CN113955156B - 一种堆叠式卫星的星箭连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种堆叠式卫星的星箭连接装置，涉及航天技术领域。该装置包括：卫星层，所述的每一层卫星层包括2颗A构型卫星、2颗B构型卫星、第一环带和第二环带，所述的A构型卫星和B构型卫星相互交错排列，第一环带和第二环带通过爆炸螺栓A连接，第一环带和第二环带内侧设有夹块，所述的夹块用于固定A构型卫星和B构型卫星；适配器，所述的适配器设置在卫星层的下方，并通过第一环带和第二环带与卫星层连接；立柱，所述的立柱通过连接件和卫星层连接；支座，所述的支座与适配器连接，并通过爆炸螺栓B将支座与立柱固定，所述的轴贯穿立柱和支座，轴的两端设有卷簧A和卷簧B。该装置在轨释放过程中，不产生多余物，适用于低中高轨道发射。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种堆叠式卫星的星箭连接装置。
背景技术
近年来，各国大力发展各类卫星星座，如国外的Starlink、OneWeb、铱星、WorldView星座，国内的吉林一号、北斗等。卫星发射需求逐渐增多，频次逐渐增多，因此提高单次任务发射效率，降低发射成本意义深远。因此，高效可靠的星箭连接系统成为了亟待解决的问题。
目前，国内外一箭多星发射常见的星箭连接形式有分配器式、轨道分离器式和堆叠式。分配器式为多星发射提供多种形式的星箭连接接口，如SpaceX公司的Transport1任务中的上面级。分配器支持同一任务中发射多颗体积差异大的卫星，缺点是分配器重量大、所占空间大；轨道分离器式适用于形状规则的立方星，入轨后打开舱门，分离弹簧将卫星弹出。缺点是不能适用于重量体积稍大的卫星，轨道分离器也有较大重量，如美国的P-POD，日本的T-POD；堆叠式为多颗卫星上下叠放布置于整流罩中，省去了体积、质量均较大的多星分配器。如国外的Starlink星座，国内的CN 111086658A、CN 112373734A等专利中描述的。Starlink堆叠式卫星连接方式已成功在轨验证多次，其缺点是：1.星箭连接组件仅与顶层卫星相连，仅能通过要求火箭末级提供分离动作才能完成卫星组分离。2.入轨后，连接组件从星箭组合体分离，成为太空碎片，影响航天发射活动。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的缺陷，而提供一种堆叠式卫星的星箭连接装置。
本发明提供一种堆叠式卫星的星箭连接装置，该装置包括：
至少2层以上的卫星层，所述的每一层卫星层包括2颗A构型卫星、2颗B构型卫星、第一环带和第二环带，所述的A构型卫星和B构型卫星相互交错排列，第一环带和第二环带通过爆炸螺栓A连接，第一环带和第二环带内侧设有夹块，所述的夹块用于固定A构型卫星和B构型卫星；
适配器，所述的适配器设置在卫星层的下方，并通过第一环带和第二环带与卫星层连接；
立柱，所述的立柱通过连接件和卫星层连接；
支座，所述的支座与适配器连接，并通过爆炸螺栓B将支座与立柱固定，所述的轴贯穿立柱和支座，轴的两端设有卷簧A和卷簧B。
优选的是，所述的卫星层中，顶层卫星层中第一环带和第二环带的夹块上开有半V型槽，中间层和底层卫星层中的第一环带和第二环带的夹块上开有V型槽。
优选的是，所述的A构型卫星与B构型卫星外侧相邻两边分别设有半V型块。
优选的是，所述的A构型卫星与B构型卫星通过星间接触块A和星间接触块B接触。
优选的是，所述的第一环带和第二环带连接处设有收集盒A，第二环带上开有半球形槽，半球形槽内设有球垫片，爆炸螺栓A设置在半球形槽内。
