CN115520407A - 全金属铝板的对地观测微卫星构型结构及对地观测微卫星 - Google Patents
全金属铝板的对地观测微卫星构型结构及对地观测微卫星 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及全金属铝板的对地观测微卫星构型结构及对地观测微卫星，对地观测微卫星构型结构包括均呈方形的顶板、底板、中隔板和侧板，中隔板的四个角的上表面和下表面分别固定有支撑柱，支撑柱与中隔板垂直固定连接，位于中隔板上表面的四根支撑柱的上端位于同一平面，位于中隔板下表面的四根支撑柱的下端位于同一平面；顶板的四个角分别与位于中隔板上表面的四根支撑柱的上端固定连接，底板的四个角分别与位于中隔板下表面的四根支撑柱的下端固定连接，中隔板的周侧边缘固定有侧板；顶板、底板以及侧板合围形成立方体结构，中隔板将立方体结构分隔成平台舱和载荷舱。本发明能够进行快速的构型布局和结构设计，缩短研制时间，生产周期短，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及卫星技术领域，具体涉及一种全金属铝板的对地观测微卫星构型结构及对地观测微卫星。
背景技术
随着航天技术、计算机技术、通信技术、信息处理技术的进步，现代空间对地观测技术得到前所未有的发展。目前，世界各国已经建立了面向各种应用的多个空间对地观测系统，构成了对陆地、海洋、大气等各个层面的全方位立体观测体系，在维护国家安全、促进经济建设和推动技术发展等诸多方面发挥着越来越重要的作用。
目前，针对30～40kg左右的微卫星，我国小卫星平台结构板多采用蜂窝+铝蒙皮复合材料，随着商业航天的发展，商业航天也开始研制低成本，周期短的微小卫星。
发明内容
本发明为了解决现有微卫星构型复杂，研制时间长，成本高，成产周期长等问题，提供了一种全金属铝板的对地观测微卫星构型结构及对地观测微卫星。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，包括均呈方形的顶板、底板、中隔板和侧板，所述中隔板的四个角的上表面和下表面分别固定有支撑柱，所述支撑柱与所述中隔板垂直固定连接，位于所述中隔板上表面的四根所述支撑柱的上端位于同一平面，位于所述中隔板下表面的四根所述支撑柱的下端位于同一平面；所述顶板的四个角分别与位于所述中隔板上表面的四根所述支撑柱的上端固定连接，所述底板的四个角分别与位于所述中隔板下表面的四根所述支撑柱的下端固定连接，所述中隔板的周侧边缘固定有侧板；所述顶板、底板以及侧板合围形成立方体结构，所述中隔板将所述立方体结构分隔成平台舱和载荷舱。
本发明的有益效果是：本发明的全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，适用于小型光学载荷的微卫星，采用四根支撑柱与中隔板配合形成稳定结构支撑，能够进行快速的构型布局和结构设计，缩短研制时间，生产周期短，成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述底板、中隔板以及顶板上均设有减重槽和加强筋，所述侧板上设有加强筋，所述中隔板的加强筋上设有安装孔，所述顶板的四个角上设有吊装结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：加强筋的设置可以对整体结构进行加强，吊装结构的设置方便对用于整星后期试验吊装和星箭对接。
进一步，所述底板的周侧边缘、中隔板的周侧边缘、顶板的周侧边缘以及支撑柱上均设有连接侧板的螺纹安装孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：方便底板、中隔板、顶板以及支撑柱分别与侧板进行螺纹连接。
进一步，所述中隔板上设有两个为平台舱以及载荷舱的电缆提供穿舱路径的穿舱口。
采用上述进一步方案的有益效果是：方便载荷舱和平台舱的电缆从中隔板的穿舱口穿过。
进一步，所述侧板包括相对布置的+Y侧板和-Y侧板，所述+Y侧板外表面上下相对布置的两个角处分别设有第一太阳翼根部铰链安装凸台，所述+Y侧板外表面中间位置设有第一太阳翼压紧座安装凸台，所述+Y侧板上设有光学载荷散热用的散热窗口；所述-Y侧板外表面上下相对布置的两个角处分别设有第二太阳翼根部铰链安装凸台，所述-Y侧板外表面中间位置设有第二太阳翼压紧座安装凸台。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一太阳翼根部铰链安装凸台和第二太阳翼根部铰链安装凸台可以用来分别安装太阳翼的根部铰链，第一太阳翼压紧座安装凸台和第二太阳翼压紧座安装凸台可以分别用来安装太阳翼的压紧座。
