CN115610712A - 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 - Google Patents
一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115610712A CN115610712A CN202211269042.6A CN202211269042A CN115610712A CN 115610712 A CN115610712 A CN 115610712A CN 202211269042 A CN202211269042 A CN 202211269042A CN 115610712 A CN115610712 A CN 115610712A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- separation
- compression
- satellite
- stacked
- satellites
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001612 separation test Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/645—Separators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/641—Interstage or payload connectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/641—Interstage or payload connectors
- B64G1/643—Interstage or payload connectors for arranging multiple satellites in a single launcher
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明提供一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构，每颗卫星上都安装三个或四个压紧环，相邻卫星上的压紧环沿纵向堆叠，同一方位上的压紧环构成一组压紧环单元，卫星组通过四组压紧环单元完成堆叠；压紧环单元被锁紧杆压紧，锁紧杆下端连接分离螺母，上端通过压紧螺钉与压紧座连接；分离螺母下端和锁紧座连接，锁紧座固定在运载平台上；堆叠完成后，通过压紧螺钉施加预紧力压紧各压紧环单元，从而锁紧卫星组。分离时，控制所有分离螺母同时解锁释放锁紧杆；分离弹簧推动锁紧杆向上飞出，并推动各卫星依次分离。本发明组装简便、结构紧凑、质量轻、空间利用率高，分离过程无冲击、无气体排出，可进行地面分离试验，安全性高、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术领域，特别涉及堆叠式卫星连接与分离的技术领域。
背景技术
“一箭多星”是指用一枚运载火箭将两颗及以上的卫星发射至预定轨道。相比于传统的一箭一星发射方式，一箭多星的发射方式可以充分利用火箭的运载能力，大大缩短星座组网的时间，提高发射效率，从而充分发挥星座的功能。
在一箭多星发射中，多颗卫星的压紧与分离技术是首先需要解决的关键技术。一箭多星发射目前有两种布局形式，一种为承力筒壁挂式，一种是堆叠式。堆叠式的布局为，卫星与卫星直接连接，轴向堆叠在一起，与承力筒壁挂式相比，节省了中央承力筒的质量与体积，运载效率更高，更适合大量卫星的快速组网。
目前的多星压紧分离装置主要是基于火工分离技术，卫星依次堆放在整流罩内，两层卫星之间通过爆炸螺栓直接固定。分离时，需要多次对爆炸螺栓进行起爆，冲击大，很有可能对卫星造成冲击破坏；并且爆炸螺栓所产生污染气体和多余物，对空间环境存在污染，甚至可能污染卫星的敏感器件；此外，这类分离装置质量大、单点失效风险高。
发明内容
本发明主要针对现有堆叠卫星压紧与分离的技术的不足，提供一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构。
本发明所采用的技术方案：一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构，包括压紧座、压紧环、锁紧杆、锁紧座、锁紧螺钉、分离螺母、压紧螺钉和分离弹簧。每颗卫星上都安装三个或四个压紧环，相邻卫星上的压紧环依次沿纵向堆叠，多层卫星在同一方位上的压紧环构成一组压紧环单元，整个卫星组通过四组压紧环单元完成堆叠；每组压紧环单元被两根锁紧杆压紧，锁紧杆下端通过锁紧螺钉和分离螺母相连，锁紧杆上端通过压紧螺钉与压紧座连接；分离螺母下端和锁紧座连接，锁紧座固定在运载平台上；卫星组堆叠完成后，通过压紧螺钉施加预紧力，从而压紧各压紧环单元，锁紧卫星组；
每个压紧环内部均设有预压缩的分离弹簧；分离时，控制所有分离螺母同时解锁，释放锁紧杆；在分离弹簧的作用下，锁紧杆会迅速向上飞出，同时，各卫星被依次推动实现分离。
进一步地，压紧环上端和下端分别设有锥台和锥窝，锥台和锥窝相匹配，能为堆叠过程提供定位，并限制压紧后各压紧环之间发生横向位移，从而避免发射过程中卫星在平面内错动。
进一步地，压紧环上、下两端均设有与卫星连接的安装边，压紧环整体从侧面看为
形。堆叠后，压紧环单元可为卫星提供稳定支撑，避免卫星遇到振动时上下窜动。
进一步地，压紧环内的底部设有用于放置分离弹簧的平台。
进一步地，分离弹簧下端固定在压紧环内的平台上，避免分离过程中分离弹簧脱离压紧环而飞出。
进一步地，不同层所设的分离弹簧的刚度不同，以提供大小不同的弹簧力，确保卫星能够被平稳推离且不会因过大的弹簧力而对卫星造成冲击；其中，最底层的分离弹簧刚度最大，最顶层的分离弹簧的刚度最小。