优选的是，所述的适配器上设有半V型块和接触块，所述的半V型块的位置和底层卫星层中的A构型卫星、B构型卫星的半V型块相对应，接触块和星间接触块A、星间接触块B的位置相对应。
优选的是，所述的连接件包括2个复位弹簧和导向杆，所述的2个复位弹簧对称设置，导向杆设置在2个复位弹簧中间，2个复位弹簧和导向杆的一端连接立柱，另一端连接第一环带或第二环带。
优选的是，所述的支座通过螺钉组件与适配器连接。
优选的是，所述的立柱一侧设有收集盒B。
本发明的有益效果
1.本发明中星箭连接装置结构简单、质量占比小、安装方便，在一定层数内，其结构形式可以扩展。
2.本发明中星箭连接装置可用于堆叠式卫星批量发射，每层具有4颗卫星，卫星层数可以根据实际发射数量改变。
3.本发明中星箭连接装置可实现逐层分布式分离。
4.本发明中星箭连接装置在轨释放过程中，不产生多余物，适用于低中高轨道发射。
附图说明
图1为本发明所述的星箭连接装置示意图；
图2为本发明所述堆叠式卫星组单层卫星主视图；
图3为本发明所述堆叠式卫星组单层卫星左视图；
图4为本发明所述堆叠式卫星组单层卫星俯视图；
图5为本发明所述适配器示意图；
图6为本发明所述夹块示意图；
图7为本发明所述环带连接状态剖视图；
图8为本发明所述立柱支座固定状态剖视图；
图9为本发明所述星箭连接装置释放时序图；
附图中，1、A构型卫星，101、星间接触块A，2、B构型卫星，201、星间接触块B，3、立柱，4、卷簧A，5、卷簧B，6、转轴，7、支座，8、导向杆，9、复位弹簧，10、第一环带，11、第二环带，1101、半球形槽，12、夹块，1201、V型槽，1202、半V型槽，13、半V型块，14、球垫片，15、爆炸螺栓A，16、爆炸螺栓B，17、收集盒A，18、收集盒B，19、螺钉组件，20、适配器，2001、接触块，2002、防干涉槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明及其实施方式作进一步说明。
一种堆叠式卫星的星箭连接装置，如图1所示，该装置包括：
至少2层以上的卫星层，所述的每一层卫星层包括2颗A构型卫星1、2颗B构型卫星2、第一环带10和第二环带11，所述的A构型卫星1和B构型卫星2相互交错排列，第一环带10和第二环11带通过爆炸螺栓A15连接，第一环带10和第二环带11内侧设有夹块12，所述的夹块12用于固定A构型卫星1和B构型卫星2；
如图6所示，本实施方式所述的卫星层中，顶层卫星层中第一环带10和第二环带11的夹块12上开有半V型槽1202，中间层和底层卫星层中的第一环带10和第二环带12的夹块12上开有V型槽1201，用于固定相邻两层卫星。
如图2-4所示，本实施所述的A构型卫星1与B构型卫星2的上方和下方外侧相邻两边分别设有半V型块13，顶层卫星层中的半V型块13设置在半V型槽1202内；下方外侧相邻两边的半V型块与下一层卫星层中的上方外侧相邻两边的半V型块形成完整的V型块结构，该V型块设置在V型槽1201内。
本实施所述的A构型卫星1与B构型卫星2通过星间接触块A101和星间接触块B201接触。
如图7所示，本实施方式所述的第一环带10和第二环带11连接处设有收集盒A17，用于收集爆炸螺栓A15，第二环带11上开有半球形槽1101，半球形槽1101内设有球垫片14，球垫片14为标准件，爆炸螺栓A15设置在半球形槽1101内。
