CN115258195A - 一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，包括：主体部件和多个折叠组。折叠组件具有固定板和活动板，各折叠组件的固定板连接于主体部件，各折叠组件的活动板分别可活动地连接于相应的固定板，活动板上安装卫星。折叠组件具有展开状态和折叠状态，在展开状态下，活动板带动卫星翻转至远离主体部件，在折叠状态下，活动板回折至主体部件。本申请的可展开机构在火箭正常飞行时处于折叠，压缩每一颗卫星占用空间，在卫星分离前展开，保证每颗卫星的分离包络不受干涉。可展开机构能够满足单发火箭发射多个不同规格微小卫星的需求，在保证每颗卫星分离包络的同时，尽可能提升搭载卫星数量、提高整流罩内空间利用率，降低发射成本。

Description

一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构

技术领域

本发明涉及卫星发射技术领域，尤其涉及一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构。

背景技术

近年来，国内多家航天单位推出了星座类卫星发射计划。这些计划一般要求发射多颗微小卫星组成卫星网络，功能涵盖通信、遥感、科研等。同时，伴随着我国航天发射技术的发展，卫星发射的门槛逐渐降低，越来越多的非传统航天单位希望发射自己定制的卫星，对于低成本商业航天发射业务的需求与日俱增。为了适应上述趋势，多个航天单位推出了一箭多星发射模式，这种发射模式使用一发火箭发射多颗相同或不同规格的卫星。目前的一箭多星发射任务多采用固定式卫星释放机构。这些机构为了保证每一颗卫星的分离包络，必须在卫星之间设置较大的空间，降低了整流罩内空间利用率，增加了发射成本。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构。

本申请提供如下技术方案：

一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，包括：

主体部件；

多个折叠组件，所述折叠组件具有固定板和活动板，各所述折叠组件的固定板连接于所述主体部件，各所述折叠组件的活动板分别可活动地连接于相应的固定板，所述活动板上安装卫星；

所述折叠组件具有展开状态和折叠状态，在所述展开状态下，所述活动板带动卫星翻转至远离所述主体部件，在所述折叠状态下，所述活动板回折至靠近所述主体部件。

可选的，各所述折叠组件沿所述主体部件的长度方向和/或圆周方向依次分布设置。

可选的，在沿所述主体部件圆周方向上相邻的两个折叠组件的固定板之间形成容纳空间；

在所述折叠状态下，卫星容纳于所述容纳空间；

在所述展开状态下，所述活动板带动卫星翻转至伸出所述容纳空间。

可选的，所述固定板一端固定连接于所述主体部件；

所述活动板通过铰链连接于所述固定板的另一端；

在所述折叠状态下，所述活动板和所述固定板贴合，卫星位于所述活动板背离所述固定板的一侧。

可选的，在沿垂直所述主体部件的长度方向上，所述活动板的长度小于所述固定板的长度。

可选的，所述活动板具有主板体和连接于主板体端部的倾斜板体，所述倾斜板体和所述固定板通过铰链连接；

在所述折叠状态下，所述主板体和所述固定板相贴合，所述倾斜板体向所述固定板一端倾斜。

可选的，还包括锁定机构，所述锁定机构用于锁定或释放所述固定板和活动板。

可选的，所述锁定机构包括压杆，所述压杆具有锁定状态和解锁状态；

在所述锁定状态下，所述压杆位于所述固定板沿厚度方向的一侧，以压紧所述活动板，使得所述活动板保持折叠状态，在所述解锁状态下，所述压杆远离所述固定板，所述活动板被释放。

可选的，所述锁定机构包括驱动部和连接部，所述驱动部连接于所述固定板，所述连接部沿所述固定板的厚度方向延伸，且所述连接部分别连接所述驱动部和所述压杆；

所述驱动部能驱动所述连接部沿平行于所述固定板的方向移动，以调节所述压杆的状态。

可选的，所述固定板和所述活动板之间设置有展开部件；

所述展开部件用于驱动所述活动板转动至展开状态或折叠状态。

可选的，所述展开部件包括电机或形状记忆合金。

通过采用上述技术方案，使得本申请具有如下有益效果：

本申请的可展开机构在火箭正常飞行时处于折叠，压缩每一颗卫星占用空间。在卫星分离前展开，保证每颗卫星的分离包络不受干涉。可展开机构能够满足单发火箭发射多个不同规格微小卫星的需求，在保证每颗卫星分离包络的同时，尽可能提升搭载卫星数量、提高整流罩内空间利用率，降低发射成本。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的立体结构示意图；

