CN112455732A - 一种基于3d打印的立方星部署器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的立方星部署器，包括箱体以及装设在其上的舱门，箱体一侧装设有背板，背板一侧装设有伸缩机构，伸缩机构一侧装设有弹簧，弹簧一侧装设有推板，箱体上装设有解锁机构，舱门上装设有固定销，箱体内对称装设有主滑轨，主滑轨上滑动连接有立方星，立方星一侧对称装设有连接块，推板上装设有连接机构，连接块装设在连接机构上，连接机构内包括电磁锁。电动升降杆的伸缩运动使连接板进行水平运动，连接板的移动会对弹簧的压缩量进行调节，从而改变弹簧对推板的弹簧推力值，且设置在推板上的压力传感器能够对弹簧产生的弹簧推力进行精确控制，具有立方星部署器发射速度可调的特点。

Description

一种基于3D打印的立方星部署器

技术领域

本发明属于航天设备技术领域，具体涉及一种基于3D打印的立方星部署器。

背景技术

目前微小型卫星受到了广泛重视，特别是立方体卫星。立方体卫星是指以外形尺寸为10cm×10cm×10cm的立方体形状卫星作为一个基本结构单位，可在一个轴或多个轴扩展形成1U、2U、3U等不同型号的构型，其重量不大于100kg。立方体卫星一般采用搭载发射的方式，即与大型卫星搭载同一颗运载火箭发射。这种发射方式要求卫星能够使用多种火箭平台，对立方星研制方提出了很高的要求，因此研制一种立方体卫星发射部署器，作为立方体卫星与运载火箭之间的接口至关重要。一方面这种部署器满足立方体卫星的各种要求，使的卫星研制者不在过多考虑如何配置发射机会及火箭特性；另一方面该部署器也可为运载火箭提供者简化与立方体卫星的接口，并且可以一次发射多颗立方体卫星。目前立方星部署器主要采用传统机械加工的方式进行生产，这种方式不仅加工耗时长，重量大，而且由于零件多需要组装完成对组装工艺要求精度高，存在的不足之处有：为了能够对立方体卫星更好的发射，在现有技术中未对其部署器做进一步研究，立方体卫星简称立方星，其在部署时是将爆炸螺栓引爆，立方星失去支撑后滑出，为了使立方星能够具有一定的初速度，通常是对放置立方星的箱体提供一个初速度或者在立方星上安装推进燃料，对于立方星发射来说，无疑增加了制造成本，且难以对立方星的初始发射速度进行控制，存在现有的立方星部署器发射速度不可调的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的立方星部署器，以解决现有技术中存在的立方星部署器发射速度不可调的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于3D打印的立方星部署器，包括箱体以及装设在其上的舱门，所述箱体上端装设有顶板，所述箱体一侧装设有背板，所述背板一侧装设有伸缩机构，所述伸缩机构一侧装设有弹簧，所述弹簧一侧装设有推板，所述箱体上装设有解锁机构，所述舱门上装设有固定销，所述固定销装设在所述解锁机构上，所述箱体内对称装设有主滑轨，所述主滑轨上滑动连接有立方星，所述立方星一侧对称装设有连接块，所述推板上装设有连接机构，所述连接块装设在所述连接机构上，所述连接机构内包括电磁锁。

优选的，所述箱体上设有开口，所述顶板插设在所述开口上，所述开口外端面上环向设有若干个主螺纹槽，所述顶板上设有若干个主螺纹孔，所述主螺纹槽与主螺纹孔内插设有主固定螺栓。

优选的，所述箱体一侧端面上对称设有主插槽，所述背板上对称装设有主插块，所述主插槽内插设有主插块，所述主插槽一端内壁上设有副螺纹孔，所述主插块上设有副螺纹槽，所述副螺纹孔与副螺纹槽内插设有副固定螺栓。

优选的，所述伸缩机构包括电动升降杆，所述电动升降杆装设在所述背板上，所述电动升降杆伸缩端装设有连接板，所述弹簧一侧装设在所述连接板上，所述背板上对称装设有副滑轨，所述推板与连接板上对称设有滑孔，所述副滑轨滑动连接于所述滑孔内。

优选的，所述推板上装设有压力传感器，所述压力传感器位于所述推板与弹簧之间，所述推板上对称设有连接槽，所述连接块插设在所述连接槽内，所述连接块上设有锁死槽，所述连接槽一端内壁上设有锁死孔，所述电动锁内锁销贯穿于所述锁死孔且其伸出端插设在所述锁死槽内。

