CN104816842A - 一种微纳卫星多星适配部署装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳卫星多星适配部署装置，包括部署器和平台接口，所述平台接口用于实现部署器与卫星平台之间的物理与电气连接；所述部署器包括支撑组件和弹射组件，所述支撑组件包括隔板(1)和侧板(2)，所述隔板(1)具有多个，并且均具有卡槽(11)，所述侧板(2)具有多个，该侧板用于卡装在所述卡槽(11)内，通过设置相互平行的多层隔板以及不同规格的多层侧板以形成多层不同体积大小的格子，用于容置多个不同规格的微纳卫星；所述弹射组件(3)能用于将所述微纳卫星弹射出。本发明中部署装置能容置多种规格微纳卫星并进行发射，其通用性好，成本低廉。

Description

一种微纳卫星多星适配部署装置及应用

技术领域

本发明属于微纳卫星领域，更具体地，涉及一种可实现多星部署功能的微纳卫星多星适配部署装置及应用。

背景技术

航天器体积和质量的大型化、功能的复杂化,已导致航天器的研制、开发、生产、发射、运行和维护费用迅速增加,同时技术上的可靠性和管理上的安全性下降，使失效率增大。而小型航天器以适应性强、可移动、可组合应用等特点成为研究热点。微纳卫星作为小型航天器的典型代表，近年来各种以微纳卫星为平台的应用技术蓬勃发展，对微纳卫星的发射需求逐步提高。

微纳卫星单星功能受限较多，其应用具有集群化，编队组网的特点。同时，由于运载费用居高不下，微纳卫星多采用搭载或一箭多星技术发射以有效利用运载发射能力，主要是通过部署器在预定轨道释放微纳卫星快速形成星座或编队。如何实现微纳星空间有效部署对微纳卫星应用发展具有关键意义。

此外，微纳卫星本身研制成本随技术进步逐步降低，已达万美元级，卫星发射成本已经成为航天应用低成本化的最大障碍。部署器作为一箭多星技术中主要部件，其商品化生产，模式化设计对于降低发射成本具有重要意义。同时通过多星适配，将有效促进部署器的通用化，扩大生产规模，实现流水线式生产，促进微纳卫星技术进步与应用扩大化。

但是，现有微纳卫星部署器功能单一，适应性低，只能针对一种微纳星实现功能，同时其器件定制化、研制成本高，不利用模块化、规模化生产，相应也不利于发射的低成本化。因此，存在开发通用性好、成本低廉的微纳卫星部署器的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微纳卫星多星适配部署装置及应用，其目的在于，设置部署器，部署器包括多层格子，能同时容置多个不同尺寸规格的微纳卫星，相应使得部署装置能容置多种微纳卫星，其通用性好，成本低廉。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微纳卫星多星适配部署装置，其包括部署器和平台接口，所述平台接口用于实现部署器与卫星平台之间的物理与电气连接，所述部署器包括支撑组件和弹射组件，其中，

所述支撑组件包括隔板和侧板，所述隔板具有多个，并且均具有卡槽，所述侧板具有多个，并具有多种规格，该侧板用于卡装在所述卡槽内，通过设置相互平行的多层隔板以及不同规格的多层侧板以形成多层不同体积大小的格子，用于容置多个不同规格的微纳卫星；所述侧板中还设置有可伸缩挡板，用于伸出时阻挡固定所述微纳卫星，并在缩回时取消阻挡而形成供微纳卫星射出的通道；

所述弹射组件呈板状，设置在所述卡槽中并与侧板相平行，其一端连接与之平行且相距最近的侧板，另一端与微纳卫星相邻，在可伸缩挡板缩回时能用于将所述微纳卫星弹射出。

进一步的，所述弹射组件包括弹簧和锁定元件，所述弹簧受锁定件作用而被压缩，在需要发射所述微纳卫星时，所述锁定元件解锁，使所述弹簧回弹以形成瞬间冲击从而将所述微纳卫星发射出。

进一步的，所述部署器还包括紧固元件，该紧固元件呈矩形框架状，用于箍扎在所述隔板、侧板形成的矩形状结构的棱边和棱角上，从而实现加固以及锁紧。

进一步的，所述锁定元件具有相同的两个，两个相同的锁定元件之间具有对时功能，用于在同一时刻解锁，以获得来自所述弹簧的最大瞬间冲击力。

进一步的，所述紧固元件包括钛合金材料。

按照本发明的第二个方面，还提供如上所述装置的应用，其用于发射长方体或者立方体微纳卫星。

本发明装置可实现多星部署功能，在实际情况中，其作为有效载荷搭载于卫星平台之上以实现功能。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:

