CN114872936A - 卫星轨控动力*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星轨控动力***，该卫星轨控动力***包括主框架、高压气瓶、贮箱和发动机，高压气瓶、贮箱和发动机分别安装在主框架上，高压气瓶用于贮存气体；贮箱用于贮存推进剂，贮箱与高压气瓶之间设置有气路阀门组件，气路阀门组件用于控制气体流动至贮箱以挤压推进剂；发动机与贮箱之间设置有液路阀门组件，液路阀门组件用于控制推进剂流动至发动机以产生推力。本发明提出的卫星轨控动力***集成度高，结构简单紧凑且能够产生较大推力，能够满足中型卫星的变轨及离轨需求，解决了现有的卫星动力***结构复杂、推力有限的问题。

Description

卫星轨控动力***

技术领域

本发明属于空间飞行器技术领域，具体涉及一种卫星轨控动力***。

背景技术

随着我国航天事业的蓬勃发展，卫星被广泛应用于通信、对地遥测等领域。其中，卫星的动力***担任着把卫星送入工作轨道、根据卫星任务要求进行轨道变换、姿态调整以及离开轨道的任务。

现有技术中，应用于中型卫星的动力***大多成本高昂，结构复杂，并且没有专门针对中型卫星的变/离轨动力***，因此在中型卫星的寿命末期，由于动力***推力有限，导致中型卫星存在离轨难度大、离轨缓慢的问题。因此，发展一种适用于中型卫星的变/离轨动力***迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是解决卫星动力***结构复杂、推力有限的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提出了一种卫星轨控动力***，所述卫星轨控动力***包括主框架、高压气瓶、贮箱和发动机，所述高压气瓶、所述贮箱和所述发动机分别安装在所述主框架上，所述高压气瓶用于贮存气体；所述贮箱用于贮存推进剂，所述贮箱与所述高压气瓶之间设置有气路阀门组件，所述气路阀门组件用于控制所述气体流动至所述贮箱以挤压所述推进剂；所述发动机与所述贮箱之间设置有液路阀门组件，所述液路阀门组件用于控制所述推进剂流动至所述发动机以产生推力，所述气路阀门组件和所述液路阀门组件均设置在所述主框架中。

根据本发明实施例提出的卫星轨控动力***，高压气瓶、贮箱和发动机均安装在主框架上，提高了卫星轨控动力***的集成度；高压气瓶与贮箱之间通过气路阀门组件连通，贮箱与发动机之间通过液路阀门组件连通，高压气瓶中的气体经气路阀门组件控制能够流通至贮箱中，对其中的推进剂进行挤压，从而使推进剂经液路阀门组件控制进入发动机，且气路阀门组件和液路阀门组件均布置在所述主框架中，进一步提高了卫星轨控动力***的集成度，因此，本发明实施例提出的卫星轨控动力***集成度高，结构简单紧凑且能够产生较大推力，能够满足中型卫星的变轨及离轨需求，解决了现有的卫星动力***结构复杂、推力有限的问题。

另外，在本发明的一些实施例中，所述高压气瓶和所述贮箱安装在所述主框架的内部，且分别靠近所述主框架的相对的两侧，所述发动机安装在所述主框架的底部。

在本发明的一些实施例中，所述气路阀门组件包括通过管路依次连通的高压电磁阀、减压阀和单向阀，所述高压电磁阀与所述高压气瓶相连通，所述单向阀与所述贮箱相连通。

在本发明的一些实施例中，所述卫星轨控动力***还包括充气阀和第一接头，所述充气阀通过所述第一接头连通在所述高压气瓶与所述高压电磁阀之间，所述充气阀用于为所述高压气瓶充气或放气。

在本发明的一些实施例中，所述卫星轨控动力***还包括高压压力传感器和第二接头，所述第二接头连通在所述第一接头与所述高压电磁阀之间，所述高压压力传感器与第二接头连通以检测气压。