图2示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的俯视图；

图3示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的一折叠组件处于展开状态的示意图；

图4示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的一折叠组件处于展开状态的俯视示意图；

图5示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的折叠组件的局部结构示意图；

图6示出本申请实施例提供的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构的锁定机构和折叠组件的配合结构示意图。

图中：1、主体部件；2、折叠组件；21、固定板；22、活动板；22a、主板体；22b、倾斜板体；3、锁定机构；31、压杆；32、驱动部；33、连接部；4、卫星；5、有效载荷支架；6、整流罩。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、 “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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图6所示，本申请实施例提供一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，包括：主体部件1和多个折叠组件2。折叠组件2具有固定板21和活动板22，各所述折叠组件2的固定板21连接于所述主体部件1，各所述折叠组件2的活动板22分别可活动地连接于相应的固定板21，所述活动板22上安装卫星4。所述折叠组件2具有展开状态和折叠状态，在所述展开状态下，所述活动板22带动卫星4翻转至远离所述主体部件1，在所述折叠状态下，所述活动板22回折至靠近所述主体部件1。

为了尽可能提升整流罩6内空间利用率、节约运力、降低发射成本，一箭多星发射，卫星分离机构有必要在保证每颗卫星4分离释放包络的同时，尽可能提升发射卫星4的数量。本发明针对商业航天多星发射业务的需求，设计的可展开机构在火箭正常飞行时处于折叠，压缩每一颗卫星4占用空间。在卫星4分离前展开，保证每颗卫星4的分离包络不受干涉。同时，活动板上可适配不同规格的卫星4以及不同种类的星箭分离装置，具有结构简单，空间利用效率高，适配性好的特点。

本申请的可展开机构能够满足单发火箭发射多个不同规格微小卫星4的需求，在保证每颗卫星4分离包络的同时，尽可能提升搭载卫星4数量、提高整流罩6内空间利用率，降低发射成本。

参见图1和图2所示，在一种可能的实施方案中，各所述折叠组件2可以沿所述主体部件1的长度方向依次分布设置，或者各所述折叠组件2还可以是沿所述主体部件1的圆周方向依次分布设置。再或者，折叠组件2可以既沿主体部件1的长度方向又沿主体部件1的圆周方向分布设置，充分利用整流罩6内的空间。例如参见图1所示，可展开机构可以装入36颗卫星4。

主体部件1的端部连接于有效载荷支架5。活动板上设置有机械接口，可适配不同规格的分离螺母、包带、分离弹簧等星箭连接分离装置，活动板与卫星4之间通过上述连接分离装置进行连接，可连接不同规格的卫星4。星箭连接分离装置是本领域成熟技术，本申请在此不再赘述。

在一种可能的实施方案中，参见图2所示，在多个折叠组件2沿所述主体部件1的圆周方向依次分布设置时，在沿所述主体部件1圆周方向上相邻的两个折叠组件2的固定板21之间形成容纳空间。在所述折叠状态下，卫星4容纳于所述容纳空间，充分利用了固定板21之间形成的空间。参见图3和图4所示，在所述展开状态下，所述活动板22带动卫星4翻转至伸出所述容纳空间，方便卫星4与活动板22相分离，避免与其他卫星4发生碰撞。

在火箭正常飞行时，折叠组件2处于折叠状态，在压缩单个卫星4所需空间的同时，尽可能提高整流罩6内空间利用率。在卫星4分离前，由于已抛整流罩6，此时的折叠组件2不受整流罩6包络的空间限制，可以突破整流罩6包络，向外展开较大空间，优化卫星4分离环境，降低碰撞可能性。

固定板21与主体部件1的连接位置可调节，例如，固定板21在主体部件1的圆周方向的安装位置可调节。示例性的，主体部件1沿周向设置多个安装座，固定部可选择的地连接于任一所述安装座上，从而可调节相邻两个固定板21之间的距离，改变两个固定板21的之间的容纳空间，以适应不同规格的卫星4包络。

在一种可能的实施方案中，所述固定板21一端固定连接于所述主体部件1，所述活动板22通过铰链连接于所述固定板21的另一端。在所述折叠状态下，所述活动板22和所述固定板21贴合，卫星4位于所述活动板22背离所述固定板21的一侧。