本发明装置设置平台接口和部署器，平台接口能实现卫星平台进行物理与电气连接，并能将部署器固定于卫星平台上，部署器包括多层格子，能同时容置多个不同尺寸规格的微纳卫星，相应使得部署装置能容置多种微纳卫星并进行发射。进一步的，本发明装置中平台接口可固定为模块化设计，部署器为板件式结构，模块化设计和板件式结构综合作用，实现微纳卫星的低成本设计与多星适配功能，实现部署器对于多种尺寸外形微纳卫星的空间部署，同时可满足轨道部署要求，其通用性好，成本低廉。本发明装置尤其适用于长方体或正方体微纳卫星，

附图说明

图1为本发明实施例中隔板的结构示意图；

图2为本发明实施例中不同规格侧板的结构示意图；

图3(a)为本发明实施例中隔板中卡装有侧板的二维结构示意图；

图3(b)为本发明实施例中隔板中卡装有侧板的三维结构示意图；

图4为本发明实施例中弹射组件结构示意图，图中两个锁定元件将所述弹簧锁定；

图5为本发明实施例中紧固元件箍扎后的结构示意图；

图6是本发明实施例中微纳卫星多星适配部署装置的数据流示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-隔板     2-侧板     3-弹射组件     4-紧固元件

11-卡槽    31-弹簧    32-锁定元件

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明中装置包括部署器和平台接口，所述平台接口中设置有计算机，该平台接口将部署器连接到卫星平台上，使部署器与卫星平台进行物理与电气连接；部署器用于同时容置多个不同尺寸规格的微纳卫星，并在接受发射命令后沿指定方向发射出指定的微纳卫星。本发明中，可通过固定平台接口，变换多星适配机构构型，实现部署平台对多种外形尺寸微纳卫星的适配。由平台接口实现对部署器的控制，能源供给等保障工作，具有对多星适配机构的固定与能源供给能力，电气控制能力，同时将多型适配机构与卫星平台连接，部署流程控制文件与方案均存储于平台接口内，具有对微纳卫星部署全过程的控制监控能力。平台接口具有较强的通用性。

图1为本发明实施例中隔板的结构示意图；图2为本发明实施例中不同规格侧板的结构示意图；图3(a)为本发明实施例中隔板中卡装有侧板的二维结构示意图；图3(b)为本发明实施例中隔板中卡装有侧板的三维结构示意图。由以上三图可知，所述隔板1具有多个，并且均具有卡槽11，用于支撑放置其上的微纳卫星，并通过设置平行的多层隔板而实现容置多层微纳卫星；所述侧板2具有多个，并具有多种规格，用于卡装在所述卡槽内，用于支撑隔板以形成多层，还用于阻挡所述微纳卫星以防止其在所述隔板上滑动，以使微纳卫星在发射入轨前位置固定；所述侧板中还设置有可伸缩挡板，由侧板内控制元件与执行机构控制。无部署需要时挡板伸出，确保微纳卫星的位置固定，收在部署信号后挡板缩回侧板，保证微纳卫星部署路径畅通。

本实施例中，多星适配器外包络尺寸比为4×3×3，可完成9个尺寸比为3×1×1与9个1×1×1立方体微纳卫星的部署，多星适配机构内部由四块单元格数为4×3的底板与15块1×1侧板，以及6块1×3侧板组成，通过紧固机构将各板件固定并与平台接口连接。

图4为本发明实施例中弹射组件结构示意图，图中两个锁定元件将所述弹簧锁定；述弹射组件3呈板状，设置在所述卡槽中，其与部分侧板平行，其一端连接与之平行且相聚最近的侧板，另一端与微纳卫星相邻，用于在接受发射命令后释放自身从而将所述微纳卫星弹射出。所述弹射组件3包括弹簧31和锁定元件32，所述弹簧受锁定件锁定而被压缩，在收到发射命令后所述锁定元件32解锁，使所述弹簧回弹以形成瞬间冲击进而将所述微纳卫星发射出。两锁定元件之间可进行信息交换，完成对时功能，确保两锁定元件可同时进行解锁，两个相同的锁定元件之间具有对时功能，以在同一时刻解锁，以获得所述弹簧的最大瞬间冲击力。微纳卫星受到弹射时沿弹射路径方向射出，这路中心点的外力，以保证微纳卫星的精确入轨。

图5为本发明实施例中紧固元件箍扎后的结构示意图，部署器还包括紧固元件4。该紧固元件呈矩形框架状，用于箍扎在所述隔板、侧板以及弹射组件形成的矩形状结构的棱边和棱角上，从而实现加固以及锁紧。包括钛合金材料

图6是本发明实施例中微纳卫星多星适配部署装置的数据流示意图。微纳卫星多星适配部署装置与卫星平台之间通过平台接口实现物理与电气连接。卫星平台中心计算机、平台接口计算机、侧板中心控制元件以及锁定元件之间信息相连。侧板中心控制元件与锁定元件信息互联并可控制挡板伸缩，接收挡板反馈信号。卫星平台中心计算可接收来自平台接口中心计算机与完成部署的微纳卫星反馈信息。卫星平台中心计算机及微纳卫星均可与地面测控站进行双向互联。

