CN113232895B - 一种堆叠式卫星组合体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种堆叠式卫星组合体结构，具体涉及航空航天技术领域。一种堆叠式卫星组合体结构，包括卫星支架，卫星支架上设有卫星单体构，卫星单体上设有限位孔和限位凸台，位于卫星单体顶部的限位孔和限位凸台可同时卡合在另一卫星单体底部对应的限位凸台和限位孔上，每卫星单体另一对角线的外壁上设有互联立柱，互联立柱的顶部设有凹槽，互联立柱的底部设有凸起，同一纵向的所有卫星单体连接处的卫星单体侧壁上共同连接有刚性压板，每个刚性压板与对应的卫星单体之间均设有第一爆炸螺栓。采用本发明技术方案解决了现有的堆叠式卫星结构技术无法实现星间互连锁定、以及解锁分离的问题，可用于最大化利用整流罩内空间资源。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种堆叠式卫星组合体结构。
背景技术
互联网卫星系统由地面段、空间段和用户段组成。其中，地面段为信关站，实现与卫星间馈电链路的连接，终端接入鉴权、信道管理等运行控制，系统的运行管理维护，以及与互联网的接口；用户段主要由固定终端及车载、船载、机载终端组成；空间段由数百颗乃至更多的卫星组成星座，实现全球覆盖。
为了加快星座构建速度、延长全状态工作寿命、降低发射和维护成本、提高经济效益，并为未来越来越高频次的航天发射任务提供技术积累，迫切需要发展可以最大化利用整流罩内空间资源和火箭运力资源的堆叠式卫星结构技术及其星间互连锁定/解锁分离技术。
发明内容
本发明意在提供一种堆叠式卫星组合体结构，解决了现有的堆叠式卫星结构技术无法实现星间互连锁定、以及解锁分离的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种堆叠式卫星组合体结构，包括卫星支架，所述卫星支架上设有多层卫星单体组，每一层所述卫星单体组由四个卫星单体构成，每个所述卫星单体顶部和底部的同一对角线上均设有限位孔和限位凸台，位于所述卫星单体顶部的限位孔和限位凸台可同时卡合在另一所述卫星单体底部对应的限位凸台和限位孔上，每个所述卫星单体另一对角线的外壁上还设有互联立柱，所述互联立柱的顶部设有凹槽，所述互联立柱的底部设有与凹槽卡合的凸起，同一层的四个所述卫星单体通过互联立柱连接在一起，同一纵向的所有所述卫星单体连接处的卫星单体侧壁上共同连接有刚性压板，每个所述刚性压板均与对应的卫星单体之间设有第一爆炸螺栓。
技术方案的原理及效果：同一层的相邻两个卫星单体之间可利用互联立柱上的凹槽和凸起来实现两个卫星单体的连接，而上下相邻的两个卫星单体利用上层卫星单体底部的限位孔、限位凸台与下层卫星单体顶部的限位凸台、限位孔相卡合来实现上下堆叠连接，从而可合理的整流罩内的空间。同时利用刚性压板和第一爆炸螺栓将同一纵向的卫星单体连接为一个整体，有利于提高整体的稳定性，最后在分离时可借助第一爆炸螺栓实现刚性压板的与卫星单体组的分离，从而实现了卫星单体之间的锁定与解锁分离。
进一步的，所述卫星支架上方设有支撑板，所述支撑板与卫星支架之间周向分布设有四个磁流变阻尼器，所述卫星支架顶部的中心还设有与支撑板之间留有空隙的空气弹簧。
通过上述设置，在将本方案固定在固定火箭的整流罩内后，通过磁流变阻尼器和空气弹簧的配合作用，可以起到承载及主被动联合减振的目的。
进一步的，所述卫星支架内周向等距分布有四个与刚性压板相对应的预紧绞盘，每个所述预紧绞盘上均连接有紧固绳，所述紧固绳的自由端穿过同一纵向不同层卫星单体的互联立柱，所述紧固绳的自由端与同一纵向最上层卫星单体的互联立柱顶部之间连接有第二爆炸螺栓。
通过上述设置，利用紧固绳可将同一侧的所有卫星单体连接锁定，进一步提高了本方案在锁定状态下的稳定性，同时利用第二爆炸螺栓又可解锁紧固绳。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、本方案利用模块化的堆叠压紧锁紧分离结构，减少了无用空间的占用，提高了整流罩内空间的利用率。
2、本方案采用刚性的刚性压板与柔性的紧固绳混合压紧方式实现堆叠的卫星、及其整体的压紧；防止运载过程中由于振动等因素造成卫星整体纵向、横向力学破坏，减轻与运载火箭的动力耦合作用和侧向扭摆。
附图说明
图1是本发明一种堆叠式卫星组合体结构的主视图；
图2是图1中A-A的剖视图；
图3是本发明一种堆叠式卫星组合体结构的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：卫星支架1、支撑板2、卫星单体3、磁流变阻尼器4、空气弹簧5、限位孔6、限位凸台7、互联立柱8、刚性压板9、第一爆炸螺栓10、预紧绞盘11、紧固绳12、第二爆炸螺栓13。
实施例
如附图1至图3所示：一种堆叠式卫星组合体结构，包括内部中空的卫星支架1，卫星支架1的正上方设有支撑板2，支撑板2与卫星支架1之间周向分布设有四个磁流变阻尼器4，卫星支架1顶部的中心还设有与支撑板2之间留有空隙的空气弹簧5，借助四个磁流变阻尼器4和支撑板2可起到减震的作用。
