CN116639266A - 一种多功能式卫星构型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫星技术领域，本发明公开了一种多功能式卫星构型，包括：通信卫星主体、主控模块、安装槽、光伏板机构、转接器、连接机构和传感器模块；四个所述安装槽分别开设在所述通信卫星主体的外侧四面顶部；四个所述光伏板机构分别设置在四个安装槽的内腔；转接器内嵌在所述通信卫星主体的底部；连接机构设置在所述通信卫星主体的内腔底部；传感器模块安装在所述通信卫星主体的底部。本发明实现太阳能电池板与卫星主体可控式分离安装，避免单片电池板的故障或损坏影响卫星主体的运行，提高了卫星系统的灵活性和可靠性，并且可以通过简单的拆卸实现卫星主体与太阳能电池板的分离，便于后续对轨道内的卫星进行回收处理。

Description

一种多功能式卫星构型

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，具体为一种多功能式卫星构型。

背景技术

卫星是人工地球卫星，它们被发射到太空中围绕地球运行，卫星可用于各种目的，包括通信、天气预报、地质勘探、导航、科学研究等，卫星根据其功能和轨道类型可以分为不同的类别，通信卫星用于传输电话、电视和互联网数据，气象卫星用于监测和预测天气系统的变化，地球观测卫星用于收集地球表面的图像和数据，以用于气候研究、环境监测和城市规划等领域。导航卫星则提供全球定位系统（GPS）服务，用于导航和定位，科学卫星则用于进行空间科学研究，如天文观测、物理实验等，卫星的运行依赖于地球引力和惯性，它们被发射到特定的轨道上，以保持稳定的运行，卫星通常由多个部分组成，包括载荷（用于特定任务的设备）、电池（存储能量）、太阳能电池板（用于充电）、通信设备和控制系统，卫星技术在现代社会中发挥着重要作用，它们为全球通信、天气预报、导航和科学研究等提供了关键支持。

现有技术领域内，随着科技的不断发展和需求的增加，卫星行业正经历着快速的发展和创新，随着卫星数量的增加，太空轨道上废弃的卫星碎片和或发生碰撞产生的空间垃圾也会增多，进而对其他卫星和太空航行器构成碰撞威胁，并可能导致连锁反应，进一步危及太空活动，因此国际社会正在积极研究和探索各种技术解决太空垃圾问题，通过使用专门设计的太空飞行器，配备高精度的传感器和机械装置，能够主动搜索、追踪和捕捉碎片，并将其带回地球或将其推向安全的轨道，由于卫星机构中太阳能电池板体积较大，不易处理，因此给卫星回收处理技术增加了难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能式卫星构型，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能式卫星构型，包括：

通信卫星主体；

主控模块，设置在所述通信卫星主体的顶部，所述主控模块和通信卫星主体电性连接；

安装槽，所述安装槽的数量为四个，四个所述安装槽分别开设在所述通信卫星主体的外侧四面顶部；

光伏板机构，所述光伏板机构的数量为四个，四个所述光伏板机构分别设置在四个安装槽的内腔；

转接器，内嵌在所述通信卫星主体的底部，所述转接器的接线插座为四个，并且四个接线插座延伸出通信卫星主体的外壁，所述转接器和主控模块电性连接；

连接机构，设置在所述通信卫星主体的内腔底部；

传感器模块，安装在所述通信卫星主体的底部，所述传感器模块和主控模块电性连接。

优选的，所述光伏板机构包括：壳体、分控模块、连接头、齿轮环、第一电机和主动齿轮；壳体设置在所述安装槽的内腔；分控模块内嵌在所述壳体的外侧底部；连接头设置在所述壳体的下方，所述连接头和分控模块电性连接，所述连接头能够与转接器的接线插座相插接；齿轮环通过轴承转动连接在所述壳体的外侧顶部；第一电机安装在所述壳体的内腔底端，所述第一电机的转动轴承延伸出壳体的外侧，所述第一电机和分控模块电性连接；主动齿轮螺钉连接在所述第一电机的转动轴，所述主动齿轮能够与齿轮环啮合。