优选的，所述解锁机构包括安装台，所述安装台上设有凹槽，所述凹槽一端内壁上设有活动槽，所述活动槽内滑动连接有活动销，所述活动销底端装设有记忆合金弹簧，所述记忆合金弹簧底端装设在所述活动槽上，所述活动槽内装设有电热棒，所述固定销插设在所述凹槽内，所述固定销底端外壁上设有解锁槽，所述活动销插设在所述解锁槽内，所述固定销上套设有顶推弹簧，所述安装台一侧装设有运载器，所述电热棒电源控制端装设在所述运载器上，且电热棒与运载器之间装设有温控开关，所述电磁锁与电动升降杆电源控制端装设在所述运载器上，所述压力传感器输出端装设在所述运载器上。

优选的，所述舱门与箱体之间装设有若干个合页，所述箱体底端装设有安装架，所述安装架上设有止动孔，所述止动孔内贯穿有弹簧套杆，所述舱门底端上设有止动槽，所述弹簧套杆伸出端插设在所述止动槽内，所述弹簧套杆插入端为坡形结构。

优选的，所述立方星两面装设有滑块，所述滑块上设有穿孔，所述滑块通过穿孔滑动连接于所述主滑轨上，所述箱体上装设有观察孔板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的基于3D打印的立方星部署器，通过在箱体上设有开口，开口内装设有顶板，顶板通过主固定螺栓固定在开口上，且背板通过副固定螺栓固定在箱体上，便于后期对其试验时的安拆，也方便了立方星的吊装放入。

本发明提供的基于3D打印的立方星部署器，通过在箱体上装设有安装台，安装台内设有凹槽，凹槽内壁上设有活动槽，活动槽内装设有记忆合金弹簧，且记忆合金弹簧上的活动销滑动连接于活动槽内，运载器通过温控开关控制活动槽内的电热棒加热，使记忆合金弹簧回缩，其拉动活动销从固定销上的解锁槽内滑出，固定销使其固定束缚在顶推弹簧的作用下将舱门弹开，且位于安装架上的弹簧套杆在舱门运动时插入其底端上的止动槽内，对其进行固定，避免舱门的晃动对立方星部署产生影响，与以往爆炸螺栓释放舱门相比，具有更好的适用性。

本发明提供的基于3D打印的立方星部署器，通过在背板上装设有电动升降杆，电动升降杆的伸缩运动使连接板进行水平运动，连接板的移动会对弹簧的压缩量进行调节，从而改变弹簧对推板的弹簧推力值，且设置的推板上的压力传感器能够对弹簧产生的弹簧推力进行精确控制，具有立方星部署器发射速度可调的特点。

附图说明

图1为本发明的等轴测图示意图；

图2为图1的主视局部剖切示意图；

图3为图1的俯视局部剖切示意图；

图4为图1的主视剖切示意图；

图5为图4的a处放大示意图；

图6为图4的b处放大示意图；

图7为图4的c处放大示意图；

图8为图5的d处放大示意图；

图9为图2的e处放大示意图；

图10为图4的f处放大示意图；

图11为图3的g处放大示意图。

图中：1箱体、2舱门、3顶板、4背板、5弹簧、6推板、7固定销、8主滑轨、9立方星、10连接块、11电磁锁、12开口、13主螺纹槽、14主螺纹孔、15主固定螺、16主插槽、17主插块、18副螺纹孔、19副螺纹槽、20副固定螺栓、21电动升降杆、22连接板、23副滑轨、24滑孔、25压力传感器、26连接槽、27锁死槽、28锁死孔、101安装台、29凹槽、30活动槽、31活动销、32记忆合金弹簧、33电热棒、34解锁槽、35顶推弹簧、36运载器、37温控开关、38合页、102安装架、39止动孔、40弹簧套杆、41止动槽、42滑块、43穿孔、103观察孔板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1、图2、图3、图4、图6和图7，一种基于3D打印的立方星部署器，包括箱体1以及合页连接在其上的舱门2，其中，箱体1、舱门2、顶板3和背板4使用3D打印选择性激光熔化技术，通过对所属零件的融合实现增材制造步骤，制造在支撑板上进行，通过利用金属粉末在激光束的热作用下完全融化、经冷却凝固而成型，箱体1上端螺栓连接有顶板3，箱体1上设有开口12，顶板3插入在开口12上，开口12外端面上环向设有4个主螺纹槽13，顶板3上设有4个主螺纹孔14，主螺纹槽13与主螺纹孔14内插入有主固定螺栓15，主固定螺栓15设置便于对顶板3进行拆卸，箱体1右侧螺栓连接有背板4，箱体1右侧端面上对称设有主插槽16，背板4上对称焊接有主插块17，主插槽16内插入有主插块17，主插槽16上端内壁上设有副螺纹孔18，主插块17上设有副螺纹槽19，副螺纹孔18与副螺纹槽19内螺纹插入有副固定螺栓20，副固定螺栓20对背板4进行固定，便于对其拆卸安装，背板4左侧连接有伸缩机构，伸缩机构左侧安装有弹簧5，弹簧5左侧焊接有推板6，伸缩机构包括电动升降杆21，电动升降杆21型号为T5110，电动升降杆21螺栓连接在背板4上，电动升降杆21伸缩端焊接有连接板22，弹簧5右侧焊接在连接板22上，背板4上对称焊接有副滑轨23，推板6与连接板22上对称设有滑孔24，副滑轨23滑动连接于滑孔24内，

