CN115057012B - 一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构 - Google Patents

Abstract

公开了一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构，包括：发射箱（100），其包括：上盖板（101），下盖（103），导轨支架（102），N个下托板（301）和N‑1个上托板（302）；上盖锁闭解锁机构（500）；设置在上托板（302）与其上的下托板（301）之间的N‑1组星间锁闭解锁机构（200）；设置在下托板（301）与其下的上托板（302）及下盖（103）之间的N组卫星弹射机构（300）；每一组卫星弹射机构（300）被配置为：在其上的卫星组件（400）之上的上托板（302）或上盖板（101）解锁后，通过抬升该下托板（301）将该卫星组件（400）弹射出去；每一组星间锁闭解锁机构（200）被配置为：在其上的下托板（301）由卫星弹射机构（300）抬升之后，解锁其下的上托板（302）。

Description

一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构。

背景技术

随着航天技术的高速发展，我国卫星发射频率越来越高，卫星发射数量不断增加。卫星发射需要由卫星锁闭解锁及弹射机构来完成。传统的卫星锁闭解锁及弹射机构通常仅适用于单个卫星的发射，而不适用于多个卫星的链式弹射。

因此，本领域中需要一种适用于多个卫星的链式弹射的锁闭解锁和弹射机构。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构，包括：

发射箱100，其包括：上盖板101，下盖103，上下两端分别与上盖板101和下盖103连接的导轨支架102，沿导轨支架102纵向设置的N个下托板301和N-1个上托板302，其中N为正整数；

上盖锁闭解锁机构500，其用于锁闭和解锁所述上盖板(101)；

N-1组星间锁闭解锁机构200；

N组卫星弹射机构300；

其中，在所述N个下托板301与N-1个上托板302及上盖板101之间能够分别设置N个卫星组件400；

所述N组卫星弹射机构300分别设置在所述N个下托板301与其下的N-1个上托板302及下盖103之间；

所述N-1组星间锁闭解锁机构200分别设置在所述N-1个上托板302与其上的N-1个下托板301之间；

所述N组卫星弹射机构300中的每一组卫星弹射机构300被配置为：在其上的下托板301上的卫星组件400之上的上托板302或上盖板101解锁后，通过抬升该下托板301将该卫星组件400弹射出去；以及

所述N-1组星间锁闭解锁机构200中的每一组星间锁闭解锁机构200被配置为：在其上的下托板301由卫星弹射机构300抬升之后，解锁其下的上托板302，使得该上托板302之下的卫星组件400能够由该卫星组件400的下托板301之下的卫星弹射机构300弹射出去。

根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构依靠机械结构来实现锁闭解锁和弹射功能，结构简单，可靠性高，解锁拔销/插销力大，拔销/插销行程大小可调节，弹射力可以通过调整拉簧的钢丝直径、弹簧直径、材料弹性模量进行控制和调整。 整个机构工作平稳，无冲击。而且每两个卫星的弹射间隔时间可以通过调整拉杆的长度来适当调整，从而确保每颗卫星的弹射安全，避免卫星之间的相互碰撞，适合多个卫星的链式弹射。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构的示意性透视图。

图2示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构中的卫星弹射机构的局部示意性透视图。

图3示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构中的卫星弹射机构的局部示意性透视图和剖视图。

图4示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构中的卫星弹射机构中的拉杆和锁销的示意性透视图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中的用语 “连接”、“相连”等类似术语通常包括机械连接，且通常既可以包括直接连接，也包括经由其他部件的间接连通或连接。本说明书中的用语“第一”、“第二”等仅用于区分同类的不同部件，而不表示在重要性、结构、功能等方面的任何顺序。

现参照图1，其示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构的示意性透视图。

如图1所示，根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构10包括：

发射箱100，其包括：上盖板101，下盖103，上下两端分别与上盖板101和下盖103连接的导轨支架102，沿导轨支架102纵向设置的N个下托板301和N-1个上托板302，其中N为正整数；