进一步地，本发明可用于单列堆叠卫星或并列堆叠卫星。用于单列堆叠时，每个卫星的不同侧面分别安装四个结构相同的压紧环。用于并列堆叠时，左右卫星相邻的内侧面的两个角处(简称内侧角)分别安装一个短压紧环，卫星的外侧面(与内侧面相对的面称为外侧面)安装一个长压紧环，短压紧环的高度是长压紧环的一半；N个长压紧环组成一组长压紧环单元，2N个短压紧环构成一组短压紧环单元；卫星组由外侧面的两组长压紧环单元和内侧角的两组短压紧环单元共同锁紧。
进一步地，所述分离螺母为记忆金属分离螺母，每根锁紧杆下端由一个分离螺母锁紧，可实现低冲击解锁，并可反复进行地面测试，可靠性高。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明分离时无冲击、无需特殊设计点火电路、分离过程无气体排出、并可以在地面试验中验证其性能，解决了现有火工分离技术冲击大、单点失效风险高的问题；
(2)本发明结构紧凑，质量轻，空间利用率高；多颗堆叠卫星沿压紧环的延伸方向依次堆叠排布，使得相邻的卫星之间直接连接，无需额外的适配器，省去了额外适配器的体积和质量，使整体装置质量更轻，空间利用率更高；
(3)本发明用于卫星堆叠时组装简便、要求宽松，发射过程安全性高，在轨解锁分离的可靠性高。
附图说明
图1为本发明与堆叠卫星锁紧状态示意图；
图2为本发明与堆叠卫星分离状态示意图；
图3为图1中A处放大图；
图4为图1中B处放大图；
图5为图1中B处剖视图；
图6为图1中C处剖视图；
图7a为长压紧环的结构示意图；
图7b为长压紧环的剖视图；
图8a为短压紧环的结构示意图；
图8b为短压紧环的剖视图。
附图标号含义：1.压紧座；2.锁紧杆；3.长压紧环；4.短压紧环；5.锁紧座；6.分离螺母；7.锁紧螺钉；8.分离弹簧；9.平板卫星；10.压紧螺钉。
具体实施方式
下面以锁紧十颗平板卫星的方案为例，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其整体结构及其在卫星组上的布置方式如图1、图2所示。本实施例中的十颗平板卫星9，采用左右并列堆叠放置的方法组成卫星组。
锁紧状态下，如图1所示，每颗平板卫星9上安装有三个压紧环，包括位于卫星外侧面的一个长压紧环3和位于卫星内侧角处的两个短压紧环4。相邻卫星上的压紧环依次沿纵向堆叠；外侧面的五个长压紧环3构成一组长压紧环单元，内侧角处的十个短压紧环4构成一组短压紧环单元，整个卫星组通过两组长压紧环单元和两组短压紧环单元共四组压紧环单元完成堆叠。每组压紧环单元被两根对称布置的锁紧杆2压紧，锁紧杆2下端通过锁紧螺钉7和分离螺母6相连(细节参考图3)，锁紧杆2上端通过压紧螺钉10与压紧座1连接。长压紧环3和短压紧环4上下端分别设有相配的锥台和锥窝(图7a～图8b)，为卫星堆叠时提供定位，并限制压紧后各压紧环之间发生横向位移，从而避免发射过程中卫星在平面内错动。分离螺母6为记忆金属分离螺母，其下端通过法兰和锁紧座5连接，锁紧座5固定在运载平台上。卫星组堆叠完成后，通过两颗压紧螺钉10施加预紧力，从而压紧各压紧环单元，锁紧卫星组(图4)。
如图5、图6所示，每个压紧环内部均设置有分离弹簧8，优选地，不同层所设分离弹簧的刚度不同，以提供大小不同的弹簧力，确保卫星能够被平稳推离且不会因过大的弹簧力而对卫星造成冲击。其中，最底层的分离弹簧刚度最大、载荷最大，保证其能推动上面堆叠的所有卫星的分离运动；最顶层的分离弹簧的刚度最小、载荷最小，其仅需要推动最顶层的卫星分离。
卫星需要分离时，如图2所示，同时对卫星组的八个分离螺母6供电，分离螺母6解锁并释放锁紧杆2。在最顶层压紧环内的分离弹簧8的弹簧力作用下，四组锁紧杆2会迅速向上方飞出，同时，下层压紧环内的分离弹簧依次推动不同层、列的卫星彼此分离。
如图7a～8b所示，长压紧环3和短压紧环4的上、下端均设有与卫星连接的安装边，短压紧环4的高度为长压紧环3的一半，压紧环整体从侧面看为
形，压紧环内的底部设有用于放置分离弹簧8的平台。优选地，分离弹簧8下端用小螺钉固定在压紧环底部的平台上，避免其脱离压紧环飞出。堆叠后，压紧环单元可为卫星提供稳定支撑，避免卫星遇到振动时上下窜动，从而提高卫星组的锁紧刚度和系统基频。
需要说明的是，以上涉及方位的表述，如“内”、“外”、“顶”、“底”等，均基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所涉及的零部件必须具有特定的方位、构造或操作。此外，为了附图的简洁，附图中部分结构或特征如孔、安装边、压紧环等未被全部标注，虽然附图标号仅指向其中一个或几个，但描述的内容代表了相同的全部特征。
本发明未详细阐述的属于本领域公知技术。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本发明作任何形式的限制。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构，包括压紧座(1)、压紧环、锁紧杆(2)、锁紧座(5)、分离螺母(6)、锁紧螺钉(7)、分离弹簧(8)和压紧螺钉(10)；其特征在于，
每颗卫星上都安装三个或四个压紧环，相邻卫星上的压紧环依次沿纵向堆叠，多层卫星在同一方位上的压紧环构成一组压紧环单元，整个卫星组通过四组压紧环单元完成堆叠；每组压紧环单元被两根锁紧杆(2)压紧，锁紧杆(2)下端通过锁紧螺钉(7)和分离螺母(6)相连，锁紧杆(2)上端通过压紧螺钉(10)与压紧座(1)连接；分离螺母(6)下端和锁紧座(5)连接，锁紧座(5)固定在运载平台上；卫星组堆叠完成后，通过压紧螺钉(10)施加预紧力，从而压紧各压紧环单元，锁紧卫星组；
每个压紧环内部均设有预压缩的分离弹簧(8)；分离时，控制所有分离螺母(6)同时解锁，释放锁紧杆(2)；在分离弹簧的作用下，锁紧杆(2)向上飞出，同时，各卫星被依次推动实现分离。
2.根据权利要求1所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述压紧环上端和下端分别设有锥台和锥窝，锥台和锥窝相匹配，能为堆叠过程提供定位，并限制各压紧环之间发生横向位移。
3.根据权利要求1所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述压紧环上、下端均设有与卫星连接的安装边，压紧环整体从侧面看为