优选的，所述光伏板机构还包括：槽体、连接杆、安装架、转动架和微型电推杆；槽体开设在所述壳体的内腔内侧顶部；连接杆固定安装在所述槽体的内腔；安装架固定安装在所述安装槽的内腔；转动架通过销轴转动连接在所述安装架的顶部；所述微型电推杆的数量为两个，两个所述微型电推杆一端分别通过销轴转动连接在所述安装架的顶端左右两侧，两个所述微型电推杆的另一端分别与转动架的顶端左右两侧通过销轴转动连接，所述微型电推杆和分控模块电性连接。

优选的，所述光伏板机构还包括：安装板、导轨、固定座、移动座、折叠架、电动伸缩杆和太阳能电池组；安装板安装在所述齿轮环的外侧；所述导轨的数量为两个，两个所述导轨分别设置在安装板的外侧两端；所述固定座的数量为两个，两个所述固定座分别固定设置在两个导轨的顶端；所述移动座的数量为两个，两个所述移动座分别套接在两个导轨的外壁底端；所述折叠架的内端上下两侧分别与两侧固定座和移动座的外侧通过销轴转动连接；电动伸缩杆通过支架固定安装在所述安装板的外侧底端，所述电动伸缩杆的伸缩端与两个移动座的内侧固定连接，所述电动伸缩杆和分控模块电性连接；太阳能电池组一端通过销轴转动连接在所述折叠架的外端，所述太阳能电池组的另一端与两个固定座的顶部通过销轴转动连接，所述太阳能电池组和分控模块电性连接。

优选的，所述太阳能电池组内部太阳能电池板的数量为若干个，若干个所述太阳能电池组内部太阳能电池板相互间通过铰链连接。

优选的，所述第一电机驱动主动齿轮转动时，齿轮环在主动齿轮旋转力的作用下驱动安装板偏转，进而改变太阳能电池组方向。

优选的，所述连接机构包括：转动盘、第二电机、限位槽、伸缩座、限位销和电动夹持器；转动盘通过销轴转动连接在所述通信卫星主体的内腔底端；第二电机设置在所述通信卫星主体的内腔底部且位于转动盘的上方，所述第二电机的转动轴与转动盘的轴心固定连接，所述第二电机和主控模块电性连接；所述限位槽的数量为四个，四个所述限位槽沿周向间隔九十度开设在转动盘的外侧；所述伸缩座的数量为四个，四个所述伸缩座分别沿周向间隔九十度插接在通信卫星主体的外侧且位于转接器的四面接线插座上方，所述伸缩座的内侧延伸进通信卫星主体的内腔且位于转动盘的下方；所述限位销的数量为四个，四个所述限位销分别设置在四个伸缩座的顶端内侧，四个所述限位销分别与四个限位槽的内腔插接；所述电动夹持器的数量为四个，四个所述电动夹持器分别设置在四个伸缩座的底部外侧，四个所述电动夹持器的内侧分别与四个光伏板机构中的连接头相夹持，所述电动夹持器和主控模块电性连接。

优选的，所述第二电机能够驱动转动盘带动限位槽转动，使限位销在限位槽旋转力的作用下向外侧移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、电动伸缩杆驱动两侧移动座运动，折叠架内端向内上折叠，折叠架驱动太阳能电池组内部相邻两个太阳能电池板向外侧翻转进而使太阳能电池组展开，太阳能电池组将太阳光转化为电能，以为通信卫星主体进行供电，主控模块控制通信卫星主体和传感器模块启动，通信卫星主体通过与地面站或其他卫星进行通信用于接收、处理和发送信号，实现数据传输等功能，传感器模块感知和测量环境条件或特定物理量，实现用于地球观测、天文观测、气象预测、环境监测等应用。

