CN116534289B - 气动分离系统及气动分离系统的使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及卫星分离系统领域，提供了一种气动分离系统及气动分离系统的使用方法。气动分离系统利用气源向腔体的第二部分内输送气体，使得限位构件的部分伸入到凹部内，在凹部内容纳有卫星的情况下，限位构件的伸入到凹部内的这部分可以用来对卫星进行限位，从而使得卫星与座构件处于锁定状态。当需要将座构件与卫星解锁时，先将限位构件的部分收回到通道内，使得限位构件与卫星之间的连接解除，然后利用气源向凹部内通入气体，从而利用气体驱动卫星与座构件分离。因此，通过无火工品的分离系统，可以做到在地面能够进行测试的分离系统，卫星与座构件的初始分离力可控，误解锁的状态下，卫星与座构件也不会立即分离，保证卫星的安全。

Description

气动分离系统及气动分离系统的使用方法

技术领域

本申请涉及卫星分离系统领域，尤其是涉及一种气动分离系统及气动分离系统的使用方法。

背景技术

传统的多卫星分离多采用离散分布的火工品点式结合弹簧弹力分离的方式。初始时用火工品（例如爆炸螺栓）将卫星与适配器连接在一起，中间预置弹簧。当卫星要分离时，将火工品打开，卫星与适配器解锁，在弹簧力的作用下，将卫星弹出。这种分离方式分离冲击大、同步指标低，分离产生的冲击将会对卫星分离姿态造成较大影响，导致卫星不能按照设定的飞行姿态入轨，火工品在地面不可测，而且火药燃烧或者爆炸产生的有害气体可能污染光学仪器等，此外，火工品一旦误触发，则卫星将在非适合的轨道分离，造成不可挽回的损失。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种气动分离系统及气动分离系统的使用方法，目的在于，解决以上技术问题。

第一方面，本申请提供一种气动分离系统，所述气动分离系统包括：

座构件，所述座构件包括凹部、腔体以及连通所述凹部和所述腔体的通道；

限位机构，所述限位机构包括可活动地设置于所述腔体内的限位构件，所述限位构件将所述腔体分隔为第一部分和第二部分，所述第一部分与所述通道连通，所述限位构件的部分穿设于所述通道内，以伸入到所述凹部内以及收回到所述通道内；

气动机构，所述气动机构包括与所述第二部分连通的气源，所述气源还与所述凹部连通，所述气源用于向所述第二部分内输送驱动所述限位构件的气体。

优选地，所述限位构件包括彼此连接的盘部和杆部，所述杆部穿设于所述通道，所述盘部将所述腔体分隔为所述第一部分和所述第二部分，所述盘部沿着所述腔体的内壁可滑动地设置。

优选地，所述限位机构还包括复位构件，所述复位构件设置于所述腔体的内部，所述复位构件与所述限位构件连接，所述复位构件被配置为至少在所述限位构件的部分伸入到所述凹部内时对所述限位构件施加使得所述限位构件的部分收回到所述通道内的力。

优选地，所述限位构件包括彼此连接的盘部和杆部，所述杆部穿设于所述通道，所述盘部将所述腔体分隔为所述第一部分和所述第二部分，所述盘部沿着所述腔体的内壁可滑动地设置，所述复位构件设置于所述盘部与所述腔体的内壁之间。

优选地，所述气动机构还包括第一路径和第二路径，所述气源经由所述第一路径与所述腔体连通，所述气源经由所述第二路径与所述凹部连通，所述气动机构还包括第一阀和第二阀，所述第一阀用于开启以及断开所述第一路径，所述第二阀用于开启以及断开所述第二路径；

其中，所述第一阀被配置为能够调节所述第一路径的开度，所述第二阀被配置为能够调节所述第二路径的开度。

优选地，所述腔体与所述限位机构的数量均为多个，所述腔体与所述限位机构一一对应地设置；

所述气动机构还包括第三阀和多条第一路径，所述第一路径与所述腔体一一对应地设置，所述气源经由所述第一路径与对应的所述腔体连通，其中，每一所述第一路径均与所述第三阀连通，所述第三阀能够开启以排出所述第一路径内的气体。