进一步，所述侧板包括相对布置的+Z侧板和-Z侧板，所述-Z侧板上设有设备安装凸台，所述-Z侧板上还设有倾斜布置并用于星敏的一部分伸出舱外的矩形孔；所述+Z侧板上开设有用于光学载荷镜头露出的圆孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：设备安装凸台的设置，保证设备在-Z侧板上安装时有足够的螺纹深度。矩形孔的设置能够将星敏的一部分伸出舱外。圆孔的设置，光学载荷镜头对应卫星+Z侧板的圆孔位置，避免遮挡光学载荷镜头的视场。
进一步，所述支撑柱的横截面呈L型结构，所述支撑柱的上端和下端分别设有三角形的连接板，所述顶板、底板以及中隔板分别与所述支撑柱的连接板进行连接固定。
采用上述进一步方案的有益效果是：有利于整体结构的稳定装配。
进一步，所述支撑柱的内侧中间位置设有三角形的加强板，所述加强板处设有用于连接侧板的螺纹安装孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：加强板的设置起到结构加强的作用。
进一步，所述顶板、底板、中隔板、侧板以及支撑柱均采用铝合金材质。
采用上述进一步方案的有益效果是：相对于现有的蜂窝+铝蒙皮复合材料制备的微卫星构型结构，采用铝合金材质制备微卫星构型结构，成本低、布局紧凑、空间利用率高。
一种对地观测微卫星，包括所述的对地观测微卫星构型结构，还包括太阳翼、光学载荷、星箭分离机构、天线、星敏、太敏和星内单机设备，所述太阳翼为两组且分别通过太阳翼铰链安装在相对布置的两个侧板上，所述光学载荷和星敏安装在所述中隔板上且光学载荷的镜头与开设有圆孔的侧板对应布置；所述星箭分离机构安装在底板的外表面上，所述天线和太敏分别安装在同一侧板上，所述星内单机设备安装在所述底板的内表面上。
本发明的有益效果是：本发明的对地观测微卫星能够进行快速的构型布局和结构设计，缩短研制时间；结构板加工也比铝蜂窝复合材料夹层板生产周期更短及成本更低。
附图说明
图1为本发明对地观测微卫星构型结构的立体结构示意图；
图2为本发明对地观测微卫星的立体爆炸结构示意图；
图3为本发明对地观测微卫星构型结构的内部结构示意图一；
图4为本发明对地观测微卫星构型结构的内部结构示意图二；
图5为本发明对地观测微卫星的立体结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
101、底板；102、中隔板；103、顶板；104、+Y侧板；105、-Y侧板；106、-Z侧板；107、+Z侧板；108、支撑柱；109、穿舱口；110、第一太阳翼根部铰链安装凸台；111、散热窗口；112、第一太阳翼压紧座安装凸台；113、矩形孔；114、圆孔；115、加强板；116、加强筋；2、星箭分离机构；3、太阳翼；31、太阳翼铰链；4、天线；5、太敏；6、星敏。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1～图5所示，本实施例的一种全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，包括均呈方形的顶板103、底板101、中隔板102和侧板，所述中隔板102的四个角的上表面和下表面分别固定有支撑柱108，所述支撑柱108与所述中隔板102垂直固定连接，位于所述中隔板102上表面的四根所述支撑柱108的上端位于同一平面，位于所述中隔板102下表面的四根所述支撑柱108的下端位于同一平面；所述顶板103的四个角分别与位于所述中隔板102上表面的四根所述支撑柱108的上端固定连接，所述底板101的四个角分别与位于所述中隔板102下表面的四根所述支撑柱108的下端固定连接，所述中隔板102的周侧边缘固定有侧板；所述顶板103、底板101以及侧板合围形成立方体结构，所述中隔板102将所述立方体结构分隔成平台舱和载荷舱。
如图2～图4所示，本实施例的所述底板101、中隔板102以及顶板103上均设有减重槽和加强筋116，所述侧板上设有加强筋116，所述中隔板102的加强筋116上设有安装孔，所述顶板103的四个角上设有吊装结构。加强筋的设置可以对整体结构进行加强，吊装结构的设置方便对用于整星后期试验吊装和星箭对接。
如图2～图4所示，本实施例的所述底板101的周侧边缘、中隔板102的周侧边缘、顶板103的周侧边缘以及支撑柱108上均设有连接侧板的螺纹安装孔。方便底板、中隔板、顶板以及支撑柱分别与侧板进行螺纹连接。
如图2～图4所示，本实施例的所述中隔板102上设有两个为平台舱以及载荷舱的电缆提供穿舱路径的穿舱口109。方便载荷舱和平台舱的电缆从中隔板的穿舱口穿过。