上盖锁闭解锁机构500，其用于锁闭和解锁所述上盖板(101)；

N-1组星间锁闭解锁机构200；

N组卫星弹射机构300；

其中，在所述N个下托板301与N-1个上托板302及上盖板101之间能够分别设置N个卫星组件400；

所述N组卫星弹射机构300分别设置在所述N个下托板301与其下的N-1个上托板302及下盖103之间；

所述N-1组星间锁闭解锁机构200分别设置在所述N-1个上托板302与其上的N-1个下托板301之间；

所述N组卫星弹射机构300中的每一组卫星弹射机构300被配置为：在其上的卫星组件400之上的上托板302或上盖板101解锁后，通过抬升该下托板301将该卫星组件400弹射出去；以及

所述N-1组星间锁闭解锁机构200中的每一组星间锁闭解锁机构200被配置为：在其上的下托板301由卫星弹射机构300抬升之后，解锁其下的上托板302，使得该上托板302之下的卫星组件400能够由该卫星组件400的下托板301之下的卫星弹射机构300弹射出去。

所述发射箱100例如可以是如图1中所示的长方体结构，其可由上盖板101、下盖103和导轨支架102围合而成。

所述导轨支架102的上下两端分别与上盖板101，下盖103连接，形成支撑架，其余组件全部直接或间接固定在这个支撑架上。导轨支架102的一个功能是导向，导轨支架的内侧可设有导轨，确保卫星组件400在发射箱内具有正确的位置和姿态，并对卫星组件400起到保护、支撑作用，使得卫星组件400弹出时沿着轨道面顺畅地弹出。

所述上盖板101可以由上盖锁闭解锁机构500锁定和解锁。所述上盖板101例如可通过带扭簧的铰链固定在导轨支架102上，且由上盖锁闭解锁机构500锁定。当上盖锁闭解锁机构500解锁后，上盖板101可以在扭簧的作用下自动弹开，例如弹开120度。

所述上盖锁闭解锁机构500位上盖板101与导轨支架102之间。发射前该机构锁闭，确保卫星组件400在发射箱100内得到定位和保护。在接到弹射指令后，上盖锁闭解锁机构500解锁，释放上盖板101，上盖板101打开，第一颗卫星组件400被释放。

所述上盖锁闭解锁机构500例如可包括：固定在上盖板101上的锁扣，其端部可设有锁孔，固定在导轨支架102上的支座，其内部可设有供锁扣进出的支座孔以及供锁销滑动的导向孔，在导向孔中滑动从而在锁扣的锁孔中插销和拔销的锁销，以及固定在导轨支架102上用于驱动锁销滑动的电机（及其控制器）和螺纹传动机构等。

所述下托板301可安装在每颗卫星组件400的下部，用于支撑、导向和弹射卫星组件400。所述上托板302可安装在每颗卫星组件400的上部，用于固定、导向和锁闭解锁卫星组件400。

每一对下托板301和上托板302之间可设置有一个卫星组件400，第一个卫星组件400之上没有上托板，由上盖板101代替。这样，N个下托板301与N-1个上托板302及上盖板101之间可分别设置有N个卫星组件400，由上到下分为N级。例如，图1中示出了4级卫星组件400，4个下托板301，3个上托板302。

在每一级卫星组件400的下托板301与下一级的上托板302之间，以及在最后一级的下托板301与下盖103之间，可设置有一组卫星弹射机构300，用于通过弹射本级的下托板301来弹射本级的卫星组件400。这样，对于包含N级卫星组件400的发射箱，有N组卫星弹射机构300，例如，图1所示的发射箱包括4组卫星弹射机构300。

在每一级卫星组件400的下托板301与下一级的上托板302之间，可设置有一组星间锁闭解锁机构200，用于通过锁闭和解锁该下一级的下托板301来锁闭和解锁该下一级的卫星组件400。这样，对于包含N级卫星组件400的发射箱，有N-1组星间锁闭解锁机构200，例如，图1所示的发射箱包括3组星间锁闭解锁机构200。

在一些实施例中，每一组卫星弹射机构（300）包括两个卫星弹射机构300，对称设置在导轨支架102的左右两侧；每一组星间锁闭解锁机构200包括两个星间锁闭解锁机构200，对称设置在导轨支架102的前后两侧。

现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构10中的卫星弹射机构300的局部示意性透视图。

如图2所示，根据本发明的实施例的卫星弹射机构300包括：

第一支座305，其固定在下托板301上；

第二支座309，其固定在上托板302或下盖103上；

四个撑杆303，其中第一撑杆303和第二撑杆303的第一端枢转连接在第一支座305上，第三撑杆303和第四撑杆303的第一端枢转连接在第二支座309上，第一撑杆303和第三撑杆303的第二端通过第一销轴306相互枢转连接，第二撑杆303和第四撑杆303的第二端通过第二销轴308相互枢转连接；

一个或两个拉簧304，其两端分别连接在第一销轴306和第二销轴308上，且在所述卫星弹射机构300未弹射时处于拉伸状态。

由于卫星弹射机构300位于相邻的两级卫星组件400之间，以及最后一级卫星组件400与下盖103之间，因此第一支座305固定在本级卫星组件400的下托板301上，而第二支座309固定在下一级卫星组件400的上托板302或下盖103上。

所述四个撑杆303中的每个撑杆303的一端与第一支座305或第二支座309例如通过销轴枢转连接，另一端通过第一销轴306或第二销轴308相互枢转连接，且拉簧304的两端分别连接第一销轴306和第二销轴308上，例如两个拉簧304的两端分别挂在第一销轴306和第二销轴308两端的孔中，并处于拉伸状态，这样，就会通过第一销轴306和第二销轴308向四个撑杆303的施加向中间折叠、纵向张开的力，即使得第一支座305和下托板301远离第二支座309和下一级的上托板302或下盖103的力。这样，当本级卫星组件400已由本级卫星组件400和上一级卫星组件400之间的星间锁闭解锁机构200解锁，从而本级卫星组件400的上托板302能够向上移动，或者对于第一级卫星组件400来说，由上盖锁闭解锁机构500解锁从而上盖板101打开，此时，本级卫星组件400的下托板301以及本级卫星组件400及其上托板302就会在拉簧304和四个撑杆303的驱动下向上弹开，从而将本级卫星组件400弹射出去。

以上参照图2描述了根据本发明的实施例的卫星弹射机构300，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，卫星弹射机构300可以具有其他结构。

现参照图3，其示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构10中的卫星弹射机构200的局部示意性透视图和剖视图；以及图4，其示出了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构10中的卫星弹射机构200中的拉杆202和锁销203的示意性透视图。

如图3、4所示，根据本发明的实施例的星间锁闭解锁机构200包括：

第三支座201，其固定在上托板302上，且其内部具有垂直导向孔和水平导向孔；

拉杆202，其固定在下托板301上，并位于第三支座201的垂直导向孔中；

锁销203，其位于第三支座201的水平导向孔中，且第一端具有锁闭孔，所述拉杆202能够插入该锁闭孔中，使得锁销203的第二端插入导杆205上部的销孔中；

第一压簧204，其空套在锁销203上，一端顶在第三支座201的水平导向孔内表面的台阶面上，另一端顶在锁销203外表面端部的台阶面上，使得当拉杆202随着下托板301向上移动而拔出锁销203的锁闭孔后，由第一压簧204推动锁销203的第二端从导杆205上部的销孔拔出；

导杆205，其下端固定在下一级卫星组件400的上托板302或下盖103上，上端插入第三支座201的孔中，且其上部具有所述销孔；

第二压簧206，其空套在导杆205上，下端抵在导杆205表面的台阶面上，上端抵在第三支座201的底面上，使得当锁销203在第一压簧204作用下从导杆205上部的销孔拔出时，第二压簧206的上端通过第三支座201，依次推动上托板302、下托板301及上一级卫星弹射机构300弹出，并为本级卫星弹射做好准备。

这样，随着上一级卫星组件400的下托板301被本级和上一级之间的卫星弹射机构300向上弹起，与该下托板301连接的拉杆202随之抬起，从锁销203的锁闭孔中拔出，从而锁销203在第一压簧204的作用下水平移动，其端部从导杆205上部的销孔中拔出，使得第三支座201及其连接的本级的上托板302从导杆205解锁，这样，在第二压簧206的作用下，第三支座201、本级的上托板302、上一级的下托板301及卫星弹射机构300均向上弹出。由于本级的上托板302已从导杆205解锁并向上弹出，本级的卫星组件400就解除了锁定，从而本级的卫星组件400下方的卫星弹射机构300就可以发挥作用，进而将本级的卫星组件400弹射出去。

由于整个解锁过程是通过抬起拉杆202的开始的，因此可以通过调整拉杆202的长度来适当调整相邻两个卫星组件400的弹射间隔时间，即拉杆202的长度越大，则在上一级卫星组件400弹出之后，本级的卫星组件400越晚解锁和弹出。

以上参照附图3、4描述了根据本发明的实施例的星间锁闭解锁机构200，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，星间锁闭解锁机构200可以具有其他结构。

根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构10的工作过程可如下所述：

第一颗卫星的锁闭解锁由上盖锁闭解锁机构500完成。其余卫星的锁闭解锁均由星间锁闭解锁机构200完成。

第一颗卫星的弹射：在上盖锁闭解锁机构500解锁后，第一颗卫星的卫星弹射机构300在两个拉簧304的拉力作用下，通过第一销轴306和第二销轴308拉动撑杆303一端向内移动，这时，由于上托板302被第二颗卫星的星间锁闭检索机构200锁定，装在上托板302上的第二支座309固定不动，在力的作用下迫使第一支座305带动下托板301向上移动，下托板301推动第一颗卫星弹出。

第二颗卫星的弹射：在第一颗卫星弹射后，第二颗卫星上部的星间锁闭解锁机构200开始工作：安装在第一颗卫星底部的下托板301在向上移动时，带动拉杆202向上移动，当拉杆202向上拔出锁销203的锁闭孔后，在第一压簧204的作用下，使锁销203拔出导杆205上部的销孔，通过导杆205使第二颗卫星上部的上托板302的锁紧状态解除，从而解除对第二颗卫星的锁闭状态。这样，在第二压簧206的作用下，第二颗卫星上部的上托板302带动第一颗卫星下部的下托板301弹出。同时第二颗卫星在其下部的卫星弹射机构300 作用下，推动第二颗卫星下部的下托板301带动第二颗卫星弹出。

第三颗卫星的弹射：在第二颗卫星弹出后，第三颗卫星上部的星间锁闭解锁机构200开始工作：安装在第二颗卫星底部的下托板301带动拉杆202向上抽出，当拉杆202向上拔出锁销203的锁闭孔后，在第一压簧204的作用下，使锁销203拔出导杆205上部的销孔，通过导杆205使第三颗卫星上部的上托板302的锁紧状态解除。这样，在第二压簧206作用下，使第三颗卫星上部的第三支座201、上托板302带动第二颗卫星下部的下托板301弹出。同时第三颗卫星在其下部的卫星弹射机构300 作用下，推动第三颗卫星下部的下托板301带动第三颗卫星弹出。

其余卫星的解锁、弹射动作同上，依次类推，直到N颗卫星全部解锁、弹出。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构，应指出的是，以上描述和图示仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该装置可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。例如，每个部件的形状和结构都可以与所描述和图示的不同，且各部件之间的位置和连接关系也可以与所描述和图示的不同，等等。所有这些变化都处于本发明的精神和范围之内。

根据本发明的实施例的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构依靠机械结构来实现锁闭解锁和弹射功能，结构简单，可靠性高，解锁拔销/插销力大，拔销/插销行程大小可调节，弹射力可以通过调整拉簧的钢丝直径、弹簧直径、材料弹性模量进行控制和调整。 整个机构工作平稳，无冲击。而且每两个卫星的弹射间隔时间可以通过调整拉杆的长度来适当调整，从而确保每颗卫星的弹射安全，避免卫星之间的相互碰撞，适合多个卫星的链式弹射。

虽然本发明已经通过实施例披露如上，但本发明并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种变动与修改，均应纳入本发明的保护范围，本发明的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。

Claims (2)