优选地，所述气动机构还包括压力传感器，所述压力传感器经由所述多条第一路径监测所述腔体的第二部分内的气体压力。

第二方面，本申请提供一种气动分离系统的使用方法，所述气动分离系统包括：座构件，所述座构件包括凹部、腔体以及连通所述凹部和所述腔体的通道，所述凹部用于容纳卫星的部分；限位机构，所述限位机构包括可活动地设置于所述腔体内的限位构件，所述限位构件将所述腔体分隔为第一部分和第二部分，所述第一部分与所述通道连通，所述限位构件的部分穿设于所述通道内，以伸入到所述凹部内以及收回到所述通道内；气动机构，所述气动机构包括与所述第二部分连通的气源，所述气源用于向所述第二部分内输送驱动所述限位构件的气体，所述气源还与所述凹部连通；

所述气动机构还包括第一路径，所述气源经由所述第一路径与所述腔体连通；

所述使用方法包括：

控制所述第一路径开启，所述气源向所述腔体的第二部分输送气体，以驱动所述限位构件，使得所述限位构件伸入到所述凹部内对所述卫星进行限位。

优选地，所述气动机构还包括第三阀和第二路径，所述第三阀与所述第一路径连通，所述气源经由所述第二路径与所述凹部连通，所述使用方法还包括：

控制所述第三阀开启，经由所述第一路径排出所述腔体内的气体，以使得所述限位构件收回到所述通道内；

控制所述第一路径关闭，控制所述第二路径开启，所述气源向所述凹部内输送气体，使得所述卫星的部分与所述凹部分离。

优选地，所述气动机构还包括压力传感器，所述压力传感器经由所述第一路径监测所述腔体内的气体压力；所述使用方法还包括：

通过所述压力传感器监测到所述腔体的第二部分内的压力低于设定值时，控制第一路径开启，向所述腔体内补充气体。

根据本申请提供的气动分离系统，利用气源向腔体的第二部分内输送气体，使得气体推动限位构件运动，进而使得限位构件的部分伸入到凹部内，在凹部内容纳有卫星的情况下，限位构件的伸入到凹部内的这部分可以用来对卫星进行限位，从而使得卫星与座构件处于锁定状态。当需要将座构件与卫星解锁时，先将限位构件的部分收回到通道内，使得限位构件与卫星之间的连接解除，然后利用气源向凹部内通入气体，从而利用气体驱动卫星与座构件分离。

因此，根据本申请提供的气动分离系统，通过无火工品的分离系统，可以做到在地面能够进行测试的分离系统，由于无火工品，卫星与座构件的初始分离力可控，并且在卫星与座构件误解锁的状态下，卫星与座构件也不会立即分离，能够保证卫星的安全。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1示出了根据本申请实施例第一方面提供的启动分离系统的示意图。

附图标记：

100-气动分离系统；110-座构件；111-凹部；112-腔体；113-第一气路接口；114-第二气路接口；115-第一部分；116-第二部分；117-止挡构件；120-限位构件；121-第一密封圈；122-复位构件；130-气源；131-第一路径；132-第二路径；133-第一阀；134-第二阀；135-第三阀；136-压力传感器；137-第一支路；138-第二支路；139-第三支路；200-卫星；210-本体；220-连接构件；221-插槽；222-第二密封圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

根据本申请实施例第一方面提供一种气动分离系统100，以下将结合图1具体描述气动分离系统100的结构和工作原理。

根据本申请实施例第一方面提供一种气动分离系统100，气动分离系统100包括：座构件110、限位机构以及气动机构。其中，座构件110包括凹部111、腔体112以及连通凹部111和腔体112的通道。限位机构包括可活动地设置于腔体112内的限位构件120，限位构件120将腔体112分隔为第一部分115和第二部分116，第一部分115与通道连通，限位构件120的部分穿设于通道内，以伸入到凹部111内以及收回到通道内。气动机构包括与第二部分116连通的气源130，气源130还与凹部111连通，气源130用于向第二部分116内输送驱动限位构件120的气体。

如此，根据本申请实施例提供的气动分离系统100，利用气源130向腔体112的第二部分116内输送气体，使得气体推动限位构件120运动，进而使得限位构件120的部分伸入到凹部111内，在凹部111内容纳有卫星200的情况下，限位构件120的伸入到凹部111内的这部分可以用来对卫星200进行限位，从而使得卫星200与座构件110处于锁定状态。当需要将座构件110与卫星200解锁时，先将限位构件120的部分收回到通道内，使得限位构件120与卫星200之间的连接解除，然后利用气源130向凹部111内通入气体，从而利用气体驱动卫星200与座构件110分离。

因此，根据本申请实施例第一方面提供的气动分离系统100，通过无火工品的分离系统，可以做到在地面能够进行测试的分离系统，由于无火工品，卫星200与座构件110的初始分离力可控，并且在卫星200与座构件110误解锁的状态下，卫星200与座构件110也不会立即分离，能够保证卫星200的安全。

