CN110087997A - 用以将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接/分离装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接‑分离装置，其包括：多个夹持件(2、2’)，所述多个夹持件(2、2’)周向对准并且可通过其内表面上联接至可分离元件的环(6、7)，所述环构成两个可分离元件之间的连接接合部；以及释放机构(3)，释放机构(3)通过夹持件(2’)的端部连接夹持件(2’)中的两个夹持件(2’)，其中，由释放机构(3)连接的两个夹持件(2’)包括在与用于连接至释放机构的端部相反的端部处从所述两个夹持件(2’)的外表面突出的突出部(4)，并且其中，其余的夹持件(2)包括在其与毗邻的夹持件(2、2’)相邻的端部中的每个端部处从该夹持件(2)的外表面突出的突出部(4)，使得每一对未通过释放机构(3)连接在一起的相毗邻的夹持件(2、2；2、2’)通过连接突出部(4)的连接装置(5)相连接。

Description

用以将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接/分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于必须在飞行期间被分离、例如从发射器(launcher)或卫星分配器(dispenser)分离的卫星的连接/分离装置。

背景技术

已知多种具有用于分离航天器部件的装置的系统。这些现有技术的系统中的一种系统是EP 0267279 A1中所描述的用于航天器的夹持连接组件。这种夹持装置接合航天器的两个可分离部件，所述两个可分离部件中的每一者都具有倾斜边缘，该倾斜边缘具有位于该倾斜边缘的圆周上的凹槽。夹持装置包括保持件，该保持件在内部构造成与所述可分离部件的边缘匹配，并且该保持件借助于张紧带来进行接合，每个保持件包括剪切销，该剪切销接合在所述边缘的对应的凹槽中并在航天器的两个可分离部件之间直接传递载荷。

在EP 0768241 A1中描述了另一种用于附接和分离卫星的系统。该系统包括：紧固件，该紧固件旋拧至发射火箭的适配器的上环；张紧条，该张紧条包括呈两部分的金属带状件；弯曲金属件，所述弯曲金属件用于紧固卫星，弯曲金属件具有薄壁圆柱形本体，该薄壁圆柱形本体具有金属旋转轴，该金属旋转轴位于薄壁圆柱形本体的由多个凸耳形成的下部部分中，并且所述弯曲金属件经由其上部部分搁置在卫星的下环上，从而围绕卫星并压靠在卫星上；以及压靠凸轮，每个压靠凸轮具有两个旋转轴，一个旋转轴与所述金属件的旋转轴重合，并且另一个旋转轴与所述件共用。该系统的目的是简化卫星至发射火箭的固定，并且简化卫星在进入轨道时的释放。

EP 0905022 A1描述了一种用于附接和分离卫星的系统，该系统包括开口环或金属带状件，该开口环或金属带状件具有形成在其内周缘中的通道，钳口以不连续的方式一体化在该通道中，该钳口可以在所述通道中滑动，两个端部件固定至所述环的端部、接合两个端部件的张紧螺栓、以及固定至卫星发射器的结构件的用于保持该环的三个支撑件。

EP 1944237 A1涉及一种用于连接/分离运载火箭和卫星的设备，该设备包括具有内部通道的条，该内部通道以可滑动的方式容置多个夹持件，所述多个夹持件抵靠形成两个运载装置之间的连接接合部的环施加。该设备还包括用于径向收紧包括条和夹持件的组件的装置、以及用于接合/分离该组件的端部的装置，该装置与锁定装置和解锁装置一起包括使得能够以下述两个阶段控制条的打开的机构，即：第一阶段，在第一阶段中端部通过与环保持接触而移动，从而借助于摩擦来耗散对应于条的收紧的弹性能量；第二阶段，在第二阶段中条从环分离，直到到达停放位置为止。

在要传递的每长度单位的载荷高时指示出了这些具有张紧带的连接/分离系统中的大多数连接/分离系统。然而，在某些情况下(例如，对于重量很轻的卫星，或者当连接/分离系统在任务中的大部分任务期间必须与待分离的元件共存时)，连接/分离系统的相对高的重量可能导致问题(例如，可用于卫星本身的质量可能减少)。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于航天器或发射器的元件的轻的连接/分离装置，进而允许两个可分离元件之间的连接接合部的整个周缘上的张力是均匀的。

本发明提供了一种用于将卫星与发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置，该连接-分离装置包括：

-多个夹持件，所述多个夹持件周向对准并且能够在其内表面上附接至可分离元件的构成两个可分离元件之间的联合接合部的环，以及

-释放机构，该释放机构将所述夹持件中的两个夹持件在所述夹持件的一个端部处连接，其中，由释放机构连接的两个夹持件包括在与释放机构连接的端部相反的端部处从所述两个夹持件的外表面突出的突出部，并且其中，夹持件中的其余夹持件包括在夹持件的与相毗邻的夹持件相邻的端部中的每个端部处从该夹持件的外表面突出的突出部，使得每一对相毗邻且未通过释放机构彼此连接的夹持件通过将所述突出部进行连接的连接装置彼此连接。