适配器20，如图5所示，所述的适配器20设置在卫星层的下方，并通过第一环带10和第二环带11与卫星层连接；所述的适配器20上设有半V型块13和接触块2001，所述的半V型块13的位置和底层卫星层中的A构型卫星、B构型卫星的半V型块相对应，接触块2001和星间接触块A 101、星间接触块B201的位置相对应。所述适配器20与支座7的连接处，开有防干涉槽2002，其截面形状可以是圆形、方形，可以是非等截面槽。
立柱3，如图8所示，所述的立柱3通过连接件和卫星层连接，所述的连接件包括2个复位弹簧9和导向杆8，所述的2个复位弹簧9对称设置，导向杆8设置在2个复位弹簧9中间，2个复位弹簧9和导向杆8的一端连接立柱3，另一端连接第一环带10或第二环带11。
支座7，所述的支座7通过螺钉组件19与适配器0连接，并通过爆炸螺栓B16将支座7与立柱3固定，所述的立柱3一侧分半设有收集盒B18，用于收集爆炸螺栓B16，所述的轴6贯穿立柱3和支座7，轴6的两端设有卷簧A4和卷簧B5。
本实施方式所述星箭连接结构中，卫星层数大于等于2层，立柱3的长度和导向杆8、复位弹簧9、第一环带10、第二环带11的数量根据层数相应增加或减少。
如图9所示，本实施方式所述的星箭连接装置入轨释放时，t0时刻中心机程序控制爆炸螺栓A15起爆，复位弹簧9将第一环带10和第二环带11拉向立柱3，导向杆8为第一环带10和第二环带11的运动提供导向作用。夹块12，球垫片14，收集盒A与第一环带10和第二环带11一同运动；t1时刻中心机程序控制爆炸螺栓B16起爆，在卷簧A4和卷簧B5恢复力矩的驱动下，立柱3向外侧翻转。立柱3以转轴6为转动中心进行向外侧翻转。支座7由螺钉组件19固定在适配器20上保持不动；t2时刻为星箭连接装置释放完成状态，A构型卫星1，B构型卫星2，适配器20三者间没有连接，最下层的导向杆8进入适配器20上的防干涉槽2002区域中。
Claims (4)
1.一种堆叠式卫星的星箭连接装置，其特征在于，该装置包括：
至少2层以上的卫星层，每一层卫星层包括2颗A构型卫星、2颗B构型卫星、第一环带和第二环带，所述的A构型卫星和B构型卫星相互交错排列，第一环带和第二环带通过爆炸螺栓A连接， 第一环带和第二环带内侧设有夹块，所述的夹块用于固定A构型卫星和B构型卫星；
适配器，所述的适配器设置在卫星层的下方，并通过第一环带和第二环带与卫星层连接；
立柱，所述的立柱通过连接件和卫星层连接；
支座，所述的支座与适配器连接，并通过爆炸螺栓B将支座与立柱固定，转轴贯穿立柱和支座，转轴的两端设有卷簧A和卷簧B；
所述的卫星层中，顶层卫星层中第一环带和第二环带的夹块上开有半V型槽，中间层和底层卫星层中的第一环带和第二环带的夹块上开有V型槽；
所述的A构型卫星与B构型卫星外侧相邻两边分别设有半V型块；
所述的A构型卫星与B构型卫星通过星间接触块A和星间接触块B接触；
所述的适配器上设有半V型块和接触块，所述的半V型块的位置和底层卫星层中的A构型卫星、B构型卫星的半V型块相对应，接触块和星间接触块A、星间接触块B的位置相对应；
所述的连接件包括2个复位弹簧和导向杆，所述的2个复位弹簧对称设置，导向杆设置在2个复位弹簧中间，2个复位弹簧和导向杆的一端连接立柱，另一端连接第一环带或第二环带。
2.根据权利要求1所述的一种堆叠式卫星的星箭连接装置，其特征在于，所述的第一环带和第二环带连接处设有收集盒A，第二环带上开有半球形槽，半球形槽内设有球垫片， 爆炸螺栓A设置在半球形槽内。
3.根据权利要求1所述的一种堆叠式卫星的星箭连接装置，其特征在于，所述的支座通过螺钉组件与适配器连接。
4.根据权利要求1所述的一种堆叠式卫星的星箭连接装置，其特征在于，所述的立柱一侧设有收集盒B 。
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