在实施例中，腔体112可以为筒状腔体112，例如圆筒状腔体112，限位构件120可以被配置为沿着腔体112的轴向可活动，例如图1中示出的水平方向。在实施例中，腔体112被限位构件120分隔为左侧的第一部分115和右侧的第二部分116，这两部分彼此隔离，使得第二部分116内在输入气体的情况下能够推动限位构件120向凹部111所在侧，也就是图1中的左侧运动。

在实施例中，腔体112的第二部分116包括第一气路接口113，第一气路接口113用于与气源130连通，具体来说，气动机构可以包括第一路径131和第二路径132，第一路径131可以连通气源130与第一气动接口，第二路径132可以连通凹部111和气源130。凹部111可以包括第二气路接口114，第二路径132实质上可以连通第二气路接口114与气源130。在实施例中，第一路径131可以为管路，以下所提到的路径和支路也可以为管路，在后续的描述中不再赘述。

在实施例中，腔体112还可以设置有止挡构件117，止挡构件117可以设置于腔体112的第二部分116内，具体来说，止挡构件117可以位于第一气路接口113的靠近凹部111的一侧，当限位构件120向着第一气路接口113运动时，限位构件120会首先与止挡构件117抵接，从而不再向第一气路接口113运动，从而能够避免限位构件120运动到第一气路接口113的远离凹部111的一侧，导致气体进入到腔体112的第一部分115内。

在实施例中，气源130可以为增压气体贮存装置，其可以与第一支路137连通，第一支路137可以经由与第一路径131连通的第三支路139与第一路径131连通，气动机构还可以包括第二支路138，第二支路138连通第一支路137与第二路径132。此外，在实施例中，座构件110可以为适配器。

根据本申请实施例提供的气动分离系统100，限位构件120可以包括彼此连接的盘部和杆部，杆部可以穿设于通道，盘部可以将腔体112分隔为第一部分115和第二部分116，盘部可以沿着腔体112的内壁可滑动地设置。在实施例中，限位构件120可以形成为实质上的活塞，盘部的外侧可以套设有第一密封圈121，通过第一密封圈121与腔体112的内壁的配合，确保第一部分115和第二部分116彼此分隔。

根据本申请实施例提供的气动分离系统100，限位机构还可以包括复位构件122，复位构件122可以设置于腔体112的内部，复位构件122可以与限位构件120连接，复位构件122可以被配置为至少在限位构件120的部分伸入到凹部111内时对限位构件120施加使得限位构件120的部分收回到通道内的力。

因此，根据本申请实施例提供的气动分离系统100，利用复位构件122，在限位构件120的部分伸入到凹部111内时，能够对限位构件120施加使得限位构件120的部分收回到通道内的力，这使得气动分离系统100能够通过降低腔体112的第二部分116内的气体压力来使得限位构件120收回。

在实施例中，复位构件122可以设置在腔体112的第一部分115内，对限位构件120施加向右的推力，也可以设置在腔体112的第二部分116内，对限位构件120施加向右的拉力。如图1所示，在实施例中，复位构件122可以设置在腔体112的第一部分115内，复位构件122例如可以为压缩弹簧，压缩弹簧的两端可以分别抵接腔体112的内壁和盘部。在实施例中，复位构件122可以在限位构件120收回到通道内时处于自然伸长状态，而只在限位构件120伸入凹部111后由于被压缩而对限位构件120施加推力，也可以始终处于压缩状态，即对限位构件120持续地施加推力。

根据本申请实施例提供的气动分离系统100，如上所示，气动机构还可以包括第一路径131和第二路径132，气源130可以经由第一路径131与腔体112连通，气源130可以经由第二路径132与凹部111连通，气动机构还可以包括第一阀133和第二阀134，第一阀133可以用于开启以及断开第一路径131，第二阀134可以用于开启以及断开第二路径132。

在实施例中，第一阀133可以被配置为能够调节第一路径131的开度，第二阀134可以被配置为能够调节第二路径132的开度。由此，根据本申请实施例提供的气动分离系统100，通过调整第一阀133的开度，能够调整腔体112的第一部分115的气压，通过调整第二阀134的开度，能够调整向凹部111内施加气体的气压，从而控制卫星200与座构件110的分离速度。

