CN109018447B - 一种自起旋分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自起旋分离装置，一端安装于运载工具端，一端与星体通过轴孔配合，实现扭矩传递，提供微小卫星分离时的分离角速度，装置包括卷簧起旋组件，所述卷簧起旋组件包括可调扭矩卷簧和可拆卸的扭矩调节杆，可调扭矩卷簧作为储能组件，通过扭矩调节杆旋转至不同角度实现对卷簧初始扭矩不同档位的调整，适应不同微小卫星不同的起旋角速度需求。本发明所提供的自起旋装置，具有轻量化、结构紧凑、可靠性高的特点，是一种在微小卫星领域上具有较高应用价值的自起旋分离装置。

Description

一种自起旋分离装置

技术领域

本发明涉及航天器结构和机构，具体为一种应用于微小卫星的自起旋分离装置。

背景技术

随着航天活动日益增多，重量小于50kg的微小卫星以其成本低、发射速度快、任务灵活的特点，在航天活动中的应用越来越广泛。当前微小卫星一般是通过搭载的方式发射，在某些应用场合下，需要微小卫星的分离过程中同时具有一定的初始角速度，即按照要求进行起旋式分离。因此常规的分离推杆的轴线分离装置难以满足起旋的需求。

发明内容

针对目前自起旋微小卫星的需求，从产品的成本、构型、可靠性、易维护性等方面考虑，本发明提供了一种应用于微小卫星的自起旋分离装置，具体应用时，可单独使用，也可与常规弹簧分离推杆装置结合使用。该自起旋装置具有轻量化、结构紧凑、可靠性高的特点，是一种在微小卫星领域上具有较高应用价值的自起旋分离装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种自起旋分离装置，一端安装于运载工具端，一端与星体通过轴孔配合，实现扭矩传递，提供微小卫星分离时的分离角速度，所述装置包括卷簧起旋组件，所述卷簧起旋组件包括可调扭矩卷簧和可拆卸的扭矩调节杆，可调扭矩卷簧作为储能组件，通过扭矩调节杆旋转至不同角度实现对卷簧初始扭矩不同档位的调整，适应不同微小卫星不同的起旋角速度需求。

扭矩调节杆按照每120°调节一次扭矩值。

扭矩调节杆做成连续扭矩调整。

装置一端与星体通过轴孔配合，轴采用起旋中心轴，中心轴一端紧固于卷簧中心，并通过轴承进行轴向定位；中心轴另一端安装棘轮，棘轮输出轴为正六边形，与星体底部正六边形孔配合，实现星体单向旋转，调节杆一端插入中心轴中，通过旋转至不同位置，调节卷簧的输出力矩。

可调扭矩卷簧采用3Cr19Ni9Mo2N材料。

扭矩调节杆通过螺钉固定于卷簧起旋组件外壳上，扭矩调节杆，在卷簧起旋组件完成星体安装后，去除扭矩调节杆及螺钉，此时星体持续受到卷簧扭矩，直至分离后为星体提供自旋加速度。

所述装置与弹簧分离推杆装置共同使用，弹簧分离推杆装置提供星体分离的轴向分离速度。

由于采用了以上的技术方案，使得本发明具有以下的优点：

1、卷簧起旋组件采用高适应性卷簧，可靠性高，结构紧凑，体积小，设计的扭矩调节杆可进行扭矩连续调节，适应不同的小卫星需求；

2、卷簧起旋组件端部采用棘轮，保证星体单向起旋，卷簧即便出现卡滞现象，仍能正常星体分离；

3、卷簧的输出力矩可通过调节杆实现分档调节，从而可以适应不同微小卫星和不同起旋速度的要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明自起旋装置结构示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为本发明装置应用于整星上的实施例示意图；

图4为星体分离前状态示意图；

图5为星体分离后状态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1、图2所示，本发明所提供的应用于微小卫星的自起旋装置，包括卷簧起旋组件，卷簧起旋组件包括可调扭矩卷簧8和可拆卸的扭矩调节杆7。可调扭矩卷簧8作为储能组件，通过扭矩调节杆7旋转至不同角度实现对卷簧8初始扭矩不同档位的调整，适应不同微小卫星不同的起旋角速度需求。

本发明中扭矩调节杆7设计简单，可拆卸，卫星发射前需拆除，其作用为通过扭矩调节杆扭转卷簧至不同位置产生不同的扭矩。针对卷簧的扭矩调节杆作为本发明的一项应用实例，可做若干变形，但均在本发明保护范围内。