该实施方案中，在折叠状态下，活动板22和固定板21相贴合，占用相邻固定板21之间的距离很小，卫星4更多的容纳空间。

其中，在沿垂直所述主体部件1的长度方向上，所述活动板22的长度小于所述固定板21的长度。相邻的两个折叠组件2的固定板21之间形成的卫星4容纳空间内，卫星4容纳空间靠近主体部件1的一侧空间小，远离主体部件1一侧空间大，活动板22连接于固定板21远离主体部件1的一端，如此，在活动板22处于折叠状态时，安装于活动板22上的卫星4位于卫星4容纳空间的较大空间的一侧，卫星4不会和相邻的固定板21发生碰撞干涉。

在一种可能的实施方案中，参见图5所示，所述活动板22具有主板体22a和连接于主板体22a端部的倾斜板体22b，所述倾斜板体22b和所述固定板21通过铰链连接。在所述折叠状态下，所述主板体22a和所述固定板21相贴合，所述倾斜板体22b向所述固定板21一端倾斜。

该实施方案中，为了防止活动板22在旋转至快贴合固定板21时，活动板22和固定板21在连接的部位发生干涉，使得两者无法贴合。本申请实施中，在主板体22a端部设计了倾斜板体22b，使得活动板22能够旋转至使得主本体和固定板21相贴合。

在一种可能的实施方案中，参见图6所示，可展开机构还包括锁定机构3，所述锁定机构3用于锁定或释放所述固定板21和活动板22。

通过锁定机构锁定固定板21和活动板22，防止活动板22摆动，提高了安全性。

在一种可能的实施方案中，参见图6所示，所述锁定机构3包括压杆31，所述压杆31具有锁定状态和解锁状态。在所述锁定状态下，所述压杆31位于所述固定板21沿厚度方向的一侧，以压紧所述活动板22，使得所述活动板22保持折叠状态，在所述解锁状态下，所述压杆31远离所述固定板21，所述活动板22被释放。

具体的，所述锁定机构3包括驱动部32和连接部33，所述驱动部32连接于所述固定板21，所述连接部33沿所述固定板的厚度方向延伸，且所述连接部33分别连接所述驱动部32和所述压杆31。所述驱动部32能驱动所述连接部33沿平行于所述固定板21的方向移动，以调节所述压杆31的状态。例如，驱动部32可驱动所述连接部33沿所述主体部件1的长度方向移动。

可选的，所述固定板21和所述活动板22之间设置有展开部件（未图示），所述展开部件用于驱动所述活动板22转动至展开状态或折叠状态。其中，所述展开部件可以包括电机，电机驱动活动板22转动。例如，在固定板21上设置电机，活动板22固定连接有转轴，转轴可转动地连接固定板21，电机和转轴传动连接（如通过齿轮驱动）驱动转轴转动，带动活动板22翻转。再者，展开部件也可以为形状记忆合金。在发射人造卫星4之前，将形状记忆合金折叠起来装进固定板21和活动板22之间，火箭升空把人造卫星4送到预定轨道后，只需加温或其他处理，折叠的形状记忆合金因具有“记忆”功能而自然展开，恢复形状，在这个过程中，形状记忆金属驱动活动板22翻转至展开状态。

驱动部32可以为电动伸缩结构。驱动部32也可以包括电磁铁，正常飞行时，压杆31卡住活动板22，限制活动板22绕铰链转动。折叠组件2展开前，电磁铁通电，排斥压杆31沿主体部件1轴向向上顶出一定距离，解除对活动板22旋转的限制。随后，活动板22在展开部件的作用下，绕铰链旋转一定角度，完成展开。

在卫星4分离后，展开部件可沿相反方向旋转活动板22，使其回到折叠状态，防止与后续分离卫星4产生碰撞。随后，锁定机构3可再次将活动板22锁定，防止其意外展开。锁定机构3可以采用任何可行的结构，本申请对其结构原理不做限定。

在释放卫星4前，箭上控制系统向锁定机构3发出信号，锁定机构3解除活动板22与固定板21之间的锁定，使活动板22绕铰链旋转一定角度，将卫星4展开至释放位置，使其远离其它未释放卫星4以及箭上设备，提升卫星4的安全分离包络，降低碰撞风险。待折叠组件2展开到位后，箭上控制系统向活动板22与卫星4之间的分离螺母、包带等连接分离装置发出解锁信号，解除活动板22与卫星4间的连接，使卫星4能够正常分离。

与现有的多星释放机构相比，本发明的优点在于：

在火箭正常飞行时处于折叠状态，使卫星4密集排布。卫星4释放前，折叠组件2展开，使卫星4远离箭体。在保证卫星4分离包络，降低卫星4碰撞风险的同时，压缩了单个卫星4占用的空间，提升了整流罩6内空间利用率，有利于降低发射成本。

