CN117262255B - 一种适用于卫星分离的连接机构和卫星 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于卫星分离的连接机构和卫星，其中，适用于卫星分离连接机构包括：第一固定件、第二固定件，分别适用于固定在卫星本体和卫星待分离部件上；连接绳，设置有多个，且多个所述连接绳的两端分别固定于所述第一固定件和所述第二固定件上；触发组件，与所述连接绳连接，能够促使所述连接绳发生断裂。本申请不涉及使用火药或其他爆炸物，减少了卫星发射、运行和维护过程中的安全风险。该连接机构采用多个连接绳和限制绳相结合的方式，当触发组件工作时，连接绳和限制绳会发生断裂，从而使得卫星的部件能够成功分离或部署，提高了连接的可靠性。

Description

一种适用于卫星分离的连接机构和卫星

技术领域

本申请涉及卫星分离的技术领域，具体为一种适用于卫星分离的连接机构和卫星。

背景技术

爆炸螺栓（Pyrotechnic Bolts），也被称为爆炸螺钉、爆炸性解体螺栓，是一种在卫星及其他航天器上广泛应用的特殊螺栓。这些螺栓被设计用于在特定时刻以控制爆炸的方式分离或释放卫星的组件、舱段或部件。

爆炸螺栓通常由螺栓本体和爆炸装置构成：螺栓本体通常为金属材料，类似于普通螺栓，有不同尺寸和强度等级，以适应不同的应用场景；爆炸装置是爆炸螺栓的核心部分，通常由火药、火工品或其他类似爆炸物组成。爆炸装置与螺栓的其他部分连接，当触发条件满足时，会引发爆炸。爆炸螺栓的触发可以通过多种方式实现，比如电信号触发、热触发、冷触发或机械触发。触发机制的选择取决于具体的卫星设计要求和应用场景。

尽管爆炸螺栓在卫星和航天器上有广泛的应用，但它们也存在一些缺点和潜在的问题。首先，爆炸螺栓属于一次性使用的装置，一旦触发，无法再恢复原状。这意味着其可靠性至关重要。如果在关键时刻未能成功触发，可能会导致航天器的部分或全部组件无法按预期分离或部署。其次，爆炸螺栓的设计和操作涉及爆炸装置和火药等危险材料。在卫星的发射、运行和维护过程中，处理这些装置需要严格遵循安全标准和程序，从而延长了卫星发射周期。再次，爆炸螺栓引发爆炸后会产生较多的金属碎片垃圾，存在影响卫星运行安全的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提出一种适用于卫星分离的连接机构和卫星。

在本申请的第一个方面，提出一种适用于卫星分离的连接机构，其包括:

第一固定件、第二固定件，分别适用于固定在卫星本体和卫星待分离部件上；

连接绳，设置有多个，且多个连接绳的两端分别固定于第一固定件和第二固定件上；

触发组件，与连接绳连接，能够促使连接绳发生断裂。

在一些实施例中，还包括：

第一螺栓，设置有多个，多个第一螺栓穿设于第一固定件，并适用于与卫星本体连接；

第二螺栓，设置有多个，多个第二螺栓穿设于第二固定件，并适用于与卫星待分离部件连接。

在一些实施例中，第一固定件和第二固定件的相对面上均形成有若干个凸块，相邻两个凸块之间形成有固定杆，连接绳的两端分别绑扎于第一固定件上的固定杆上和第二固定件上的固定杆上。

在一些实施例中，还包括：

导向组件，设置于第一固定件和第二固定件上，导向组件能够允许第一固定件和第二固定件在预设方向上相对运动，并限制第一固定件和第二固定件发生其他方向上的偏移。

在一些实施例中，导向组件包括：

套筒，其一端固定于第一固定件上；

导向杆，其一端固定于第二固定件上，且导向杆的外壁适用于与套筒的内壁滑动抵接。

在一些实施例中，还包括：

弹簧，其套设在套筒的外侧，弹簧的一端与第一固定件固定连接，弹簧的另一端适用于与第二固定件弹性抵接，且连接绳断裂前，弹簧处于压缩状态。

在一些实施例中，还包括：

限制绳，其设置有多个，并绑扎于弹簧上，能够使弹簧保持在压缩状态，触发组件还与多个限制绳连接，能够促使限制绳发生断裂。

在一些实施例中，连接绳和限制绳为单股尼龙绳、多股尼龙绳、强化尼龙绳和混纺尼龙绳中的任一种。

在一些实施例中，触发组件包括：

电源；

导线，与电源连接；

电阻丝，与导线连接，电阻丝并联设置有多个，并绑扎固定于多个连接绳和多个限制绳上，电阻丝能够在通电时发热并烧断连接绳和限制绳；

开关，设置于导线上。

在本申请的第二个方面，还提出一种卫星，其包括：

卫星本体；

卫星待分离部件；

以上所述的连接机构，所述卫星本体和所述卫星待分离部件通过多个适用于卫星分离的连接机构相连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