2、微型电推杆驱动转动架向上翻转，进而使转动架和安装架解除对连接杆的夹持固定，第二电机驱动转动盘带动限位槽转动，限位销在限位槽旋转力的作用下向外侧移动，伸缩座驱动电动夹持器带动连接头向外侧移动，使连接头与转接器接线插座停止插接，电动夹持器停止对连接头的夹持，实现光伏板机构与通信卫星主体的分离，减小体积以便于回收装置进行回收。

本发明实现太阳能电池板与卫星主体可控式分离安装，避免单片电池板的故障或损坏影响卫星主体的运行，提高了卫星系统的灵活性和可靠性，降低了维修和更换的成本和风险，并且可以通过简单的拆卸实现卫星主体与太阳能电池板的分离，便于后续对轨道内的卫星进行回收处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的爆炸图。

图3为图1的光伏板机构爆炸图。

图4为图3的A处放大图。

图5为图3的B处放大图。

图6为图1的连接机构爆炸图。

图中：1、通信卫星主体；2、主控模块；3、安装槽；4、光伏板机构；41、壳体；42、分控模块；43、连接头；44、齿轮环；45、第一电机；46、主动齿轮；47、槽体；48、连接杆；49、安装架；410、转动架；411、微型电推杆；412、安装板；413、导轨；414、固定座；415、移动座；416、折叠架；417、电动伸缩杆；418、太阳能电池组；5、转接器；6、连接机构；61、转动盘；62、第二电机；63、限位槽；64、伸缩座；65、限位销；66、电动夹持器；7、传感器模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种多功能式卫星构型，包括：通信卫星主体1、主控模块2、安装槽3、光伏板机构4、转接器5、连接机构6和传感器模块7，通信卫星主体1用于接收、处理和发送信号的重要组成部分，通信卫星主体1本身能够与地面站或其他卫星进行通信实现数据传输的功能，通信卫星主体1内部设置有太阳能蓄电池能够将太阳能转换为电能进行存储并作为通信卫星主体1自身以及外部其他电器件的供电电源所使用；主控模块2设置在通信卫星主体1的顶部，主控模块2和通信卫星主体1电性连接，主控模块2内部包括天线、发射器、接收器和信号处理器等，能够在太空轨道内与地面站进行通信，实现指令接收；安装槽3的数量为四个，四个安装槽3分别开设在通信卫星主体1的外侧四面顶部；光伏板机构4的数量为四个，四个光伏板机构4分别设置在四个安装槽3的内腔；转接器5内嵌在通信卫星主体1的底部，转接器5的接线插座为四个，并且四个接线插座延伸出通信卫星主体1的外壁，转接器5和主控模块2电性连接，转接器5能够将四侧光伏板机构4中的太阳能电池组418收集到的电能以及分控模块42的控制电信号汇总至主控模块2内；连接机构6设置在通信卫星主体1的内腔底部；传感器模块7安装在通信卫星主体1的底部，传感器模块7和主控模块2电性连接，传感器模块7根据实际需要进行加装如光学传感器、气象传感器或者导航传感器等，传感器模块7将数据通过主控模块2进行信息的发送和反馈。