根据本申请实施例提供的气动分离系统100，腔体112可以与限位机构的数量均为多个，腔体112可以与限位机构一一对应地设置。气动机构还可以包括压力传感器136、第三阀135和多条第一路径131，第一路径131可以与腔体112一一对应地设置，气源130可以经由第一路径131与对应的腔体112连通，其中，每一第一路径131均与第三阀135连通，第三阀135能够开启以排出第一路径131内的气体，压力传感器136经由多条第一路径131监测腔体112内的气体压力。

在实施例中，设置多个腔体112（例如两个、三个、四个甚至更多）、限位机构，有利于对卫星200提供均匀的锁紧力，使得锁紧更为可靠。在实施例中，利用压力传感器136的监测作用，使得在腔体112的第二部分116气压不足时，能够及时开启第一阀133向腔体112内补充气体，确保卫星200始终被锁紧。

在实施例中，压力传感器136可以设置于一段与全部第一路径131连通的管路，从而监测腔体112的第二部分116的压力。类似地，在实施例中，第三阀135也可以设置于一段与全部第一路径131连通的管路，通过第三阀135的开启将腔体112的第二部分116的气体泄压，在复位构件122的作用下，限位构件120的部分将收回到通道内。

根据本申请实施例提供的气动分离系统100，由于无火工品，能够多次重复使用，既能接收推进剂在轨补加，也能接收电能在轨补给，还能对小卫星200进行电能补给。

根据本申请实施例的第二方面提供一种运载装置，运载装置包括如上气动分离系统100。在实施例中，运载装置可以为飞行器，例如运载火箭。

根据本申请实施例提供的运载装置，运载装置还可以包括卫星200，卫星200的部分可以用于设置于座构件110的凹部111内，卫星200的部分可以包括卡接部，卡接部例如可以为插槽221，卡接部可以用于容纳限位构件120，以与限位构件120卡接。在实施例中，卫星200的部分可以为连接构件220，连接构件220可以与卫星200的本体210连接。在实施例中，连接构件220的外侧可以套设有第二密封圈222，以确保其插入到凹部111中时，凹部111密封。

根据本申请实施例的第三方面提供一种气动分离系统100的使用方法，气动分离系统100包括：座构件110，座构件110包括凹部111、腔体112以及连通凹部111和腔体112的通道，凹部111用于容纳卫星200的部分；限位机构，限位机构包括可活动地设置于腔体112内的限位构件120，限位构件120将腔体112分隔为第一部分115和第二部分116，第一部分115与通道连通，限位构件120的部分穿设于通道内，以伸入到凹部111内以及收回到通道内；气动机构，气动机构包括与第二部分116连通的气源130，气源130用于向第二部分116内输送驱动限位构件120的气体，气源130还与凹部111连通；气动机构还包括第一路径131，气源130经由第一路径131与腔体112连通。

气动分离系统100的使用方法可以包括：控制第一路径131开启，气源130向腔体112的第二部分116输送气体，以驱动限位构件120，使得限位构件120伸入到凹部111内对卫星200进行限位。这里，气动分离系统100可以为如上气动分离系统100，第一路径131的开启可以通过开启第一阀133来实现。

根据本申请实施例提供的使用方法，气动机构还可以包括第三阀135和第二路径132，第三阀135与第一路径131连通，气源130经由第二路径132与凹部111连通，使用方法还包括：控制第三阀135开启，经由第一路径131排出腔体112内的气体，以使得限位构件120收回到通道内；控制第一路径131关闭，控制第二路径132开启，气源130向凹部111内输送气体，使得卫星200的部分与凹部111分离。如以上描述中提到的，可通过调整第二阀134的开度，来控制卫星200与适配器分离时的力的大小，换句话说，当限位构件120收回，第二阀134未开启，则卫星200与适配器不分离，第二阀134以小开度开启，则卫星200受到的力较小，分离速度较慢，当第二阀134以大开度开启，则卫星200受到的力较大，分离速度较快。

根据本申请实施例提供的使用方法，气动机构还包括压力传感器136，压力传感器136经由第一路径131监测腔体112内的气体压力；使用方法还包括：通过压力传感器136监测到腔体112的第二部分116内的压力低于设定值时，控制第一路径131开启，向腔体112内补充气体。因此，可以预先确定设定值，在腔体112的第二部分116的压力低于设定值时，及时补充气体，确保卫星200被可靠地锁紧。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种运载装置，其特征在于，所述运载装置包括卫星和气动分离系统；