提高安全性：与传统的爆炸螺栓相比，该连接机构不涉及使用火药或其他爆炸物，减少了卫星发射、运行和维护过程中的安全风险。

提高可靠性：该连接机构采用多个连接绳和限制绳相结合的方式，当触发组件工作时，连接绳和限制绳会发生断裂，从而使得卫星的部件能够成功分离或部署，提高了连接的可靠性。

提高经济性：由于连接绳和限制绳可以替换，而且不涉及使用爆炸装置和火药等危险材料，该连接机构的制造成本较低。此外，使用该连接机构可以减少卫星发射周期，提高卫星发射的效率，从而降低了整个卫星项目的成本。

减少金属碎片垃圾：与爆炸螺栓产生大量金属碎片垃圾不同，该连接机构发生分离后，几乎不会产生金属碎片垃圾或其他垃圾，可以降低对其他卫星和空间器件的碰撞风险，减少了对卫星运行安全的影响。

总而言之，该连接机构的有益效果包括提高安全性、可靠性和经济性，减少金属碎片垃圾等方面，适用于卫星和其他航天器的连接和分离应用。

附图说明

图1为本申请示范实施例中为显示连接机构分离前的状态示意图；

图2为本申请示范实施例中为显示连接机构分离后的状态示意图；

图3为本申请示范实施例中为显示第一固定件的主视示意图。

图中：1、第一固定件；11、凸块；12、凹槽；13、固定杆；2、第二固定件；3、第一螺栓；4、第二螺栓；5、连接绳；6、导向组件；61、套筒；62、导向杆；7、弹簧；8、限制绳。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”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”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

如背景技术中所述，爆炸螺栓（Pyrotechnic Bolts），也被称为爆炸螺钉、爆炸性解体螺栓，是一种在卫星及其他航天器上广泛应用的特殊螺栓。这些螺栓被设计用于在特定时刻以控制爆炸的方式分离或释放卫星的组件、舱段或部件。爆炸螺栓通常由螺栓本体和爆炸装置构成：螺栓本体通常为金属材料，类似于普通螺栓，有不同尺寸和强度等级，以适应不同的应用场景；爆炸装置是爆炸螺栓的核心部分，通常由火药、火工品或其他类似爆炸物组成。爆炸装置与螺栓的其他部分连接，当触发条件满足时，会引发爆炸。爆炸螺栓的触发可以通过多种方式实现，比如电信号触发、热触发、冷触发或机械触发。触发机制的选择取决于具体的卫星设计要求和应用场景。尽管爆炸螺栓在卫星和航天器上有广泛的应用，但它们也存在一些缺点和潜在的问题。首先，爆炸螺栓属于一次性使用的装置，一旦触发，无法再恢复原状。这意味着其可靠性至关重要。如果在关键时刻未能成功触发，可能会导致航天器的部分或全部组件无法按预期分离或部署。其次，爆炸螺栓的设计和操作涉及爆炸装置和火药等危险材料。在卫星的发射、运行和维护过程中，处理这些装置需要严格遵循安全标准和程序，从而延长了卫星发射周期。再次，爆炸螺栓引发爆炸后会产生较多的金属碎片垃圾，存在影响卫星运行安全的问题。

为改善上述问题，在本申请的一个方面，提出了一种适用于卫星分离的连接机构,参照图1和图2，其包括：第一固定件1、第二固定件2、第一螺栓3、第二螺栓4、连接绳5、导向组件6、弹簧7、限制绳8和触发组件。其中，第一固定件1适用于通过第一螺栓3固定在卫星本体上；第二固定件2适用于通过第二螺栓4固定在卫星待分离部件上；连接绳5适用于连接第一固定件1和第二固定件2，适用于承受拉力；导向组件6能够允许第一固定件1和第二固定件2在预设方向上相对运动，并限制第一固定件1和第二固定件2发生其他方向上的偏移；弹簧7适用于在连接绳5断裂时推动卫星本体和卫星待分离部件；限制绳8适用于使弹簧7保持在压缩状态，以免使连接绳5额外承受过大的弹簧7弹力；触发组件适用于促使连接绳5和限制绳8发生断裂。

具体地，在示范实施例中，参照图3，第一固定件1形成为圆形板状结构，其靠近第二固定件2的一侧的中部开设有适用于容纳弹簧7和导向组件6的圆形槽，第一固定件1的圆形槽的外侧阵列开设有若干个凹槽12，若干个凹槽12与圆形槽相连通，因若干个凹槽12的存在，第一固定件1上形成了若干个阵列分布的凸块11。