形。
4.根据权利要求1～3任一项所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述压紧环内的底部设有用于放置分离弹簧(8)的平台。
5.根据权利要求4所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述分离弹簧(8)下端固定在所述压紧环内的平台上，避免分离过程中分离弹簧脱离压紧环而飞出。
6.根据权利要求1所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，设置在不同层的分离弹簧的刚度不同，以提供大小不同的弹簧力，最底层的分离弹簧刚度最大，最顶层的分离弹簧的刚度最小。
7.根据权利要求1所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述分离机构可用于单列堆叠卫星或并列堆叠卫星；
用于单列堆叠时，每个卫星的不同侧面分别安装四个结构相同的压紧环，卫星组由四组压紧环单元锁紧；
用于并列堆叠时，每个卫星的两个内侧角处各安装一个短压紧环(4)，外侧面安装一个长压紧环(3)，短压紧环(4)的高度是长压紧环(3)的一半，卫星组由外侧面的两组长压紧环单元和内侧角的两组短压紧环单元共同锁紧。
8.根据权利要求1所述的适用于堆叠卫星的非火工分离机构，其特征在于，所述分离螺母(6)为记忆金属分离螺母。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211269042.6A CN115610712A (zh) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211269042.6A CN115610712A (zh) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115610712A true CN115610712A (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84863648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211269042.6A Pending CN115610712A (zh) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115610712A (zh) |
-
2022
- 2022-12-08 CN CN202211269042.6A patent/CN115610712A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210114752A1 (en) | Locking and Separating Mechanism Capable of Achieving Sequential Release of Multiple Satellites and Working Method thereof | |
| CN111954625B (zh) | 卫星构型及其分离方法 | |
| US11286066B2 (en) | Multiple space vehicle launch system | |
| EP3333086B1 (en) | Systems and methods for deploying spacecraft | |
| CN112591144B (zh) | 一种层叠式卫星阵列构型及其发射方法 | |
| CN112373734B (zh) | 一种低轨卫星组批发射星箭分离解锁模块和星箭分离的方法 | |
| CN112027121B (zh) | 一种拉紧式星箭连接解锁机构 | |
| US5217188A (en) | Modular solid-propellant launch vehicle and related launch facility | |
| CN112193441B (zh) | 一种太空中多卫星锁紧弹射机构 | |
| CN113581499B (zh) | 一种堆叠式卫星联动解锁分离装置 | |
| CN110949693B (zh) | 一种气动式连接解锁装置 | |
| CN111762338A (zh) | 折叠式平板卫星构型 | |
| CN112373735A (zh) | 一种一箭多星平行对向分离火箭适配器装置 | |
| CN218777703U (zh) | 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 | |
| CN113883972A (zh) | 一种适用于小弹径飞行器的级间分离装置 | |
| CN115610712A (zh) | 一种适用于堆叠卫星的非火工分离机构 | |
| CN115230989A (zh) | 一种堆叠式一箭多星发射系统 | |
| CN211604520U (zh) | 一种低值高效动态展示型仿真航天火箭模型 | |
| CN113148241B (zh) | 一种串联式载荷适配器 | |
| CN114771874A (zh) | 一种核动力卫星构型 | |
| CN113212808A (zh) | 一种基于挤压发动机的运载火箭 | |
| CN115352653A (zh) | 一种模块化无转接框的星罩组合体结构 | |
| CN115009546B (zh) | 用于堆叠卫星太阳翼的压紧力调节机构、系统及方法 | |
| CN221498457U (zh) | 应用于错层堆叠平板卫星的压紧释放分离机构 | |
| RU2742908C2 (ru) | Ракета космического назначения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |