述的前门组件12和13。

所述的前门组件12通过旋转轴108与扭簧109安装在所述的盖板101上。所述的前门组件12可供选择的一种结构件包括前门121、滑动轴122、压簧123、锁紧螺母124和操作螺母125，所述的前门组件121的锁紧螺母124与所述的操作螺母125将所述的压簧123与所述的滑动轴122固定在所述的前门121上，并保持所述的压簧123一定的初始预紧力，其中，操作螺母125用于航天员手动开启前门组件A/B或者手动辅助关闭前门组件。

所述的锁紧解锁组件11可供选择的一种结构件包括电磁阀111、钢球112、壳体113、拨杆114和片簧115，所述的锁紧解锁组件111的两个所述的拨杆114通过铰链固定在所述的壳体113上，所述的片簧115安装在两个所述的拨杆114之间，所述的钢球112固定在所述的拨杆114与所述的壳体113之间，所述的片簧115的初始预紧力保持两个拨杆114处于张开状态，所述的电磁阀111的轴伸端伸入两个所述的拨杆114的限位止口中，限制所述的拨杆114的偏摆运动，从而保证所述的钢球112处于凸出状态。

所述的压簧123的初始力大于所述的扭簧109与所述的分离弹簧105在开门方向的分力，从而保持所述的前门组件12处于关闭状态。

以下通过一个实施例阐述本发明的一种立方星在轨释放装置，如下：

如图1所示，本发明的一种立方星在轨释放装置，包括锁紧解锁组件11、前门组件A12、前门组件B13、盖板101、后框102、侧框103、挡板104、分离弹簧105、推板106、导轨107、旋转轴108、扭簧109与端盖1010。其中，锁紧解锁组件11由电磁阀111、钢球112、壳体113、拨杆114、片簧115组成；前门组件A由前门A121、滑动轴122、压簧123、锁紧螺母124与操作螺母125组成；前门组件B由前门B131、滑动轴132、压簧133、锁紧螺母134与操作螺母135组成，上述滑动轴122、压簧123、锁紧螺母124和操作螺母125与滑动轴132、压簧133、锁紧螺母134和操作螺母135结构完全相同。

所述盖板101、后框102、侧框103、导轨107与挡板104为主要结构件，组成立方星在轨释放机构外壳、立方星支撑与滑动的滑动轨道。盖板101上集成设计了2条滑动轨道，侧框103上集成设计了2条滑动轨道；导轨107上集成设计了2条滑动轨道，盖板101、后框102、侧框103与导轨107组装后形成具有4条滑动轨道的2个立方星装填通道。前门组件A12与前门组件B13通过旋转轴108与扭簧109安装在两侧盖板103上。分离弹簧105安装在推板106与端盖1010之间，端盖1010固定在后框102上，推板106沿4条滑动导轨滑动，推板106前端由滑动导轨上的限位卡槽保持不脱出并保持分离弹簧105的初始预紧力。

如图2所示，本发明的一种立方星在轨释放装置在立方星装填时沿滑动导轨运动并按压推板106与分离弹簧105，分离弹簧受挤压运动时，由推板106的套筒与端盖1010的套筒保持弹簧姿态，不出现鼓包情况。立方星装填到位后，前门组件A12与前门组件B13的支撑点按压着立方星靠近前门组件的端面，保持立方星位于释放装置腔内，并具有一定的弹性势能，2个前门组件A12与2个前门组件B13由2个锁紧解锁组件11锁紧到关闭状态。单侧立方星释放通道可装填3个1U立方星/1个1U与1个2U立方星/2个1.5U立方星/1个3U立方星；若将安装在盖板101上的2个导轨107拆除，则可释放一个6U立方星。

如图3所示，本发明的一种立方星在轨释放装置锁紧时，前门组件A12的锁紧螺母124与操作螺母125将压簧123与滑动轴122固定在前门A121上，并保持压簧123一定的初始预紧力,前门组件B13的锁紧螺母134与操作螺母135将压簧133与滑动轴132固定在前门A131上，并保持压簧133一定的初始预紧力。锁紧解锁组件11的2个拨杆114通过铰链固定在壳体113上，片簧115安装在2个拨杆114之间，钢球112固定在拨杆114与壳体113之间。片簧115的初始预紧力保持2个拨杆114处于张开状态，电磁阀111的轴伸端伸入2个拨杆114的限位止口中，限制拨杆114的偏摆运动，从而保证钢球112处于凸出状态。前门组件A12与前门组件B13的压簧初始力大于扭簧109与分离弹簧105在开门方向的分力，从而保持前门组件A12与前门组件B13处于关闭状态。本发明的一种立方星在轨释放装置释放时，锁紧解锁组件11的电磁阀111通电后的轴伸端缩回，解除对2个拨杆偏摆运动的约束，前门组件A12的滑动轴122与前门组件B13的滑动轴132在扭簧109与分离弹簧105在开门方向的分力作用下，将锁紧解锁组件11的钢球112、2个拨杆114与片簧115压入，解除锁紧解锁组件11对前门组件A12与前门组件B13的锁紧约束。前门组件A12与前门组件B13在扭簧109的作用下自动打开，立方星在分离弹簧105的作用下完成释放。