本发明的连接-分离装置的设计允许围绕两个可分离元件之间的联合接合部的周缘的张紧是均匀的，并且不具有附加元件(比如外带状件)，该设计实现了更轻的系统。

因此，当重量是制约因素时(例如，对于具有微型卫星和小型卫星的任务)，所提出的解决方案是非常合适的。

本发明的另一优点在于，由于载荷分布在接合部的整个周缘，所以避免了点载荷并因此避免了结构件中的局部增强，从而优化了结构件的重量。

另一优点是因释放机构迫使带状件相比于传统系统缓慢打开而减小了震动。

在从属权利要求中将描述另外的有利实施方式。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面将参照附图来对本发明进行更详细的描述，在附图中：

图1示出了具有带状件端部接合-分离机构的现有技术带状件-夹持件组件；

图2是本发明的连接/分离装置的立体图；

图3是本发明的安装在形成两个可分离元件之间的连接接合部的环上的连接/分离装置的立体图；

图4是本发明的位于形成两个可分离元件之间的连接接合部的环上的连接/分离装置的细节视图；

图5是本发明的连接-分离装置的夹持件的一个端部的细节视图；

图6是本发明的连接-分离装置的释放机构的立体图；

图7是安装在本发明的连接-分离装置的两个对应夹持件上的图6的释放机构的立体图。

具体实施方式

图1表示现有技术带状件-夹持件组件，该带状件-夹持件组件具有用于带状件的端部的接合-分离机构。如在所述图中可以看到的，该装置具有外带状件，该外带状件具有内部通道，在该内部通道中定位有多个夹持件。

所述装置对应于申请人的EP 1944237 A1的适用于重载荷的、被称为LPSS(低震动/大载荷分离系统)的分离系统。

图2示出了本发明的连接/分离装置1的立体图。注意到的是，该装置包括多个周向对准的夹持件2、2’，夹持件2、2’的数量取决于接合部的直径。如在图2、图3和图4中最佳地看到的，这些夹持件2、2’可以在其内表面上联接在可分离元件的构成两个可分离元件之间的联合接合部的环6、7上。本发明的连接/分离装置1还包括释放机构3，释放机构3通过所述夹持件2’的端部中的一个端部来连接夹持件2’中的两个夹持件2’。由释放机构3连接的两个夹持件2’包括突出部4，突出部4在夹持件2’的与释放机构3连接的端部相反的端部处从两个夹持件2’的外表面突出。其余的夹持件2具有在夹持件2与相毗邻的夹持件2、2’相邻的端部处从该夹持件2的外表面突出的突出部4。图2、图3和图4示出了相毗邻的夹持件2通过连接装置5彼此连接或连接至夹持件2’，连接装置5接合夹持件2的相应的突出部4。

在图2至图7的实施方式中可以看到，夹持件2的端部的突出部4(也位于夹持件2’的端部中一个端部处)具有贯通孔8。此外，在所述实施方式中实施的附接装置5是切向布置的螺钉和螺母系统，该螺钉和螺母系统穿过突出部4的贯通孔8以连接对应的相毗邻夹持件2、2’。这些连接装置5使得本发明的连接/分离装置1能够方便地被张紧。

在图3和图5中可以看出，夹持件2、2’具有位于其外表面上并且位于突出部4附近的能够容纳连接装置5的凹部区域10。

图3示出了用于在释放本发明的连接/分离装置1时接纳夹持件2、2’的装置9。所述装置9仅附接至可分离元件的环7，并且所述装置9包括在下落时接纳夹持件2、2’的壳体或接纳部。这些装置9中的若干装置9彼此成角度地间隔开以接纳夹持件2、2’。

为了使本发明的连接/分离装置1更加刚性，可以插入附加元件作为相毗邻的夹持件2、2’的端部的突出部4之间的填充元件(参见图3)，从而提供连续性和更接近于环的总体形状。所述填充元件可以是黏弹性材料。

夹持件2、2’可以具有内部中空的横截面，这允许减轻组件的重量。为此，可以使用加层制造(ALM)技术来制造夹持件2、2’。

同样地，夹持件2、2’可以包括具有网格状孔的区域(参见图2、图3和图5)，这也允许减轻组件的重量。

图7示出了位于夹持件2’之间的释放机构3。在释放机构3中可以使用形状记忆材料(SMA，或形状记忆合金)，使得该形状记忆材料在施加电流时被加热并且该形状记忆材料的晶态发生改变，从而允许释放机构3打开。