在本发明的一些实施例中，所述液路阀门组件包括加注泄出阀、液路电磁阀和第三接头，所述加注泄出阀和所述液路电磁阀通过所述第三接头连通至所述贮箱。

在本发明的一些实施例中，所述卫星轨控动力***还包括液路压力传感器，所述液路压力传感器与所述第三接头连通以检测液压。

在本发明的一些实施例中，所述发动机包括推力室，所述液路电磁阀远离所述第三接头的一端连通至所述推力室。

在本发明的一些实施例中，所述主框架设置为长方体状的金属壳体。

在本发明的一些实施例中，所述气体设置为氮气或氦气。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1为本发明实施例的卫星轨控动力***的结构示意图一；

图2为本发明实施例的卫星轨控动力***的结构示意图二。

附图中各标记表示如下：

100、卫星轨控动力***；

10、主框架；11、金属壳体；

20、高压气瓶；

30、贮箱；

40、发动机；41、推力室；

511、第一接头；512、第二接头；52、充气阀；53、高压压力传感器；54、高压电磁阀；55、减压阀；56、单向阀；

61、加注泄出阀；62、液路电磁阀；63、第三接头；64、液路压力传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解的是，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反的，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。

如图1和图2所示，本发明实施例提出了一种卫星轨控动力***100，该卫星轨控动力***100包括主框架10、高压气瓶20、贮箱30和发动机40，高压气瓶20、贮箱30和发动机40分别安装在主框架10上，高压气瓶20用于贮存气体；贮箱30用于贮存推进剂，贮箱30与高压气瓶20之间设置有气路阀门组件，气路阀门组件用于控制高压气瓶20内的气体流动至贮箱30以挤压推进剂；发动机40与贮箱30之间设置有液路阀门组件，液路阀门组件用于控制推进剂流动至发动机40以产生推力。

根据本发明实施例提出的卫星轨控动力***100，高压气瓶20、贮箱30和发动机40均安装在主框架10上，提高了卫星轨控动力***100的集成度；高压气瓶20与贮箱30之间通过气路阀门组件连通，贮箱30与发动机40之间通过液路阀门组件连通，高压气瓶20中的气体经气路阀门组件控制能够流通至贮箱30中，对其中的推进剂进行挤压，从而使推进剂经液路阀门组件控制进入发动机40，且气路阀门组件和液路阀门组件均布置在所述主框架10中，进一步提高了卫星轨控动力***100的集成度，综上，本发明实施例提出的卫星轨控动力***100集成度高，结构简单紧凑且能够产生较大推力，能够满足中型卫星的变轨及离轨需求，解决了现有的卫星动力***结构复杂、推力有限的问题。

本实施例中高压气瓶20、贮箱30和发动机40均布置在主框架10中，主框架10的形状可以设置为棱柱状，也可以设置为圆筒状，本实施例对此不作具体限定。在一种可选的实施方式中，如图1和图2所示，主框架10的形状设置为长方体状，便于内部结构安装，在此基础上，高压气瓶20和贮箱30均安装在主框架10的内部，如图1所示，高压气瓶20和贮箱30分别靠近主框架10的相对的两侧设置，例如可以分别靠近主框架10中位于对角线两端的两条侧棱，由此便于其他部件在主框架10内部布置，充分提高了主框架10的内部空间利用率，并且提高了结构集成度，发动机40安装在主框架10的底部，便于贮箱30内的推进剂由高到低流入，即保证推进剂充分进入发动机40中，提高发动机40的推力。

进一步地，高压气瓶20和贮箱30可以通过支架、卡箍结合螺栓、螺钉等紧固件安装在主框架10上，以保证整体结构的稳定性；主框架10可以设置为金属框架或非金属框架，示例性地，主框架10设置为铝合金框架，或者，如图2所示，主框架10可以设置为金属壳体11，如铝合金壳体，在保证主框架10可靠性和轻量化的同时，便于内部结构安装。在此基础上，高压气瓶20和贮箱30均安装在铝合金壳体的内部，发动机40安装在铝合金壳体底部，可以理解地，发动机40中的推力室41至少部分自铝合金壳体的底部伸出并通过燃烧推进剂产生推力。