作为优选方案，更进一步的，如图3、图4和图5所示，光伏板机构4包括：壳体41、分控模块42、连接头43、齿轮环44、第一电机45、主动齿轮46、槽体47、连接杆48、安装架49、转动架410、微型电推杆411、安装板412、导轨413、固定座414、移动座415、折叠架416、电动伸缩杆417和太阳能电池组418；壳体41设置在安装槽3的内腔；分控模块42内嵌在壳体41的外侧底部，分控模块42内部设置有预置程序；连接头43设置在壳体41的下方，连接头43和分控模块42电性连接，连接头43能够与转接器5的接线插座相插接，分控模块42能够通过连接头43和转接器5与主控模块2连接；齿轮环44通过轴承转动连接在壳体41的外侧顶部，齿轮环44能够在主动齿轮46旋转力的作用下转动；第一电机45安装在壳体41的内腔底端，第一电机45的转动轴承延伸出壳体41的外侧，第一电机45和分控模块42电性连接，第一电机45能够驱动主动齿轮46顺时针或逆时针方向转动；主动齿轮46螺钉连接在第一电机45的转动轴，主动齿轮46能够与齿轮环44啮合；槽体47开设在壳体41的内腔内侧顶部；连接杆48固定安装在槽体47的内腔；安装架49固定安装在安装槽3的内腔；转动架410通过销轴转动连接在安装架49的顶部，微型电推杆411自身伸长缩短驱动转动架410以与安装架49顶部轴心转动；微型电推杆411的数量为两个，两个微型电推杆411一端分别通过销轴转动连接在安装架49的顶端左右两侧，两个微型电推杆411的另一端分别与转动架410的顶端左右两侧通过销轴转动连接，微型电推杆411和分控模块42电性连接，微型电推杆411能够由分控模块42进行控制，微型电推杆411自身伸长缩短过程中能够以与安装架49销轴转动连接处为轴转动；安装板412安装在齿轮环44的外侧；导轨413的数量为两个，两个导轨413分别设置在安装板412的外侧两端，移动座415能够在导轨413外部上下运动；固定座414的数量为两个，两个固定座414分别固定设置在两个导轨413的顶端；移动座415的数量为两个，两个移动座415分别套接在两个导轨413的外壁底端；折叠架416的内端上下两侧分别与两侧固定座414和移动座415的外侧通过销轴转动连接，折叠架416自身可进行折叠和展开；电动伸缩杆417通过支架固定安装在安装板412的外侧底端，电动伸缩杆417的伸缩端与两个移动座415的内侧固定连接，电动伸缩杆417和分控模块42电性连接，电动伸缩杆417能够由分控模块42进行控制伸长缩短；太阳能电池组418一端通过销轴转动连接在折叠架416的外端，太阳能电池组418的另一端与两个固定座414的顶部通过销轴转动连接，太阳能电池组418和分控模块42电性连接。

作为优选方案，更进一步的，太阳能电池组418内部太阳能电池板的数量为若干个，若干个太阳能电池组418内部太阳能电池板相互间通过铰链连接，太阳能电池组418内部相邻两个太阳能电池板能够向外侧或向内侧翻转，实现太阳能电池组418的展开或收缩。

作为优选方案，更进一步的，如图6所述，连接机构6包括：转动盘61、第二电机62、限位槽63、伸缩座64、限位销65和电动夹持器66；转动盘61通过销轴转动连接在通信卫星主体1的内腔底端；第二电机62设置在通信卫星主体1的内腔底部且位于转动盘61的上方，第二电机62的转动轴与转动盘61的轴心固定连接，第二电机62和主控模块2电性连接，第二电机62能够由第二电机62进行控制，第二电机62能够驱动转动盘61顺时针或逆时针方向转动；限位槽63的数量为四个，四个限位槽63沿周向间隔九十度开设在转动盘61的外侧；伸缩座64的数量为四个，四个伸缩座64分别沿周向间隔九十度插接在通信卫星主体1的外侧且位于转接器5的四面接线插座上方，伸缩座64的内侧延伸进通信卫星主体1的内腔且位于转动盘61的下方，伸缩座64能够在通信卫星主体1的内腔内外移动；限位销65的数量为四个，四个限位销65分别设置在四个伸缩座64的顶端内侧，四个限位销65分别与四个限位槽63的内腔插接，限位销65能够沿限位槽63的内腔向内侧或向外侧移动；电动夹持器66的数量为四个，四个电动夹持器66分别设置在四个伸缩座64的底部外侧，四个电动夹持器66的内侧分别与四个光伏板机构4中的连接头43相夹持，电动夹持器66和主控模块2电性连接，电动夹持器66能够由第二电机62进行控制，电动夹持器66对连接头43的夹持固定。