卷簧8采用3Cr19Ni9Mo2N材料，具备较强的变形回复能力，体积小，能够实现通过扭矩调节杆调节初始位置，能够实现不同量级的扭矩输出。当前设计扭矩调节杆可每120°调节一次扭矩值，根据需要可做成连续扭矩调整，这不影响本发明的本质，均在本发明保护范围内。

中心轴5一端紧固于卷簧中心，并通过轴承10进行轴向定位。中心轴5的顶端安装棘轮6，棘轮6输出轴为正六边形构型，与星体的正六边形孔配合，实现扭矩传递和星体的单向旋转，提供星体自旋初始转矩。

卷簧8的扭矩输出调节通过扭矩调节杆7实现，扭矩调节杆7一端插入中心轴5中，通过旋转至不同位置，调节卷簧8的输出力矩，随后通过螺钉固定于可调节卷簧起旋组件的外壳9上。在可调节卷簧起旋组件完成星体安装后(中心轴与星体底部通过轴孔完成配合)，可去扭矩除调节杆及螺钉，此时星体持续受到卷簧扭矩，直至分离后为星体提供自旋加速度。

图3所示，使用时，自起旋装置3一端安装于运载工具连接法兰4端，一端与微小卫星星体1通过轴孔配合，实现扭矩传递。

本发明提供的应用于微小卫星的自起旋装置，在具体使用时可与常规的弹簧分离推杆装置配合使用，分别提供微小卫星分离时的线速度与角速度，最终满足微小卫星的分离后的线速度和角速度的需求。弹簧分离推杆装置2的推杆行程相比卷簧组件起旋中心轴行程略短，使得分离弹簧行程结束后，自起旋装置3仍通过起旋中心轴5向小卫星施加扭矩，使星体产生自旋加速度，随后逐步分离。

图4、图5所示为星体分离过程中的两个方向的运动示意图，棘轮的作用：防止在卷簧到达行程末端卡死之后，星体底部与中心轴仍未完成分离，从而影响星体的自旋运动。通过棘轮的设计，星体在惯性作用下继续产生自旋运动，通过棘轮的单向特性，实现星体无卡滞继续自旋，卷簧此时已经无扭矩输出，同时沿轴向继续完成分离动作，直至完全分离。

本发明装置工作原理如下：在轨通过星箭间解锁装置，解除卫星与运载间的锁定；随后，微小卫星在常规分离推杆作用下，实现微小卫星与运载工具的分离；与此同时，微小卫星在自起旋装置的作用下产生绕星体中轴线的旋转运动，达到所需的角速度并逐渐分离。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种自起旋分离装置，其特征在于，所述装置一端安装于运载工具端，一端与星体通过轴孔配合，实现扭矩传递，提供微小卫星分离时的分离角速度，所述装置包括卷簧起旋组件，所述卷簧起旋组件包括可调扭矩卷簧和可拆卸的扭矩调节杆，可调扭矩卷簧作为储能组件，通过扭矩调节杆旋转至不同角度实现对卷簧初始扭矩不同档位的调整，适应不同微小卫星不同的起旋角速度需求；

装置一端与星体通过轴孔配合，轴采用起旋中心轴，中心轴一端紧固于卷簧中心，并通过轴承进行轴向定位；中心轴另一端安装棘轮，棘轮输出轴为正六边形，与星体底部正六边形孔配合，实现星体单向旋转，调节杆一端插入中心轴中，通过旋转至不同位置，调节卷簧的输出力矩。

2.根据权利要求1所述的自起旋分离装置，其特征在于，扭矩调节杆按照每120°调节一次扭矩值。

3.根据权利要求1所述的自起旋分离装置，其特征在于，扭矩调节杆做成连续扭矩调整。

4.根据权利要求1所述的自起旋分离装置，其特征在于，可调扭矩卷簧采用3Cr19Ni9Mo2N材料。

5.根据权利要求1所述的自起旋分离装置，其特征在于，扭矩调节杆通过螺钉固定于卷簧起旋组件外壳上，扭矩调节杆，在卷簧起旋组件完成星体安装后，去除扭矩调节杆及螺钉，此时星体持续受到卷簧扭矩，直至分离后为星体提供自旋加速度。

6.根据权利要求1所述的自起旋分离装置，其特征在于，所述装置与弹簧分离推杆装置共同使用，弹簧分离推杆装置提供星体分离的轴向分离速度。

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