如图1所示，本实施例中贮箱30与高压气瓶20之间设置有气路阀门组件，气路阀门组件也安装在主框架10中，且可以布置在高压气瓶20与贮箱30之间的空间内；发动机40与贮箱30之间设置有液路阀门组件，液路阀门组件也安装在主框架10中，且可以布置在高压气瓶20与贮箱30之间的空间内，并位于发动机40的上方，气路阀门组件和液路阀门组件中的各部件也可以通过支架或卡箍，结合螺栓、螺钉等紧固件安装在主框架10上，以保证整体结构的稳定性。本实施例中气路阀门组件和液路阀门组件集成安装在主框架10中，提高了卫星轨控动力***100的集成度，避免管路混乱，进一步简化了整体结构，且集中布置的气路阀门组件便于高压气体快速流入贮箱30挤压推进剂，集中布置的液路阀门组件便于推进剂快速、充分进入发动机40，进而提高发动机40的推力。

在上述实施方式的基础上，高压气瓶20内贮存有气体，气体在高压气瓶20中能够达到特定压力形成高压气体，在本发明的一些实施例中，高压气体设置为氮气或氦气；贮箱30内贮存有推进剂，推进剂为液体推进剂，例如可以设置为无水肼、甲基肼和单推-3等，本实施例对高压气体和推进剂的类型不作具体限定。

进一步地，如图1所示，卫星轨控动力***100还包括充气阀52，充气阀52与高压气瓶20连通，用于为高压气瓶20充气，或者为高压气瓶20放气。充气阀52可以与高压气瓶20单独通过管路连通，也可以连通在气路阀门组件中，当充气阀52连通在气路阀门组件中时，能够减少管路数量，进一步简化结构，以下实施例将结合气路阀门组件的具体结构对充气阀52的安装方式进行描述。

进一步地，如图1所示，卫星轨控动力***100还包括高压压力传感器53，高压压力传感器53与高压气瓶20或气路阀门组件中的管路连通，用于检测高压气瓶20或管路中的气体压力。高压压力传感器53可以与高压气瓶20单独通过管路连通，也可以连通在气路阀门组件中，当高压压力传感器53连通在气路阀门组件中时，能够减少管路数量，进一步简化结构，以下实施例将结合气路阀门组件的具体结构对高压压力传感器53的安装方式进行描述。

请继续参阅图1，在本发明的一些实施例中，气路阀门组件包括多条管路，以及通过多条管路依次连通的高压电磁阀54、减压阀55和单向阀56，其中，高压电磁阀54的一端与高压气瓶20相连通，高压电磁阀54的另一端与减压阀55连通，减压阀55远离高压电磁阀54的一端与单向阀56连通，单向阀56的另一端与贮箱30相连通。也就是说，高压气瓶20、高压电磁阀54、减压阀55、单向阀56及贮箱30中每相邻的两者之间均设置有管路，多条管路根据主框架10的内部空间适应性布置，管路可以根据实际情况选用直线形管路，也可以设置为弯折形管路或弧形管路。

在上述实施方式的基础上，卫星轨控动力***100还包括第一接头511和第二接头512，第一接头511用于将充气阀52连通在气路阀门组件的管路中，第二接头512用于将高压压力传感器53连通在气路阀门组件的管路中。本实施例中第一接头511和第二接头512安装在气路阀门组件的管路上，利用气路阀门组件的管路实现多结构集成化，充分利用了主框架10的内部空间，简化了结构。

在一种可选的实施方式中，如图1所示，第一接头511和第二接头512均设置为三通接头，第一接头511和第二接头512依次连通在高压气瓶20与高压电磁阀54之间的管路上，也就是说，第一接头511（三通接头）的第一端与高压气瓶20连通，与第一端相对设置的第二端与管路连通，第三端与充气阀52连通；第二接头512（三通接头）的第一端与前述管路连通，与第一端相对设置的第二端与高压电磁阀54连通，第三端与高压压力传感器53连通。