工作原理如下：

步骤1：将通信卫星主体1运送到预置太空轨道内，远程控制主控模块2通过主控模块2控制四个光伏板机构4中的分控模块42启动，分控模块42内部预置程序控制电动伸缩杆417启动，电动伸缩杆417伸长驱动两侧移动座415向上运动，使移动座415驱动折叠架416内侧一端向上运动，进而使折叠架416另一端以与固定座414销轴转动连接处为顶点，以使折叠架416内端向内上折叠，进而使折叠架416向外侧展开，并使折叠架416驱动太阳能电池组418外端向外侧移动，太阳能电池组418内部相邻两个太阳能电池板向外侧翻转进而使太阳能电池组418展开，分控模块42内部预置程序控制第一电机45驱动主动齿轮46转动，齿轮环44在主动齿轮46旋转力的作用下驱动安装板412偏转，进而改变太阳能电池组418方向，太阳能电池组418将太阳光转化为电能并通过分控模块42、连接头43和转接器5与通信卫星主体1连接，以为通信卫星主体1内部进行供电，主控模块2控制通信卫星主体1和传感器模块7启动，通信卫星主体1通过与地面站或其他卫星进行通信用于接收、处理和发送信号，实现数据传输等功能，传感器模块7感知和测量环境条件或特定物理量，实现用于地球观测、天文观测、气象预测、环境监测等应用；

步骤2：当需要对通信卫星主体1进行报废回收时，光伏板机构4中的分控模块42内部预置程序控制微型电推杆411启动，微型电推杆411缩短驱动转动架410以与安装架49销轴转动连接处轴向上翻转，进而使转动架410和安装架49解除对连接杆48的夹持固定，主控模块2控制第二电机62和电动夹持器66启动，第二电机62驱动转动盘61带动限位槽63转动，使限位销65在限位槽63旋转力的作用下向外侧移动，并使伸缩座64驱动电动夹持器66带动连接头43向外侧移动，使连接头43与转接器5接线插座停止插接，电动夹持器66停止对连接头43的夹持，实现光伏板机构4与通信卫星主体1的分离，减小体积以便于回收装置进行回收。

综上所述，能够实现太阳能电池板与卫星主体可控式分离安装，避免单片电池板的故障或损坏影响卫星主体的运行，提高了卫星系统的灵活性和可靠性，降低了维修和更换的成本和风险，并且可以通过简单的拆卸实现卫星主体与太阳能电池板的分离，便于后续对轨道内的卫星进行回收处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多功能式卫星构型，其特征在于，包括：

通信卫星主体（1）；

主控模块（2），设置在所述通信卫星主体（1）的顶部，所述主控模块（2）和通信卫星主体（1）电性连接；

安装槽（3），所述安装槽（3）的数量为四个，四个所述安装槽（3）分别开设在所述通信卫星主体（1）的外侧四面顶部；

光伏板机构（4），所述光伏板机构（4）的数量为四个，四个所述光伏板机构（4）分别设置在四个安装槽（3）的内腔；

转接器（5），内嵌在所述通信卫星主体（1）的底部，所述转接器（5）的接线插座为四个，并且四个接线插座延伸出通信卫星主体（1）的外壁，所述转接器（5）和主控模块（2）电性连接；

连接机构（6），设置在所述通信卫星主体（1）的内腔底部；

传感器模块（7），安装在所述通信卫星主体（1）的底部，所述传感器模块（7）和主控模块（2）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述光伏板机构（4）包括：