支撑板2上设有多层卫星单体组，本实施例中采用五层，每一层卫星单体组均由四个卫星单体3构成，每个卫星单体3与现有技术中的卫星结构相同，每个卫星单体3顶部和底部的同一对角线上均设有限位孔6和限位凸台7，位于任一个卫星单体3顶部的限位孔6和限位凸台7可同时卡合在另一个卫星单体3底部对应的限位凸台7和限位孔6上，从而可借助限位孔6和限位凸台7实现相邻层卫星单体3的连接。每个卫星单体3另一对角线的外壁上还均设有中心开有通孔的互联立柱8，每个互联立柱8上均设有固定板，固定板与卫星单体3螺栓连接。互联立柱8的顶部设有凹槽，互联立柱8的底部设有与凹槽卡合的凸起，同一层的四个卫星单体3通过互联立柱8连接在一起。同一纵向的所有卫星单体3连接处的卫星单体3侧壁上共同连接有刚性压板9，每个刚性压板9均与对应的卫星单体3上的互联立柱8之间连接有第一爆炸螺栓10。
卫星支架1内周向等距分布有四个与刚性压板9相对应的预紧绞盘11，借助预紧绞盘11对紧固绳12施加一定的预紧力，每个预紧绞盘11上均连接有紧固绳12，紧固绳12的上端穿过同一纵向不同层卫星单体3的互联立柱8上的通孔，紧固绳12的顶部与同一纵向最上层卫星单体3的互联立柱8顶部之间连接有第二爆炸螺栓13。
本方案的安装方法：
S1、首先将卫星支架1固定在整流罩内，然后在卫星支架1上安装磁流变阻尼器4、空气弹簧5和支撑板2；
S2、将第一层卫星单体组中的四个卫星单体3以正方形的方式围合放置在支撑板2上，相邻的两个卫星单体3借助同一侧的两个互联立柱8相互连接在一起，同时相邻的两个卫星单体3放置的方向相反，例如若第一卫星单体3和第三卫星单体3是顶部朝上，而第二卫星单体3和第四卫星单体3则底部朝上。在第一层的卫星单体组安装完毕后将预紧绞盘11上的紧固绳12穿过卫星支架1、支撑板2和对应互联立柱8上的通孔。
S3、在安装第二层的卫星单体组时，同一组的四个卫星单体3的连接方法与步骤S2中连接方法相同，而第二层中任一单个卫星单体3与其正下方对应的第一层卫星单体3则利用顶部和底部的限位孔6、限位凸台7进行卡合连接，即该卫星单体3底部的限位孔6与第一层对应卫星单体3顶部的限位凸台7卡合连接，同时该卫星单体3底部的限位凸台7与第一层对应卫星单体3的限位孔6卡合连接，从而实现了相邻层间对应卫星单体3之间的连接。
S3、第三层至第五层的卫星单体组的连接方法重复步骤S3的操作即可，当第五层的卫星单体组安装完毕后，将紧固绳12的上端穿过对应的互联立柱8并与第二爆炸螺栓13连接在该互联立柱8的顶部。
S4、最后将刚性压板9放置在同一纵向所有卫星单体3互联立柱8的连接处外，同时利用第一爆炸螺栓10将刚性压板9的上下两侧与对应卫星单体3的侧壁连接起来，从而完成本组合体结构的安装，实现了。
本组合体结构的解锁方法是：本组合体结构处于固定状态时，预紧绞盘11会对紧固绳12产生预紧力而使紧固绳12对同一纵向的卫星单体3提供一个竖直方向的拉力。当需要解锁时，先启动第一爆炸螺栓10，利用第一爆炸螺栓10使刚性压板9与卫星单体3之间相分离，然后在启动第二爆炸螺栓13，此时紧固绳12与最上层卫星单体3上的互联立柱8相分离，从而解除紧固绳12对卫星单体3的竖向拉力，从而完成本组合体结构整体的解锁，此时位于最底层的卫星单体3在惯量差异(速度、加速度的差异等)的作用下相分离，从而完成每一层卫星单体3间互联立柱8的分离、以及卫星单体3间的避撞控制。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (2)
1.一种堆叠式卫星组合体结构，其特征在于：包括卫星支架，所述卫星支架上设有多层卫星单体组，每一层所述卫星单体组由四个卫星单体构成，每个所述卫星单体顶部和底部的同一对角线上均设有限位孔和限位凸台，位于所述卫星单体顶部的限位孔和限位凸台可同时卡合在另一所述卫星单体底部对应的限位凸台和限位孔上，每个所述卫星单体另一对角线的外壁上还设有互联立柱，所述互联立柱的顶部设有凹槽，所述互联立柱的底部设有与凹槽卡合的凸起，同一层的四个所述卫星单体通过互联立柱连接在一起，同一纵向的所有所述卫星单体连接处的卫星单体侧壁上共同连接有刚性压板，每个所述刚性压板均与对应的卫星单体之间设有第一爆炸螺栓；
所述卫星支架内周向等距分布有四个与刚性压板相对应的预紧绞盘，每个所述预紧绞盘上均连接有紧固绳，所述紧固绳的自由端穿过同一纵向不同层卫星单体的互联立柱，所述紧固绳的自由端与同一纵向最上层卫星单体的互联立柱顶部之间连接有第二爆炸螺栓。
2.根据权利要求1所述的一种堆叠式卫星组合体结构，其特征在于：所述卫星支架上方设有支撑板，所述支撑板与卫星支架之间周向分布设有四个磁流变阻尼器，所述卫星支架顶部的中心还设有与支撑板之间留有空隙的空气弹簧。
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