本申请实施例中，基于主体部件1和固定板21的结构连接形式。固定板21与主体部件1连接的位置可调节。同时，活动板22可适配不同规格的卫星4连接分离装置。因此，本发明可适配不同规格的卫星4安装包络需求，可定制型较强。

基于铰链与锁定机构3的结构连接形式，实现了释放机构的锁定，折叠组件2的展开与折叠，结构较为简单，可在卫星4分离后再次折叠，防止对后续卫星4分离包络产生干涉。铰链内置有展开部件，展开能源可基于电机、记忆合金等方式，能源适配性较强。

本申请实施例提供的可展开机构基于铰链的连接结构形式，开展面向多星连接释放的机构设计。机构操作便捷、空间利用率高、环境适应性较强。

装配时，首先将主体部件1与有效载荷支架5相连接。然后将活动板22沿铰链旋转一定角度，并使用锁定机构3将固定板21和活动板22锁定，使折叠组件2处于折叠状态。随后，将卫星4与活动板22用分离螺母、包带、切割器等常见连接分离装置进行连接。最后，将固定板21与主体部件1进行连接固定。

当火箭飞行至一定高度后，锁定机构3驱动压杆31沿主体部件1的轴向向上顶出一定距离，活动板22解锁。随后，展开部件启动，使活动板22旋转一定角度，实现机构展开。展开到位后，箭上控制系统对活动板22与卫星4间的分离装置发出信号，解除卫星4与活动板22的连接，使其成功分离。前一颗卫星4分离完毕后，展开部件再次启动，使活动板22绕铰链沿折叠方向旋转一定角度，使折叠组件2回到折叠状态，避免对后续分离卫星4的分离包络产生干涉。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (11)

1.一种适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，包括：

主体部件；

多个折叠组件，所述折叠组件具有固定板和活动板，各所述折叠组件的固定板连接于所述主体部件，各所述折叠组件的活动板分别可活动地连接于相应的固定板，所述活动板上安装卫星；

所述折叠组件具有展开状态和折叠状态，在所述展开状态下，所述活动板带动卫星翻转至远离所述主体部件，在所述折叠状态下，所述活动板回折至靠近所述主体部件。

2.根据权利要求1所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，各所述折叠组件沿所述主体部件的长度方向和/或圆周方向依次分布设置。

3.根据权利要求2所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，在沿所述主体部件圆周方向上相邻的两个折叠组件的固定板之间形成容纳空间；

在所述折叠状态下，卫星容纳于所述容纳空间；

在所述展开状态下，所述活动板带动卫星翻转至伸出所述容纳空间。

4.根据权利要求1所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述固定板一端固定连接于所述主体部件；

所述活动板通过铰链连接于所述固定板的另一端；

在所述折叠状态下，所述活动板和所述固定板贴合，卫星位于所述活动板背离所述固定板的一侧。

5.根据权利要求4所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，在沿垂直所述主体部件的长度方向上，所述活动板的长度小于所述固定板的长度。

6.根据权利要求4所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述活动板具有主板体和连接于主板体端部的倾斜板体，所述倾斜板体和所述固定板通过铰链连接；

在所述折叠状态下，所述主板体和所述固定板相贴合，所述倾斜板体向所述固定板一端倾斜。

7.根据权利要求1所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，还包括锁定机构，所述锁定机构用于锁定或释放所述固定板和活动板。

8.根据权利要求7所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述锁定机构包括压杆，所述压杆具有锁定状态和解锁状态；

在所述锁定状态下，所述压杆位于所述固定板沿厚度方向的一侧，以压紧所述活动板，使得所述活动板保持折叠状态，在所述解锁状态下，所述压杆远离所述固定板，所述活动板被释放。

9.根据权利要求8所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述锁定机构包括驱动部和连接部，所述驱动部连接于所述固定板，所述连接部沿所述固定板的厚度方向延伸，且所述连接部分别连接所述驱动部和所述压杆；

所述驱动部能驱动所述连接部沿平行于所述固定板的方向移动，以调节所述压杆的状态。

10.根据权利要求1所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述固定板和所述活动板之间设置有展开部件；

所述展开部件用于驱动所述活动板转动至展开状态或折叠状态。

11.根据权利要求10所述的适用于有限空间内多个小卫星分离的可展开机构，其特征在于，所述展开部件包括电机或形状记忆合金。

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