释放机构3允许受控制的释放，以用于减小在本发明的连接/分离装置1本身的展开期间产生的震动。该震动小于现有的低震动带状件中的震动。

释放机构3(参见图2、图6和图7)包括释放元件11本身，释放元件11本身可以是烟火式的或非爆炸式(SMA、熔化等)的，释放元件11保持螺栓13，当螺栓13的载荷通过抵座部14作用在下环7上时，螺栓13将桥接部12维持在适当位置。桥接部12具有被接纳在夹持件2’的对应的锥形孔中的两个凸状锥形接触部(图7)。连接/分离装置1的张力通过桥接部12的凸状锥形部与夹持件2’的凹状锥形部之间的滑动而缓慢地松弛，从而获得被动的减震系统。

在图7中观察到的是，在连接状态下，抵座部14与连接-分离装置1的内表面相邻地定位。

本发明的连接/分离装置1相对于现有装置具有显著减少的质量。例如，制造成具有上面提及的被称为LPSS的系统的1666mm直径的带状件重约23.2kg，而具有本发明的系统的带状件将重2.7kg。在直径为380mm的情况下，本发明的装置将重约750g。这使得连接/分离装置1在不需要高载荷能力时、例如对于微型卫星和小型卫星而言是非常方便的系统。

连接/分离装置1尤其可应用于这些类型的任务：

-重量是关键因素的任务；

-小型卫星(低重量和小直径接合部)；

-具有低重量(小于1吨)但具有大直径接合部的卫星，其中，分离系统在任务中的大部分任务期间与卫星共存。在这些情况下，带状件张力不应当太高(<20kN)。

虽然已经结合优选实施方式对本发明进行了描述，但显而易见的是，可以引入在本发明范围内的修改，并且修改不应当限于这些实施方式，而是仅限于所附权利要求的内容。

Claims (11)

1.一种用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，所述连接-分离装置(1)包括：

-多个周向对准的夹持件(2、2’)，所述多个周向对准的夹持件(2、2’)能够在其内表面上联接在可分离元件的构成两个所述可分离元件之间的联合接合部的环(6、7)上，以及

-释放机构(3)，所述释放机构(3)将所述夹持件(2’)中的两个夹持件(2’)通过所述夹持件(2’)的端部中的一个端部连接，

其特征在于，由所述释放机构(3)连接的所述两个夹持件(2’)包括在与所述释放机构(3)连接的端部相反的端部处从所述两个夹持件(2’)的外表面突出的突出部(4)，并且，所述夹持件(2)中的其余夹持件(2)包括在所述夹持件(2)的与相毗邻的夹持件(2、2’)相邻的端部中的每个端部处从所述夹持件(2)的外表面突出的突出部(4)，使得每一对相毗邻且未通过所述释放机构(3)彼此连接的所述夹持件(2、2；2、2’)通过将所述突出部(4)进行连接的连接装置(5)彼此相连。

2.根据权利要求1所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述夹持件(2)的所述端部的所述突出部(4)具有贯通孔(8)，并且所述连接装置(5)是穿过所述贯通孔(8)以连接对应的相毗邻的夹持件(2)的切向布置的螺钉和螺母系统。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述连接-分离装置(1)还包括若干装置(9)，所述若干装置(9)彼此成角度地间隔开并且连接至所述可分离元件的所述环(7)中的一个环(7)以用于在所述连接-分离装置(1)被释放时接纳所述夹持件(2、2’)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述连接分离装置(1)包括位于所述突出部(4)之间的间隙中以提供连续性的至少一个填充元件。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述夹持件(2、2’)具有内部中空的横截面。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述夹持件(2、2’)包括具有网格形孔的区域。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述夹持件(2、2’)具有位于所述夹持件(2、2’)的外表面上并且位于所述突出部(4)附近的凹部区域(10)，所述凹部区域(10)能够接纳所述连接装置(5)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接分离装置(1)，其特征在于，由所述释放机构(3)连接的那些夹持件(2’)中的每个夹持件(2’)包括在与包括所述突出部(4)的所述端部相反的端部的外表面中包括锥形凹部。

9.根据权利要求8所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述释放机构包括释放元件(11)、具有一对锥形突出部的桥接部(12)、螺栓(13)和抵座部(14)，使得在连接状态下，所述释放元件(11)保持所述螺栓(13)，这允许所述桥接部(12)的所述锥形突出部被容纳在所述夹持件(2’)的所述锥形凹部中，并且所述抵座部(14)与连接分离-装置(1)的内表面相邻地定位。

10.根据权利要求9所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述释放元件(3)由具有用作分离的致动器的形状记忆SMA的材料构成。

11.根据权利要求9所述的用于将卫星从发射器或卫星分配器分离的连接-分离装置(1)，其特征在于，所述释放元件(3)是烟火式元件。