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图8、图9、图10和图11，,箱体1上连接有解锁机构，舱门2上焊接有固定销7，固定销7连接在解锁机构上，箱体1内对称焊接有主滑轨8，主滑轨8上滑动连接有立方星9，立方星9右侧对称焊接有连接块10，推板6上连接有连接机构，连接块10连接在连接机构上，连接机构内包括电磁锁11，电磁锁11型号为600-s，推板6上粘接连接有压力传感器25，压力传感器25型号为YHC102，压力传感器25位于推板6与弹簧5之间，压力传感器25对推板6受到的推力进行实时监测，推板6上对称设有连接槽26，连接块10插入在连接槽26内，连接块10上设有锁死槽27，连接槽26上端内壁上设有锁死孔28，电动锁11内锁销穿出于锁死孔28且其伸出端插入在锁死槽27内，解锁机构包括安装台101，安装台101上设有凹槽29，凹槽29下端内壁上设有活动槽30，活动槽30内滑动连接有活动销31，活动销31底端焊接有记忆合金弹簧32，记忆合金弹簧32底端焊接在活动槽30上，活动槽30内粘接连接有电热棒33，电热棒33型号为WTL-DT011，固定销7插入在凹槽29内，固定销7底端外壁上设有解锁槽34，活动销31插入在解锁槽34内，固定销7外壁上套入有顶推弹簧35，安装台101右侧粘接连接有运载器36，电热棒33电源控制端导线连接在运载器36上，且电热棒33与运载器36之间导线连接有温控开关37，温控开关37型号为KSD301，电磁锁11与电动升降杆21电源控制端导线连接在运载器36上，压力传感器25输出端导线连接在运载器36上，舱门2与箱体1之间焊接有2个合页38，箱体1底端焊接有安装架102，安装架102上设有止动孔39，止动孔39内穿出有弹簧套杆40，舱门2底端上设有止动槽41，弹簧套杆40伸出端插入在止动槽41内，弹簧套杆40插入端为坡形结构，这一设置便于对舱门2进行自动锁死，立方星9两面焊接有滑块42，滑块42上设有穿孔43，滑块42通过穿孔43滑动连接于主滑轨8上，为提高主滑轨8的硬度和减小与立方星9之间的摩擦，导轨表面经过抛光以及硬质黑色阳极氧化，箱体1上安装有观察孔板103，贯穿孔板103为硬化透明材质，便于在安装立方星9过程中对其进行观察。

在对立方星9进行部署时，地面管控人员对发射后的火箭脱离速度进行预计算，确定箱体1内的立方星9的脱离速度，以及其与预定轨道间的位置差，通过远程控制将执行信号传输给箱体1上的运载器36上，运载器36控制电动升降杆21进行运动，电动升降杆21升降端带动连接板22进行横向移动，使连接板22对弹簧5进行伸缩量调节，从而改变弹簧5对推板6的弹簧推力，位于推板6上的压力检测传感器25对推板6受到的弹簧推力进行实时检测，其将检测信号传输给运载器36上，运载器36接收压力数据后在数据库内对电动升降杆21的伸缩量进行准确调控，使推板6受到的弹簧推力值为设定式，进一步的，运载器36通过温控开关37驱动电热棒33启动，电热棒33对活动槽30内的记忆合金弹簧32进行加热处理，记忆合金弹簧32受到加热后恢复原状，其进行收缩运动，使活动销31从固定销7上的解锁槽34内滑出，固定销7在顶推弹簧35产生的弹簧推力作用下向外滑动，由于在太空中为真空状态，不存在外界阻力，因此顶推弹簧35产生的弹簧力足以将舱门2打开，舱门2在运动的过程中，位于安装架102上的弹簧套杆40插入到舱门2底端上的止动槽41内，对舱门2进行锁止，避免其晃动对立方星9部署产生影响，之后运载器36控制电磁锁11上的锁销回缩，使锁销从锁死槽27内滑出，立方星9失去固定束缚，其在弹簧5产生的弹簧推力作用下向左侧滑动，且立方星9上的滑块42滑动连接在主滑杆8上，对其运动轨迹进行限位，使其平稳的滑出，具有立方星部署器发射速度可调节的特点。