其中，所述气动分离系统包括：

座构件，所述座构件包括凹部、腔体以及连通所述凹部和所述腔体的通道；

限位机构，所述限位机构包括可活动地设置于所述腔体内的限位构件，所述限位构件将所述腔体分隔为第一部分和第二部分，所述第一部分与所述通道连通，所述限位构件的部分穿设于所述通道内，以伸入到所述凹部内以及收回到所述通道内；

气动机构，所述气动机构包括与所述第二部分连通的气源，所述气源还与所述凹部连通，所述气源用于向所述第二部分内输送驱动所述限位构件的气体；

所述腔体与所述限位机构的数量均为多个，所述腔体与所述限位机构一一对应地设置；

所述气动机构还包括第三阀和多条第一路径，所述第一路径与所述腔体一一对应地设置，所述气源经由所述第一路径与对应的所述腔体连通，其中，每一所述第一路径均与所述第三阀连通，所述第三阀能够开启以排出所述第一路径内的气体；

第一路径和第二路径，所述气源经由所述第一路径与所述腔体连通，所述第一路径具有与所述腔体连通的第一气路接口，所述气源经由所述第二路径与所述凹部连通；

第一阀和第二阀，所述第一阀用于开启以及断开所述第一路径，所述第二阀用于开启以及断开所述第二路径，其中，所述第一阀被配置为能够调节所述第一路径的开度，所述第二阀被配置为能够调节所述第二路径的开度；

止挡构件，所述止挡构件设置于所述腔体的所述第二部分内，所述止挡构件位于所述第一气路接口的靠近所述凹部的一侧，使得所述限位构件向着第一气路接口运动时，所述止挡构件抵接所述限位构件，从而使得所述限位构件不向所述第一气路接口运动；

所述卫星包括：

本体、连接构件和密封圈，所述连接构件与所述本体连接，所述连接构件用于设置于所述座构件的凹部内，所述连接构件包括卡接部，所述卡接部用于容纳所述限位构件的伸入到所述凹部内的部分；所述连接构件的外侧套设有所述密封圈，以在所述连接构件插入到所述凹部中时密封所述凹部，并使得所述第三阀开启而所述限位构件收回到所述通道内以及所述第二阀关闭时，所述卫星与所述座构件不分离。

2.根据权利要求1所述的运载装置，其特征在于，所述限位构件包括彼此连接的盘部和杆部，所述杆部穿设于所述通道，所述盘部将所述腔体分隔为所述第一部分和所述第二部分，所述盘部沿着所述腔体的内壁可滑动地设置。

3.根据权利要求1所述的运载装置，其特征在于，所述限位机构还包括复位构件，所述复位构件设置于所述腔体的内部，所述复位构件与所述限位构件连接，所述复位构件被配置为至少在所述限位构件的部分伸入到所述凹部内时对所述限位构件施加使得所述限位构件的部分收回到所述通道内的力。

4.根据权利要求3所述的运载装置，其特征在于，所述限位构件包括彼此连接的盘部和杆部，所述杆部穿设于所述通道，所述盘部将所述腔体分隔为所述第一部分和所述第二部分，所述盘部沿着所述腔体的内壁可滑动地设置，所述复位构件设置于所述盘部与所述腔体的内壁之间。

5.根据权利要求1所述的运载装置，其特征在于，所述气动机构还包括压力传感器，所述压力传感器经由所述多条第一路径监测所述腔体的第二部分内的气体压力。

6.一种运载装置的使用方法，其特征在于，所述运载装置为如权利要求1至5中任一项所述的运载装置，

所述使用方法包括：

控制所述第一阀开启以将所述第一路径开启，所述气源向所述腔体的第二部分输送气体，以驱动所述限位构件，使得所述限位构件伸入到所述凹部内对所述卫星进行限位；

控制所述第三阀开启，经由所述第一路径排出所述腔体内的气体，以使得所述限位构件收回到所述通道内，并且控制所述第二阀关闭以将所述第二路径关闭，使得所述卫星与所述座构件不分离；

控制所述第一阀关闭以将所述第一路径关闭，控制所述第二阀开启以将所述第二路径开启，所述气源向所述凹部内输送气体，使得所述卫星的部分与所述凹部分离；

所述第二阀以较小开度开启，所述卫星以较慢的分离速度与所述座构件分离，所述第二阀以较大开度开启，所述卫星以较快的分离速度与所述座构件分离。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述气动机构还包括压力传感器，所述压力传感器经由所述第一路径监测所述腔体内的气体压力；所述使用方法还包括：

通过所述压力传感器监测到所述腔体的第二部分内的压力低于设定值时，控制第一路径开启，向所述腔体内补充气体。