下面以长方体与正方体立方星的部署为例对本发明装置进行更为详细的说明。卫星平台搭载微纳卫星多星适配部署装置进入部署轨道，部署装置收到部署指令为任务开始，实现一次一星，多星依次部署为任务目标，操作步骤具体如下：

(1)卫星平台中心计算机检测卫星平台状态确认卫星平台状态完好，进入微纳卫星部署模式，唤醒平台接口中心计算机；

(2)平台接口中心计算机接收部署开始指令，读取部署方案，唤醒目标微纳卫星所在位置两边侧板中心控制元件与弹射组件中的锁定元件；

(3)侧板中心控制元件控制可伸缩挡板收回，并等待可伸缩挡板反馈信号，确认可伸缩挡板已完全收回，保证微纳卫星弹射路径畅通；

(4)侧板中心控制元件向锁定元件重复发送可伸缩挡板收回信号直到收到两个锁定元件信号接收确认，停止信号发送，并关机；

(5)两锁定元件对时，同时解锁，弹簧回弹伸长，微纳卫星受瞬时推力，得到速度冲量，弹射出微纳卫星多星适配部署器中；

(6)微纳卫星入轨后向卫星平台与地面测控站同进发送入轨信息，之后按预定轨道运行完成空间任务；

(7)卫星平台接收微纳卫星入轨信号，传送至平台接口中心计算机，平台计算机按部署程序唤醒下一微纳卫星所在位置两边侧板中心控制元件与锁定元件，重复步骤(3)直到所在任务执行完毕或中途部署程序要求进行变轨操作，此时平台接口计算机保持唤醒，等待下一步指令；

(8)变轨操作由卫星平台中心计算机控制卫星平台完成。变轨操作完成后卫星平台中心计算机控制平台接口计算机继续部署任务。任务要求再次变轨时重复此步骤。

(9)平台接口中心计算机通过卫星平台计算机接收最后一个微纳卫星入轨信息，执行关机指令并向卫星平台计算机反馈部署任务完成信号。

总而言之，本发明的部署装置可作为有效载荷搭载于卫星平台之上。尤其针对现有以立方星为代表的微纳卫星，其多为规则的长方体或正方体，可由相同体积单元拼装组成，为微纳卫星的多星适配提供了基础。本发明尤其适用于长方体或正方体微纳卫星，通过模块化设计与板件式结构实现微纳卫星的低成本设计与多星适配功能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微纳卫星多星适配部署装置，其包括部署器和平台接口，所述平台接口用于实现部署器与卫星平台之间的物理与电气连接,其特征在于，所述部署器包括支撑组件和弹射组件，其中，

所述支撑组件包括隔板(1)和侧板(2)，所述隔板(1)具有多个，并且均具有卡槽(11)，所述侧板(2)具有多个，并具有多种规格，该侧板用于卡装在所述卡槽(11)内，通过设置相互平行的多层隔板以及不同规格的多层侧板以形成多层不同体积大小的格子，用于容置多个不同规格的微纳卫星；所述侧板中还设置有可伸缩挡板，用于伸出时阻挡固定所述微纳卫星，并在缩回时取消阻挡而形成供微纳卫星射出的通道；

所述弹射组件(3)呈板状，设置在所述卡槽中并与侧板相平行，其一端连接与之平行且相距最近的侧板，另一端与微纳卫星相邻，在可伸缩挡板缩回时能用于将所述微纳卫星弹射出。

2.如权利要求1所述的一种微纳卫星多星适配部署装置，其特征在于，所述弹射组件(3)包括弹簧(31)和锁定元件(32)，所述弹簧受锁定件作用而被压缩，在需要发射所述微纳卫星时，所述锁定元件(32)解锁，使所述弹簧回弹以形成瞬间冲击从而将所述微纳卫星发射出。

3.如权利要求1或2所述的一种微纳卫星多星适配部署装置，其特征在于，所述部署器还包括紧固元件(4)，该紧固元件呈矩形框架状，用于箍扎在所述隔板、侧板形成的矩形状结构的棱边和棱角上，从而实现加固以及锁紧。

4.如权利要求2所述的一种微纳卫星多星适配部署装置，其特征在于，所述锁定元件(32)具有相同的两个，两个相同的锁定元件之间具有对时功能，用于在同一时刻解锁，以获得来自所述弹簧的最大瞬间冲击力。

5.如权利要求3所述的一种微纳卫星多星适配部署装置，其特征在于，所述紧固元件(4)包括钛合金材料。

6.如权利要求1-5之一所述装置用于发射长方体或者立方体微纳卫星的应用。