CN111717419A - 适用多台大载荷安装的卫星顶板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用多台大载荷安装的卫星顶板，包括正多边形主体和多个边翼，所述正多边形主体的多个侧边向外延伸形成多个边翼；所述边翼的外边界不超过整星可用包络范围；所述卫星顶板包括上蒙皮、蜂窝芯子和下蒙皮，蜂窝芯子设置在上蒙皮和下蒙皮之间，所述蜂窝芯子内部预埋有顶板内部预埋加强框，上蒙皮和下蒙皮的外形均与正多边形主体和多个边翼构成的整体外形一致。本发明卫星顶板采用多边形主体加边翼的构型以及顶板内部预埋加强框采用一体化加工成型的方式，提高了顶板对运载可用包络的利用率，提高了顶板整体承力性能和支撑刚度，提高了卫星对多台大型载荷的适应性，使顶板具有更大的载荷安装面积，能安装更多、更大的卫星有效载荷。

Description

适用多台大载荷安装的卫星顶板

技术领域

本发明涉及卫星装备技术领域，具体地，涉及一种适用多台大载荷安装的卫星顶板。

背景技术

卫星的天线、光学相机等有效载荷主要安装在顶板上，顶板的面积限制了其安装有限载荷的数量和大小。由于受到运载火箭包络尺寸的约束，卫星顶板可用设计包络尺寸有限。因此，在可用设计包络内通过合理设计增大卫星顶板面，提高可用包络利用率显得尤为重要。

传统卫星平台常采用方形构型，其采用的平台顶板通常为四边形构型，例如国内的风云1号和风云3号卫星构型，国外如美法联合研制的海洋测高卫星TOPEX/Poseidon、美国全球定位系统(GPS)Block-IIIA卫星都采用的立方形平台。方形的卫星构型能有效利用运载空间，但在可用设计包络内四边形构型顶板面积较小，可用有效载荷安装面积较小。因此，四边形构型的顶板对运载提供的可用包络利用率不高。

在方形卫星构型的基础上衍生出了六边形构型的卫星构型。专利《装载双反射面大型可展开天线的卫星构型》(专利号：CN105501471A)中采用六棱柱构型平台，双反射面大型可展开天线安装在八边形的桁架结构上，桁架结构安装在六边形的卫星平台顶板上。相对于四边形构型，六边形构型有效提高了顶板对运载包络的利用率。然而六边形顶板存在安装多台大型有效载荷时出现载荷部分区域悬空，结构整体强度、刚度下降的情况。另外，六边形构型顶板对运载包络的利用率仍有待提高。为了满足多台大型有效载荷的搭载要求，提高顶板对运载可用包络的利用率，需要一种适用多台大载荷安装的卫星顶板。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用多台大载荷安装的卫星顶板。

根据本发明提供的一种适用多台大载荷安装的卫星顶板，包括正多边形主体和多个边翼，所述正多边形主体的多个侧边向外延伸形成多个边翼；所述边翼的外边界不超过整星可用包络范围；所述卫星顶板包括上蒙皮、蜂窝芯子和下蒙皮，所述蜂窝芯子设置在上蒙皮和下蒙皮之间，所述蜂窝芯子内部预埋有顶板内部预埋加强框，所述上蒙皮和下蒙皮的外形均与正多边形主体和多个边翼构成的整体外形一致，以提高顶板对对运载可用包络利用率。优选地，所述顶板内部预埋加强框分别与蜂窝芯子、上蒙皮和下蒙皮通过胶接进行连接，所述蜂窝芯子分别与上蒙皮和下蒙皮通过胶接进行连接。

优选地，所述边翼的外形为直角三角形，两直角边的交点靠近或位于整星可用包络边缘上，斜边与所对应的正多边形主体的侧边重合。

优选地，所述正多边形主体除±Y方向的侧边外，其余侧边向外延伸形成边翼。

优选地，所述正多边形主体的外形为正六边形。

优选地，所述顶板内部预埋加强框的外边界形状与正多边形主体和多个边翼构成的整体外形一致。

优选地，所述顶板内部预埋加强框为一体化加工成型。

优选地，所述顶板内部预埋加强框上设置有安装孔，且顶板内部预埋加强框在卫星顶板正多边形主体区域和边翼区域均沿卫星顶板的传力路径分布。以提高顶板结构的强度、刚度，同时为多台大型载荷提供安装接口。