进一步地，在示范实施例中，参照图3，第一固定件1中嵌设有环形固定杆13，环形固定杆13的轴线穿设于多个凸块11的阵列中心，且环形固定杆13具体嵌设于多个凸块11中，从而使得在若干个凹槽12处，环形固定杆13得以裸露出一段，从而使得连接绳5的一端能够稳定地绑扎于环形固定杆13的裸露段上。

具体地，在示范实施例中，具体地，在示范实施例中，与第一固定件1一致，第二固定件2也形成为圆形板状结构，其靠近第一固定件1的一侧的中部开设有适用于容纳弹簧7和导向组件6的圆形槽，第二固定件2的圆形槽的外侧阵列开设有若干个凹槽12，若干个凹槽12与圆形槽相连通，因若干个凹槽12的存在，第二固定件2上形成了若干个阵列分布的凸块11。

进一步地，在示范实施例中，第二固定件2中嵌设有环形固定杆13，环形固定杆13的轴线穿设于多个凸块11的阵列中心，且环形固定杆13具体嵌设于多个凸块11中，从而使得在若干个凹槽12处，环形固定杆13得以裸露出一段，从而使得连接绳5的另一端能够稳定地绑扎于环形固定杆13的裸露段上。

具体地，在示范实施例中，参照图1和图3，第一螺栓3设置有多个，多个第一螺栓3在第一固定件1上呈圆周阵列分布，并穿设于第一固定件1的圆形槽的槽底，第一螺栓3适用于与卫星本体连接，从而实现第一固定件1和卫星本体的固定。

具体地，在示范实施例中，第二螺栓4设置有多个，多个第二螺栓4在第二固定件2上呈圆周阵列分布，并穿设于第二固定件2的圆形槽的槽底，第二螺栓4适用于与卫星待分离部件连接，从而实现第二固定件2和卫星待分离部件的固定。

具体地，在示范实施例中，参照图1和图2，连接绳5的一端绑扎在第一固定件1的环形固定杆13上，连接绳5的另一端绑扎在第二固定件2的环形固定杆13上。

进一步地，在示范实施例中，参照图1和图2，连接绳5设置有多条，并与环形固定杆13的裸露段的数量相对应，通过设置多条阵列分布的连接绳5，能够均匀且稳定地承受卫星本体和卫星待分离部件之间的拉力。

更进一步地，在示范实施例中，连接绳5为单股尼龙绳、多股尼龙绳、强化尼龙绳和混纺尼龙绳中的任一种。其中，强化尼龙绳是在普通尼龙绳表面覆盖一层附加材料（如涂层或涂膜），以提高其耐磨性、抗辐射能力或其他性能。混纺尼龙绳可以由尼龙纤维与其他材质如聚酰胺或聚乙烯混合编织而成，以获得不同的性能特点，如更高的强度。

具体地，在示范实施例中，参照图1和图2，导向组件6设置于第一固定件1和第二固定件2上，导向组件6能够允许第一固定件1和第二固定件2在预设方向（第一固定件1的轴线方向）上相对运动，并限制第一固定件1和第二固定件2发生其他方向上的偏移。

进一步地，在示范实施例中，参照图1和图2，导向组件6包括套筒61和导向杆62。其中，套筒61的一端固定于第一固定件1的圆形槽的槽底上；导向杆62的一端固定于第二固定件2的圆形槽的槽底上，且导向杆62的外壁适用于与套筒61的内壁滑动抵接。从而完成导向功能。

具体地，在示范实施例中，参照图1和图2，弹簧7套设在套筒61的外侧，弹簧7的一端与第一固定件1固定连接，弹簧7的另一端于与第二固定件2弹性抵接，且连接绳5断裂前，弹簧7处于压缩状态，在连接绳5断裂后，弹簧7能够推动卫星本体和卫星待分离部件分离。

具体地，在示范实施例中，参照图1和图2，限制绳8设置有多个，并绑扎于弹簧7上，能够使弹簧7保持在压缩状态，以免使连接绳5在断裂前额外承受过大的弹簧7弹力。

具体地，在示范实施例中，触发组件与多个连接绳5和多个限制绳8连接，能够促使连接绳5和限制绳8发生断裂，从而完成第一固定件1和第二固定件2的分离。

更进一步地，在示范实施例中，连接绳5为单股尼龙绳、多股尼龙绳、强化尼龙绳和混纺尼龙绳中的任一种。其中，强化尼龙绳是在普通尼龙绳表面覆盖一层附加材料（如涂层或涂膜），以提高其耐磨性、抗辐射能力或其他性能。混纺尼龙绳可以由尼龙纤维与其他材质如聚酰胺或聚乙烯混合编织而成，以获得不同的性能特点，如更高的强度。