壳体（41），设置在所述安装槽（3）的内腔；

分控模块（42），内嵌在所述壳体（41）的外侧底部；

连接头（43），设置在所述壳体（41）的下方，所述连接头（43）和分控模块（42）电性连接，所述连接头（43）能够与转接器（5）的接线插座相插接；

齿轮环（44），通过轴承转动连接在所述壳体（41）的外侧顶部；

第一电机（45），安装在所述壳体（41）的内腔底端，所述第一电机（45）的转动轴承延伸出壳体（41）的外侧，所述第一电机（45）和分控模块（42）电性连接；

主动齿轮（46），螺钉连接在所述第一电机（45）的转动轴，所述主动齿轮（46）能够与齿轮环（44）啮合。

3.根据权利要求2所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述光伏板机构（4）还包括：

槽体（47），开设在所述壳体（41）的内腔内侧顶部；

连接杆（48），固定安装在所述槽体（47）的内腔；

安装架（49），固定安装在所述安装槽（3）的内腔；

转动架（410），通过销轴转动连接在所述安装架（49）的顶部；

微型电推杆（411），所述微型电推杆（411）的数量为两个，两个所述微型电推杆（411）一端分别通过销轴转动连接在所述安装架（49）的顶端左右两侧，两个所述微型电推杆（411）的另一端分别与转动架（410）的顶端左右两侧通过销轴转动连接，所述微型电推杆（411）和分控模块（42）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述光伏板机构（4）还包括：

安装板（412），安装在所述齿轮环（44）的外侧；

导轨（413），所述导轨（413）的数量为两个，两个所述导轨（413）分别设置在安装板（412）的外侧两端；

固定座（414），所述固定座（414）的数量为两个，两个所述固定座（414）分别固定设置在两个导轨（413）的顶端；

移动座（415），所述移动座（415）的数量为两个，两个所述移动座（415）分别套接在两个导轨（413）的外壁底端；

折叠架（416），所述折叠架（416）的内端上下两侧分别与两侧固定座（414）和移动座（415）的外侧通过销轴转动连接；

电动伸缩杆（417），通过支架固定安装在所述安装板（412）的外侧底端，所述电动伸缩杆（417）的伸缩端与两个移动座（415）的内侧固定连接，所述电动伸缩杆（417）和分控模块（42）电性连接；

太阳能电池组（418），一端通过销轴转动连接在所述折叠架（416）的外端，所述太阳能电池组（418）的另一端与两个固定座（414）的顶部通过销轴转动连接，所述太阳能电池组（418）和分控模块（42）电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述太阳能电池组（418）内部太阳能电池板的数量为若干个，若干个所述太阳能电池组（418）内部太阳能电池板相互间通过铰链连接。

6.根据权利要求5所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述第一电机（45）驱动主动齿轮（46）转动时，齿轮环（44）在主动齿轮（46）旋转力的作用下驱动安装板（412）偏转，进而改变太阳能电池组（418）方向。

7.根据权利要求6所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述连接机构（6）包括：

转动盘（61），通过销轴转动连接在所述通信卫星主体（1）的内腔底端；

第二电机（62），设置在所述通信卫星主体（1）的内腔底部且位于转动盘（61）的上方，所述第二电机（62）的转动轴与转动盘（61）的轴心固定连接，所述第二电机（62）和主控模块（2）电性连接；

限位槽（63），所述限位槽（63）的数量为四个，四个所述限位槽（63）沿周向间隔九十度开设在转动盘（61）的外侧；

伸缩座（64），所述伸缩座（64）的数量为四个，四个所述伸缩座（64）分别沿周向间隔九十度插接在通信卫星主体（1）的外侧且位于转接器（5）的四面接线插座上方，所述伸缩座（64）的内侧延伸进通信卫星主体（1）的内腔且位于转动盘（61）的下方；

限位销（65），所述限位销（65）的数量为四个，四个所述限位销（65）分别设置在四个伸缩座（64）的顶端内侧，四个所述限位销（65）分别与四个限位槽（63）的内腔插接；

电动夹持器（66），所述电动夹持器（66）的数量为四个，四个所述电动夹持器（66）分别设置在四个伸缩座（64）的底部外侧，四个所述电动夹持器（66）的内侧分别与四个光伏板机构（4）中的连接头（43）相夹持，所述电动夹持器（66）和主控模块（2）电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种多功能式卫星构型，其特征在于：所述第二电机（62）能够驱动转动盘（61）带动限位槽（63）转动，使限位销（65）在限位槽（63）旋转力的作用下向外侧移动。