优选地，所述卫星顶板正多边形主体的外形为正六边形，所述顶板内部预埋加强框将所述卫星顶板分为8个载荷区。

优选地，所述顶板内部预埋加强框为中空薄壁结构。

优选地，所述上蒙皮和下蒙皮均采用碳纤维复合材料一体化加工成型。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明适用多台大载荷安装的卫星顶板，与传统无边翼卫星顶板相比，本发明顶板采用六边形主体加三角形边翼的构型方式提高了顶板对运载可用包络的利用率，具有更大的载荷安装面积，使顶板能安装更多、更大的卫星有效载荷。

2、本发明适用多台大载荷安装的卫星顶板中，预埋在顶板六边形主体和三角形边翼部分的顶板内部预埋加强框采用一体化成型加工，提高了顶板整体承力性能和支撑刚度。

3、本发明适用多台大载荷安装的卫星顶板，在顶板内部预埋加强框上设置有螺纹孔或通孔，且加强框在顶板六边形主体区域和三角形的边翼区域均沿顶板的传力路径分布，可以提高顶板结构的强度、刚度，同时为多台大型载荷提供安装接口。

4、本发明适用多台大载荷安装的卫星顶板中，边翼外形和伸出位置可根据有效载荷安装接口要求进行调整，提高了卫星对多台大型载荷的适应性。

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为现有卫星六边形顶板示意图；

图2为本发明卫星六边形主体+边翼式顶板的结构示意图；

图3为本发明顶板内部预埋加强框的结构示意图；

图4为本发明顶板加强框与蜂窝芯子及上蒙皮和下蒙皮胶接示意图；

图5为本发明顶板大载荷安装状态示意图。

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。

如图1所示，现有的卫星顶板1’，外形采用六边形构型，整块顶板采用蜂窝夹层结构，在六边形±Y侧为卫星太阳翼安装面，整星外形尺寸处于运载提供的整星可用包络内。该六边形构型顶板对运载包络的利用率仍有待提高。为了解决现有卫星技术中存在的问题，本发明提供了一种同时提高对运载可用包络利用率和对多台大型载荷安装适应性的卫星顶板。

基本实施例

一种适用多台大载荷安装的卫星顶板，包括正多边形主体1和多个边翼2，正多边形主体1的多个侧边向外延伸形成多个边翼2；边翼2的外边界不超过整星可用包络范围；如图4所示,该卫星顶板结构，具体包括上蒙皮4、蜂窝芯子5、顶板内部预埋加强框3和下蒙皮6，顶板内部预埋加强框3预埋在蜂窝芯子5内部，蜂窝芯子5设置在上蒙皮4和下蒙皮6之间，顶板内部预埋加强框3分别与蜂窝芯子5、上蒙皮4和下蒙皮6通过胶膜7进行连接，蜂窝芯子5分别与上蒙皮4和下蒙皮6通过胶膜7进行连接，上蒙皮4和下蒙皮6均采用碳纤维复合材料，顶板内部预埋加强框3为中空薄壁结构。上蒙皮4和下蒙皮6的外形均与正多边形主体1和多个边翼2构成的整体外形一致。上下蒙皮优选采用碳纤维复合材料一体化加工成型。