如图1～图4所示，本实施例的所述侧板包括相对布置的+Y侧板104和-Y侧板105，所述+Y侧板104外表面上下相对布置的两个角处分别设有第一太阳翼根部铰链安装凸台110，所述+Y侧板104外表面中间位置设有第一太阳翼压紧座安装凸台112，所述+Y侧板104上设有光学载荷散热用的散热窗口111，可将光学载荷的散热板安装在+Y侧板的散热窗口111附近；所述-Y侧板105外表面上下相对布置的两个角处分别设有第二太阳翼根部铰链安装凸台，所述-Y侧板105外表面中间位置设有第二太阳翼压紧座安装凸台。第一太阳翼根部铰链安装凸台和第二太阳翼根部铰链安装凸台可以用来分别安装太阳翼的根部铰链，第一太阳翼压紧座安装凸台和第二太阳翼压紧座安装凸台可以分别用来安装太阳翼的压紧座。
具体的，如图1～图4所示，本实施例的第一太阳翼根部铰链安装凸台110和第二太阳翼根部铰链安装凸台分别为矩形结构。第一太阳翼压紧座安装凸台和第二太阳翼压紧座安装凸台也可以采用矩形结构。
如图2和图3所示，本实施例的所述侧板包括相对布置的+Z侧板107和-Z侧板106，所述-Z侧板106上设有设备安装凸台，所述-Z侧板106上还设有倾斜布置并用于星敏6的一部分伸出舱外的矩形孔113；所述+Z侧板107上开设有用于光学载荷镜头露出的圆孔114。设备安装凸台的设置，保证设备在-Z侧板上安装时有足够的螺纹深度。矩形孔的设置能够将星敏的一部分伸出舱外。圆孔的设置，光学载荷镜头对应卫星+Z侧板的圆孔位置，避免遮挡光学载荷镜头的视场。
具体的，如图2和图3所示，所述设备安装凸台也可以采用矩形结构，保证设备的稳定安装，还能够保证设备在-Z侧板上有足够的螺纹深度。
如图2和图4所示，本实施例的所述支撑柱108的横截面呈L型结构，所述支撑柱108的上端和下端分别设有三角形的连接板，所述顶板103、底板101以及中隔板102分别与所述支撑柱108的连接板进行连接固定，有利于整体结构的稳定装配。
如图4所示，本实施例的所述支撑柱108的内侧中间位置设有加强板115，所述加强板115处设有用于连接侧板的螺纹安装孔。加强板的设置起到结构加强的作用。
本实施例的所述顶板103、底板101、中隔板102、侧板以及支撑柱108均采用铝合金材质。相对于现有的蜂窝+铝蒙皮复合材料制备的微卫星构型结构，采用铝合金材质制备微卫星构型结构，成本低、布局紧凑、空间利用率高。
本实施例的全金属铝板的对地观测微卫星构型结构的装配过程为，按照先平台舱后载荷舱，最后安装侧板的顺序进行装配。平台舱的装配顺序为，先连接星箭分离机构和底板，然后连接底板和支撑柱。载荷舱的装配顺序为，先连接中隔板和平台舱用的支撑柱，连接中隔板和载荷舱用的支撑柱，连接支撑柱和顶板。侧板的安装顺序为：+Z侧板、-Z侧板、+Y侧板、-Y侧板。
本实施例的全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，适用于小型光学载荷的微卫星，本领域技术人员可以根据微卫星的大小预估小型光学载荷的重量等；采用四根支撑柱与中隔板配合形成稳定结构支撑，能够进行快速的构型布局和结构设计，缩短研制时间，生产周期短，成本低。
如图5所示，本实施例还提供了一种对地观测微卫星，包括所述的对地观测微卫星构型结构，还包括太阳翼3、光学载荷、星箭分离机构2、天线4、星敏6、太敏5和星内单机设备，所述太阳翼3为两组且分别通过太阳翼铰链31安装在相对布置的两个侧板上，所述光学载荷和星敏6安装在所述中隔板102上且光学载荷的镜头与开设有圆孔114的侧板对应布置；所述星箭分离机构2安装在底板101的外表面上，所述天线4和太敏5分别安装在同一侧板上，所述星内单机设备安装在所述底板101的内表面上。星内单机设备包括动量轮、磁力矩器、蓄电池等。
具体的，本实施例的光学载荷的镜头方向指向+Z侧板，两组太阳翼3分别通过太阳翼铰链31安装在+Y侧板和-Y侧板上。底板101在安装星箭分离机构2的一侧面上设有减重槽、纵横加强筋和对角加强筋，底板101能够同时为星箭分离机构2、电路板堆栈机构以及其他星内单机设备等提供安装接口。本实施例的中隔板102上也设有减重槽和加强筋，对于要求导热安装的星内设备，其在中隔板102上的安装面为平面，对于无导热安装要求的设备，其在中隔板102上的安装面为平面或将该设备的安装孔直接设置在中隔板102的加强筋上。本实施例的光学载荷安装在中隔板102上，在光学载荷的安装接口处用加强筋进行结构加强。本实施例的顶板103上也设有减重槽和加强筋，顶板103上的设备安装在顶板的内表面。对于要求导热安装的星内设备，其在顶板103上的安装面为平面，为了减轻重量，其对于的减重槽设计在顶板103的外表面。在顶板103的四角设有整星的吊装结构，吊装结构可以为吊装孔，也可以为吊装环等，用于整星后期试验吊装和星箭对接。-Z侧板上的设备较少，只有太敏和天线，其设备重量较轻，-Z侧板上设有纵横交错的加强筋，加强结构板的强度。+Z侧板主要用于安装天线，+Z侧板上也设有纵横交错的加强筋，加强结构板的强度。
其中，本实施例的+Z侧板、-Z侧板、+Y侧板、-Y侧板中的“+Z”和“-Z”实际上是沿Z向且平行布置的两块侧板，“+Y”和“-Y”实际上是沿Y向且平行布置的两块侧板，Y向和Z向是坐标系中常用的方位指示，如图1所示。
本实施例的对地观测微卫星的运行原理可采用现有的微卫星结构和原理和实现。本实施例主要对该种对地观测微卫星的构型布局进行设计。本实施例的对地观测微卫星能够进行快速的构型布局和结构设计，缩短研制时间；结构板加工也比铝蜂窝复合材料夹层板生产周期更短及成本更低。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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元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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，包括均呈方形的顶板、底板、中隔板和侧板，所述中隔板的四个角的上表面和下表面分别固定有支撑柱，所述支撑柱与所述中隔板垂直固定连接，位于所述中隔板上表面的四根所述支撑柱的上端位于同一平面，位于所述中隔板下表面的四根所述支撑柱的下端位于同一平面；所述顶板的四个角分别与位于所述中隔板上表面的四根所述支撑柱的上端固定连接，所述底板的四个角分别与位于所述中隔板下表面的四根所述支撑柱的下端固定连接，所述中隔板的周侧边缘固定有侧板；所述顶板、底板以及侧板合围形成立方体结构，所述中隔板将所述立方体结构分隔成平台舱和载荷舱。
2.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述底板、中隔板以及顶板上均设有减重槽和加强筋，所述侧板上设有加强筋，所述中隔板的加强筋上设有安装孔，所述顶板的四个角上设有吊装结构。
3.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述底板的周侧边缘、中隔板的周侧边缘、顶板的周侧边缘以及支撑柱上均设有连接侧板的螺纹安装孔。
4.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述中隔板上设有两个为平台舱以及载荷舱的电缆提供穿舱路径的穿舱口。
5.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述侧板包括相对布置的+Y侧板和-Y侧板，所述+Y侧板外表面上下相对布置的两个角处分别设有第一太阳翼根部铰链安装凸台，所述+Y侧板外表面中间位置设有第一太阳翼压紧座安装凸台，所述+Y侧板上设有光学载荷散热用的散热窗口；所述-Y侧板外表面上下相对布置的两个角处分别设有第二太阳翼根部铰链安装凸台，所述-Y侧板外表面中间位置设有第二太阳翼压紧座安装凸台。
6.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述侧板包括相对布置的+Z侧板和-Z侧板，所述-Z侧板上设有设备安装凸台，所述-Z侧板上还设有倾斜布置并用于星敏的一部分伸出舱外的矩形孔；所述+Z侧板上开设有用于光学载荷镜头露出的圆孔。
7.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述支撑柱的横截面呈L型结构，所述支撑柱的上端和下端分别设有三角形的连接板，所述顶板、底板以及中隔板分别与所述支撑柱的连接板进行连接固定。
8.根据权利要求7所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述支撑柱的内侧中间位置设有三角形的加强板，所述加强板处设有用于连接侧板的螺纹安装孔。
9.根据权利要求1所述全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，其特征在于，所述顶板、底板、中隔板、侧板以及支撑柱均采用铝合金材质。
10.对地观测微卫星，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的全金属铝板的对地观测微卫星构型结构，还包括太阳翼、光学载荷、星箭分离机构、天线、星敏、太敏和星内单机设备，所述太阳翼为两组且分别通过太阳翼铰链安装在相对布置的两个侧板上，所述光学载荷和星敏安装在所述中隔板上且光学载荷的镜头与开设有圆孔的侧板对应布置；所述星箭分离机构安装在底板的外表面上，所述天线和太敏分别安装在同一侧板上，所述星内单机设备安装在所述底板的内表面上。
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