由此，在卫星轨控动力***100工作前，第一接头511的第二端关闭，第一接头511的第一端与第三端连通，高压气体能够自充气阀52和第一接头511充入高压气瓶20中；在卫星轨控动力***100工作过程中，第一接头511的第三端关闭，第一端与第二端连通，高压气体自高压气瓶20流出，经第一接头511流经第二接头512，连接在第二接头512上的高压压力传感器53能够检测到气体压力；之后高压气体流经高压电磁阀54，在高压电磁阀54打开的工况下，高压气体通过管路依次流经减压阀55和单向阀56，其中，减压阀55用于将高压气体的压力降低至挤压贮箱30内的推进剂所需要的气体压力，降压后的气体经单向阀56流入贮箱30。

在上述实施方式的基础上，如图1所示，气路阀门组件中位于高压气瓶20与第一接头511之间的管路连接于高压气瓶20的顶部，并先向上延伸再沿水平方向延伸，以主框架10设置为金属壳体11为例，如图1所示，第一接头511靠近主框架10的侧壁，如图2所示，连接在第一接头511上的充气阀52部分露出在金属壳体11外，且充气阀52可以通过螺栓或螺钉等紧固件连接在金属壳体11上，保证稳定性；连接在第一接头511第二端的管路先朝下延伸，在靠近金属壳体11的底部弯折后朝上延伸，直至与第二接头512连通；连接在第二接头512第二端的管路先朝上延伸再沿水平方向朝靠近高压气瓶20的一侧延伸，直至与高压电磁阀54连通；减压阀55、单向阀56及其余管路均位于高压气瓶20的上方，沿主框架10的周向排布，并朝贮箱30延伸，直至从贮箱30的顶部连通至贮箱30。

本实施例中充气阀52部分露出在金属壳体11外，便于对高压气瓶20充气或放气；高压气瓶20、气路阀门组件中管路及各部件以及贮箱30的位置布局清晰合理，充分利用了主框架10提供的安装空间，使整体结构简单明了，便于维护，而且通过将靠近贮箱30的管路设置在贮箱30上方，以及与贮箱30的顶部连通，保证了气体自上而下进入贮箱30，充分挤压贮箱30内的推进剂，使推进剂能够充分流入发动机40中，进而充分燃烧提高推力。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，液路阀门组件包括加注泄出阀61、液路电磁阀62和多条管路，其中液路电磁阀62连通在贮箱30与发动机40之间，加注泄出阀61与贮箱30连通，用于为贮箱30加注推进剂，或者从贮箱30中泄放推进剂。加注泄出阀61可以与贮箱30单独通过管路连通，也可以连通在贮箱30与液路电磁阀62之间的管路上，当加注泄出阀61连通在前述管路上时，能够减少管路数量，进一步简化结构，以下实施例将结合液路阀门组件的具体结构对加注泄出阀61的安装方式进行描述。

在本发明的一些实施例中，卫星轨控动力***100还包括液路压力传感器64，液路压力传感器64与液路阀门组件中的管路连通，用于检测管路中的液体推进剂的压力，以下实施例将结合液路阀门组件的具体结构对液路压力传感器64的安装方式进行描述。

请继续参阅图1，在本发明的一些实施例中，液路阀门组件包括第三接头63，第三接头63设置为四通接头，第三接头63可以设置在贮箱30的下方，第三接头63（四通接头）的第一端与贮箱30的底部连通，以便于推进剂流出；第二端直接或者通过管路与加注泄出阀61连通；第三端直接或者通过管路与液路压力传感器64连通；第四端直接或者通过管路与液路电磁阀62连通，液路电磁阀62与发动机40通过管路连通。

由此，在卫星轨控动力***100工作前，第三接头63的第三端和第四端可以关闭，第三接头63的第一端与第二端连通，推进剂能够自加注泄出阀61和第三接头63加注到贮箱30中，在卫星轨控动力***100工作过程中，第三接头63的第二端关闭，第一端与第三端、第四端连通，推进剂自贮箱30流出，流经第三接头63，连接在第三接头63上的液路压力传感器64能够检测到液体压力；连接在第三接头63上的液路电磁阀62处于打开工况时，推进剂能够经液路电磁阀62流入发动机40。