上面对本申请的基本实施例进行了说明，下面结合基本实施例的优选例和/或变化例，对本申请进行更为具体的说明。

在一个优选例中，正多边形主体1的外形优选为正六边形，除±Y方向的侧边外，其余侧边向外延伸形成边翼2，边翼2的外形优选直角三角形，两直角边的交点靠近或位于整星可用包络边缘上，斜边与所对应的正多边形主体1的侧边重合。上蒙皮4和下蒙皮6的外形构型为正六边形主体1加部分边缘局部外伸成直角三角形边翼2的组合构型，且上蒙皮和下蒙皮的正六变形主体部分与外伸边翼部分一体化加工成型。具体结构如图2所示，卫星六边形顶板±X侧的四条边上分别设置一个直角三角形边翼2，四个边翼正好为矩形的四个角，边翼角点处于整星可用包络上，卫星顶板的正六边形主体1及四个边翼2采用一体化设计，使结构具有足够的刚度与强度，发射过载时，连接处不发生破坏。

在另一个优选例中，顶板内部预埋加强框3优选为中空薄壁结构且一体化加工成型，顶板内部预埋加强框3的外边界形状与正多边形主体1和多个边翼2构成的整体外形一致。具体结构如图3所示，和顶板内部预埋加强框3上设置有螺纹孔或通孔等接口形式，为多台大型载荷提供安装接口，同时增加顶板结构刚度和强度。如图5所示，顶板内部预埋加强框3在卫星顶板正六边形主体1区域和直角三角形边翼2区域均沿卫星顶板的传力路径分布，根据整个六边形+边翼式卫星顶板预埋的加强框分布情况将卫星顶板初步划分为八个大载荷安装区域，各种载荷根据所需安装面积安装在不同的安装区域，通过螺钉与卫星顶板连接。该卫星顶板结构，安装在正六棱柱八面体构型的卫星平台顶部，采用六边形主体加三角形边翼的组合构型方式提高顶板整体对运载可用包络空间的利用率，还采用大型一体化顶板内部预埋加强框提高顶板结构强度和刚度，提高对多台大型载荷的适应性。

本发明卫星顶板采用六边形主体加三角形边翼的构型以及顶板内部预埋加强框采用一体化加工成型的方式，提高了顶板对运载可用包络的利用率，提高了顶板整体承力性能和支撑刚度，提高了卫星对多台大型载荷的适应性，使顶板具有更大的载荷安装面积，能安装更多、更大的卫星有效载荷。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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 (10)

1.一种适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，包括正多边形主体(1)和多个边翼(2)，所述正多边形主体(1)的多个侧边向外延伸形成多个边翼(2)；所述边翼(2)的外边界不超过整星可用包络范围；

所述卫星顶板包括上蒙皮(4)、蜂窝芯子(5)和下蒙皮(6)，所述蜂窝芯子(5)设置在所述上蒙皮(4)和所述下蒙皮(6)之间，所述蜂窝芯子(5)内部预埋有顶板内部预埋加强框(3)，所述上蒙皮(4)和下蒙皮(6)的外形均与正多边形主体(1)和多个边翼(2)构成的整体外形一致。

2.根据权利要求1所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述边翼(2)的外形为直角三角形，两直角边的交点靠近或位于整星可用包络边缘上，斜边与所对应的正多边形主体(1)的侧边重合。

3.根据权利要求1或2所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述正多边形主体(1)除±Y方向的侧边外，其余侧边向外延伸形成边翼(2)。

4.根据权利要求3所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述正多边形主体(1)的外形为正六边形。

5.根据权利要求1所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述顶板内部预埋加强框(3)的外边界形状与正多边形主体(1)和多个边翼(2)构成的整体外形一致。

6.根据权利要求5所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述顶板内部预埋加强框(3)为一体化加工成型。

7.根据权利要求1或5或6所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述顶板内部预埋加强框(3)上设置有安装孔，且顶板内部预埋加强框(3)在卫星顶板正多边形主体(1)区域和边翼(2)区域均沿卫星顶板的传力路径分布。

8.根据权利要求7所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述卫星顶板正多边形主体(1)的外形为正六边形，所述顶板内部预埋加强框(3)将所述卫星顶板分为8个载荷区。

9.根据权利要求1或5或6所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述顶板内部预埋加强框(3)为中空薄壁结构。

10.根据权利要求1所述的适用多台大载荷安装的卫星顶板，其特征在于，所述上蒙皮和下蒙皮均采用碳纤维复合材料一体化加工成型。

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