1.一种多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构，包括：

发射箱（100），其包括：上盖板（101），下盖（103），上下两端分别与上盖板（101）和下盖（103）连接的导轨支架（102），沿导轨支架（102）纵向设置的N个下托板（301）和N-1个上托板（302），其中N为正整数；

上盖锁闭解锁机构（500），其用于锁闭和解锁所述上盖板(101)；

N-1组星间锁闭解锁机构（200）；

N组卫星弹射机构（300）；

其中，在所述N个下托板（301）与N-1个上托板（302）及上盖板（101）之间能够分别设置N个卫星组件（400）；

所述N组卫星弹射机构（300）分别设置在所述N个下托板（301）与其下的N-1个上托板（302）及下盖（103）之间；

所述N-1组星间锁闭解锁机构（200）分别设置在所述N-1个上托板（302）与其上的N-1个下托板（301）之间；

所述N组卫星弹射机构（300）中的每一组卫星弹射机构（300）被配置为：在其上的卫星组件（400）之上的上托板（302）或上盖板（101）解锁后，通过抬升该下托板（301）将该卫星组件（400）弹射出去；

所述N-1组星间锁闭解锁机构（200）中的每一组星间锁闭解锁机构（200）被配置为：在其上的下托板（301）由卫星弹射机构（300）抬升之后，解锁其下的上托板（302），使得该上托板（302）之下的卫星组件（400）能够由该卫星组件（400）的下托板（301）之下的卫星弹射机构（300）弹射出去；

所述N组卫星弹射机构（300）中的每一组卫星弹射机构（300）包括两个卫星弹射机构（300），对称设置在导轨支架（102）的左右两侧；

所述N-1组星间锁闭解锁机构（200）中的每一组星间锁闭解锁机构（200）包括两个星间锁闭解锁机构（200），对称设置在导轨支架（102）的前后两侧；

且其中，每个所述星间锁闭解锁机构（200）包括：

第三支座（201），其固定在上托板（302）上，且其内部具有垂直导向孔和水平导向孔；

拉杆（202），其固定在下托板（301）上，并位于第三支座（201）的垂直导向孔中；

锁销（203），其位于第三支座（201）的水平导向孔中，且第一端具有锁闭孔，所述拉杆（202）能够插入该锁闭孔中，使得锁销（203）的第二端插入导杆（205）上部的销孔中；

第一压簧（204），其空套在锁销（203）上，一端顶在第三支座（201）的水平导向孔内表面的台阶面上，另一端顶在锁销（203）外表面端部的台阶面上，使得当拉杆（202）随着下托板（301）向上移动而拔出锁销（203）的锁闭孔后，由第一压簧（204）推动锁销（203）的第二端从导杆（205）上部的销孔拔出；

导杆（205），其下端固定在下一级卫星组件（400）的上托板（302）或下盖（103）上，上端插入第三支座（201）的孔中，且其上部具有所述销孔；以及

第二压簧（206），其空套在导杆（205）上，下端抵在导杆205表面的台阶面上，上端抵在第三支座（201）的底面上，使得当锁销（203）在第一压簧（204）作用下从导杆（205）上部的销孔拔出时，第二压簧（206）的上端通过第三支座（201），依次推动上托板（302）、下托板（301）及上一级卫星弹射机构300弹出，并为本级卫星弹射做好准备。

2.根据权利要求1所述的多卫星链式发射锁闭解锁和弹射机构，其中，每个所述卫星弹射机构（300）包括：

第一支座（305），其固定在下托板（301）上；

第二支座（309），其固定在上托板（302）或下盖（103）上；

四个撑杆（303），其中第一撑杆（303）和第二撑杆（303）的第一端枢转连接在第一支座（305）上，第三撑杆（303）和第四撑杆（303）的第一端枢转连接在第二支座（309）上，第一撑杆（303）和第三撑杆（303）的第二端通过第一销轴（306）相互枢转连接，第二撑杆（303）和第四撑杆（303）的第二端通过第二销轴（308）相互枢转连接；

一个或两个拉簧（304），其两端分别连接在第一销轴（306）和第二销轴（308）上，且在所述卫星弹射机构（300）未弹射时处于拉伸状态。

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