Claims (8)

1.一种基于3D打印的立方星部署器，包括箱体(1)以及装设在其上的舱门(2)，其特征在于：所述箱体(1)上端装设有顶板(3)，所述箱体(1)一侧装设有背板(4)，所述背板(4)一侧装设有伸缩机构，所述伸缩机构一侧装设有弹簧(5)，所述弹簧(5)一侧装设有推板(6)，所述箱体(1)上装设有解锁机构，所述舱门(2)上装设有固定销(7)，所述固定销(7)装设在所述解锁机构上，所述箱体(1)内对称装设有主滑轨(8)，所述主滑轨(8)上滑动连接有立方星(9)，所述立方星(9)一侧对称装设有连接块(10)，所述推板(6)上装设有连接机构，所述连接块(10)装设在所述连接机构上，所述连接机构内包括电磁锁(11)。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述箱体(1)上设有开口(12)，所述顶板(3)插设在所述开口(12)上，所述开口(12)外端面上环向设有若干个主螺纹槽(13)，所述顶板(3)上设有若干个主螺纹孔(14)，所述主螺纹槽(13)与主螺纹孔(14)内插设有主固定螺栓(15)。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述箱体(1)一侧端面上对称设有主插槽(16)，所述背板(4)上对称装设有主插块(17)，所述主插槽(16)内插设有主插块(17)，所述主插槽(16)一端内壁上设有副螺纹孔(18)，所述主插块(17)上设有副螺纹槽(19)，所述副螺纹孔(18)与副螺纹槽(19)内插设有副固定螺栓(20)。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述伸缩机构包括电动升降杆(21)，所述电动升降杆(21)装设在所述背板(4)上，所述电动升降杆(21)伸缩端装设有连接板(22)，所述弹簧(5)一侧装设在所述连接板(22)上，所述背板(4)上对称装设有副滑轨(23)，所述推板(6)与连接板(22)上对称设有滑孔(24)，所述副滑轨(23)滑动连接于所述滑孔(24)内。

5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述推板(6)上装设有压力传感器(25)，所述压力传感器(25)位于所述推板(6)与弹簧(5)之间，所述推板(6)上对称设有连接槽(26)，所述连接块(10)插设在所述连接槽(26)内，所述连接块(10)上设有锁死槽(27)，所述连接槽(26)一端内壁上设有锁死孔(28)，所述电动锁(11)内锁销贯穿于所述锁死孔(28)且其伸出端插设在所述锁死槽(27)内。

6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述解锁机构包括安装台(101)，所述安装台(101)上设有凹槽(29)，所述凹槽(29)一端内壁上设有活动槽(30)，所述活动槽(30)内滑动连接有活动销(31)，所述活动销(31)底端装设有记忆合金弹簧(32)，所述记忆合金弹簧(32)底端装设在所述活动槽(30)上，所述活动槽(30)内装设有电热棒(33)，所述固定销(7)插设在所述凹槽(29)内，所述固定销(7)底端外壁上设有解锁槽(34)，所述活动销(31)插设在所述解锁槽(34)内，所述固定销(7)上套设有顶推弹簧(35)，所述安装台(101)一侧装设有运载器(36)，所述电热棒(33)电源控制端装设在所述运载器(36)上，且电热棒(33)与运载器(36)之间装设有温控开关(37)，所述电磁锁(11)与电动升降杆(21)电源控制端装设在所述运载器(36)上，所述压力传感器(25)输出端装设在所述运载器(36)上。

7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述舱门(2)与箱体(1)之间装设有若干个合页(38)，所述箱体(1)底端装设有安装架(102)，所述安装架(102)上设有止动孔(39)，所述止动孔(39)内贯穿有弹簧套杆(40)，所述舱门(2)底端上设有止动槽(41)，所述弹簧套杆(40)伸出端插设在所述止动槽(41)内，所述弹簧套杆(40)插入端为坡形结构。

8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的立方星部署器，其特征在于：所述立方星(9)两面装设有滑块(42)，所述滑块(42)上设有穿孔(43)，所述滑块(42)通过穿孔(43)滑动连接于所述主滑轨(8)上，所述箱体(1)上装设有观察孔板(103)。

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