进一步地，在示范实施例中，触发组件（图中未显示）包括电源、导线、电阻丝和开关。其中，导线与电源连接；电阻丝与导线连接，电阻丝并联设置有多个并绑扎固定于多个连接绳5和限制绳8上，电阻丝能够在通电时发热并烧断连接绳5和限制绳8，进一步地，电阻丝设置为钨丝；开关设置于导线上，适用于在预设时间将电阻丝接通电源。

综上所述，与传统的爆炸螺栓相比，上述连接机构不涉及使用火药或其他爆炸物，减少了卫星发射、运行和维护过程中的安全风险。该连接机构采用多个连接绳5和限制绳8相结合的方式，当触发组件工作时，连接绳5和限制绳8会发生断裂，从而使得卫星的部件能够成功分离或部署，提高了连接的可靠性。由于连接绳5和限制绳8可以替换，而且不涉及使用爆炸装置和火药等危险材料，该连接机构的制造成本较低。此外，使用该连接机构可以减少卫星发射周期，提高卫星发射的效率，从而降低了整个卫星项目的成本。与爆炸螺栓产生大量金属碎片垃圾不同，该连接机构发生分离后，几乎不会产生金属碎片垃圾或其他垃圾，可以降低对其他卫星和空间器件的碰撞风险，减少了对卫星运行安全的影响。总而言之，该连接机构的有益效果包括提高安全性、可靠性和经济性，减少金属碎片垃圾等方面，适用于卫星和其他航天器的连接和分离应用。

在本申请的第二个方面，该提出一种卫星，其包括卫星本体、卫星待分离部件和以上所述的适用于卫星分离的连接机构。其中，卫星本体和卫星待分离部件通过多个适用于卫星分离的连接机构相连接。

最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,包括：

第一固定件、第二固定件，分别适用于固定在卫星本体和卫星待分离部件上；

连接绳，设置有多个，且多个所述连接绳的两端分别固定于所述第一固定件和所述第二固定件上；

触发组件，与所述连接绳连接，能够促使所述连接绳发生断裂；

所述第一固定件形成为圆形板状结构，其中部开设有圆形槽，所述第一固定件的所述圆形槽的外侧阵列开设有若干个凹槽，使得所述第一固定件上形成有若干个凸块，所述第一固定件中设置有环形固定杆，所述环形固定杆的轴线穿设于多个所述凸块的阵列中心，所述环形固定杆嵌设于多个所述凸块中，使得在若干个所述凹槽处，所述环形固定杆形成有裸露段；

所述第二固定件的结构与所述第一固定件的结构相同，所述连接绳的两端分别绑扎于所述第一固定件和所述第二固定件上的环形固定杆的裸露段上。

2.根据权利要求1所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,还包括：

第一螺栓，设置有多个，多个所述第一螺栓穿设于所述第一固定件，并适用于与卫星本体连接；

第二螺栓，设置有多个，多个所述第二螺栓穿设于所述第二固定件，并适用于与卫星待分离部件连接。

3.根据权利要求1所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,还包括：

导向组件，设置于所述第一固定件和所述第二固定件上，所述导向组件能够允许第一固定件和所述第二固定件在预设方向上相对运动，并限制所述第一固定件和所述第二固定件发生其他方向上的偏移。

4.根据权利要求3所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,所述导向组件包括：

套筒，其一端固定于所述第一固定件上；

导向杆，其一端固定于所述第二固定件上，且所述导向杆的外壁适用于与所述套筒的内壁滑动抵接。

5.根据权利要求4所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,还包括：

弹簧，其套设在所述套筒的外侧，所述弹簧的一端与所述第一固定件固定连接，所述弹簧的另一端适用于与所述第二固定件弹性抵接，且所述连接绳断裂前，所述弹簧处于压缩状态。

6.根据权利要求5所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,还包括：

限制绳，其设置有多个，并绑扎于所述弹簧上，能够使所述弹簧保持在压缩状态，所述触发组件还与多个所述限制绳连接，能够促使所述限制绳发生断裂。

7.根据权利要求6所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,所述连接绳和所述限制绳为单股尼龙绳、多股尼龙绳、强化尼龙绳和混纺尼龙绳中的任一种。

8.根据权利要求6所述的适用于卫星分离的连接机构，其特征在于,所述触发组件包括：

电源；

导线，与所述电源连接；

电阻丝，与所述导线连接，所述电阻丝并联设置有多个，并绑扎固定于多个所述连接绳和多个所述限制绳上，所述电阻丝能够在通电时发热并烧断所述连接绳和所述限制绳；

开关，设置于所述导线上。

9.一种卫星，其特征在于,包括：

卫星本体；

卫星待分离部件；

如权利要求1-8中任一项所述的适用于卫星分离的连接机构，所述卫星本体和所述卫星待分离部件通过多个所述适用于卫星分离的连接机构相连接。