如图4所示，本发明的一种立方星在轨释放装置释放完成后，锁紧解锁组件11的2个拨杆114在片簧115的作用下向外偏摆，钢球112被重新挤压到壳体113上，电磁阀111断电后的轴伸端伸出并插入2个拨杆114的限位止口中，限制拨杆114的偏摆运动，完成锁紧状态恢复。前门组件A12与前门组件B13在扭簧109的作用下保持打开状态，待航天员重新装填待发立方星后，手动关闭前门组件A12与前门组件B13。若暂无立方星释放需求，航天员手动关闭前门组件A12与前门组件B13，待再次释放立方星时，需航天员手动拉动操作螺母125与操作螺母135开启前门组件A12与前门组件B13，重新装填立方星。

本发明的一种立方星在轨释放装置在装填立方星过程中，前门组件A/B手动关闭力过大时，可手动拉动前门组件A/B的操作螺母，减少关门阻力。立方星释放任务失败时，也可手动拉动前门组件A/B的操作螺母，开启前门组件A/B，取出立方星。立方星释放完成后，若锁紧解锁组件无法恢复到锁紧状态，可手动拨动锁紧解锁组件的拨杆恢复其锁紧状态。

本发明的一种立方星在轨释放装置，完成多种规格的立方星在轨释放的任务，且释放过程如下：首先航天员在舱内装填并测试立方星；其次释放机构在空间机械臂等设备的辅助下转运出舱并运动到指定位姿；之后控制器通电完成立方星释放；最后释放机构在空间机械臂等设备的辅助下转运回舱，准备下一次立方星释放。

本发明的一种立方星在轨释放装置在正常工况下手动装填立方星、电动释放立方星、自动恢复锁紧状态；故障工况主要如下：手动装填立方星时，关门阻力过大时，可由航天员手动拉动前门组件A/B上的操作螺母，完成前门组件A/B的关闭；立方星释放失败时，可手动拉动前门组件A/B上的操作螺母，手动取出已装填的立方星；释放机构锁紧状态无法恢复时，可手动拨动锁紧解锁组件上的2个拨杆，完成锁紧状态恢复。

因此，本发明的一种立方星在轨释放装置，具有可重复性、释放耗能低、结构简单、释放运动简单可靠等优点。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。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，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种立方星在轨释放装置，其特征在于，包括由盖板、后框、侧框和挡板组成的所述的释放装置的外壳、在所述的释放装置的内腔设有立方星滑动的导轨、前门组件和锁紧解锁组件；其中，

立方星通过包括由推板、分离弹簧和端盖组成的弹性组件提供滑动的动力，所述的分离弹簧设置在所述的推板和所述的端盖之间，所述的端盖设置在所述的后框上，所述的推板支撑在所述的导轨上与立方星接触，推动立方星滑动，并由所述的导轨上的限位卡槽保持所述的推板滑动而不脱出所述的导轨的末端；

所述的释放装置的上下所述的盖板上均设有封口的所述的前门组件，且在所述的释放装置的两层所述的侧框上设有实现所述的前门组件锁紧与释放动作的所述的锁紧解锁组件；

立方星安装在所述的推板与所述的导轨上，并按压所述的分离弹簧，装入所述的释放装置后，由所述的前门组件限位卡滞在所述的释放装置的内腔。

2.根据权利要求1所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，所述的导轨设置在沿立方星滑动方向所述的释放装置内的四角侧框上。

3.根据权利要求2所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，上下所述的盖板上还对应地设置了若干组集成有两条轨道的所述的导轨，从而分出若干个装填立方星的通道。

4.根据权利要求3所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，上下所述的盖板上对应地设置了一组集成有两条轨道的所述的导轨，从而分出两个装填立方星的通道。

5.根据权利要求4所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，单侧立方星释放通道装填三个1U立方星、一个1U和一个2U立方星、两个1.5U立方星或一个3U立方星；若将安装在所述的盖板上的所述的导轨拆除，则装填一个6U立方星。

6.根据权利要求1所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，所述的前门组件通过旋转轴与扭簧安装在所述的盖板上。

7.根据权利要求6所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，所述的前门组件包括前门、滑动轴、压簧、锁紧螺母和操作螺母，所述的前门组件的锁紧螺母与所述的操作螺母将所述的压簧与所述的滑动轴固定在所述的前门上，并保持所述的压簧一定的初始预紧力。

8.根据权利要求7所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，所述的锁紧解锁组件包括电磁阀、钢球、壳体、拨杆和片簧，所述的锁紧解锁组件的两个所述的拨杆通过铰链固定在所述的壳体上，所述的片簧安装在两个所述的拨杆之间，所述的钢球固定在所述的拨杆与所述的壳体之间，所述的片簧的初始预紧力保持两个拨杆处于张开状态，所述的电磁阀的轴伸端伸入两个所述的拨杆的限位止口中，限制所述的拨杆的偏摆运动，从而保证所述的钢球处于凸出状态。

9.根据权利要求8所述的立方星在轨释放装置，其特征在于，所述的压簧的初始力大于所述的扭簧与所述的分离弹簧在开门方向的分力，从而保持所述的前门组件处于关闭状态。