在上述实施方式的基础上，如图1所示，液路阀门组件中位于贮箱30与第三接头63之间的管路连接于贮箱30的底部，水平延伸至与第三接头63连通，以主框架10设置为金属壳体11为例，如图1所示，第三接头63靠近主框架10的底部，连接在第三接头63第二端的管路沿水平方向延伸，如图2所示，连接在第三接头63上的加注泄出阀61部分露出在金属壳体11外，加注泄出阀61可以与充气阀52位于金属壳体11的同一侧，且加注泄出阀61可以通过螺栓或螺钉等紧固件连接在金属壳体11上，保证稳定性；连接在第三接头63第三端的管路沿水平方向朝远离贮箱30的一侧延伸，直至与液路压力传感器64连通；连接在第三接头63第四端的管路向上延伸，直至与液路电磁阀62连通；连接在液路电磁阀62与发动机40之间的管路朝下弯折延伸。

进一步地，在本发明的一些实施例中，发动机40包括电磁阀和推力室41，液路电磁阀62远离第三接头63的一端通过管路连通至推力室41，发动机40的电磁阀可以直接或通过管路连接在液路电磁阀62与推力室41之间的管路上，以控制管路中推进剂的流通。如图1所示，发动机40可以通过支架结合螺栓、螺钉等紧固件安装在主框架10的底部，发动机40的推力室41部分或全部伸出主框架10外，如图2所示，以主框架10设置为金属壳体11为例，推力室41部分或全部位于金属壳体11的底板外。

本实施例中加注泄出阀61部分露出在金属壳体11外，便于对向贮箱30加注推进剂和泄放推进剂；贮箱30、液路阀门组件中管路及各部件和发动机40的位置布局清晰合理，充分利用了主框架10提供的安装空间，使整体结构简单明了，便于维护，而且通过将推进剂管路多设置在贮箱30下方，以及与发动机40的顶部连通，保证了液体推进剂自上而下流入发动机40，进而充分燃烧提高推力。

综上，本实施例提出的卫星轨控***中高压气体通过充气阀52充入高压气瓶20，使高压气瓶20内的高压气体达到特定压力；推进剂通过加注泄出阀61加注到贮箱30中；在工作过程中，气路阀门组件中的高压电磁阀54打开，高压气体流经减压阀55降低压力，后经单向阀56进入贮箱30，使贮箱30内的推进剂被挤出，液路阀门组件中的液路电磁阀62打开，推进剂进入发动机40前，发动机40的电磁阀打开，推进剂进入推力室41催化燃烧，从而产生推力。

本实施例提出的卫星轨控***结构合理紧凑，具备重量轻、成本低、推力大的特点，本实施例提出的卫星轨控***相较于冷气动力***比冲更高，相较于双组元动力***更加简单可靠，能够满足中型卫星变轨及离轨需求，可作为完整产品交付，具备十分广阔的应用空间。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卫星轨控动力***，其特征在于，所述卫星轨控动力***包括主框架、高压气瓶、贮箱和发动机，所述高压气瓶、所述贮箱和所述发动机分别安装在所述主框架上，所述高压气瓶用于贮存气体；所述贮箱用于贮存推进剂，所述贮箱与所述高压气瓶之间设置有气路阀门组件，所述气路阀门组件用于控制所述气体流动至所述贮箱以挤压所述推进剂；所述发动机与所述贮箱之间设置有液路阀门组件，所述液路阀门组件用于控制所述推进剂流动至所述发动机以产生推力，所述气路阀门组件和所述液路阀门组件均设置在所述主框架中。

2.根据权利要求1所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述高压气瓶和所述贮箱安装在所述主框架的内部，且分别靠近所述主框架的相对的两侧，所述发动机安装在所述主框架的底部。

3.根据权利要求1所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述气路阀门组件包括通过管路依次连通的高压电磁阀、减压阀和单向阀，所述高压电磁阀与所述高压气瓶相连通，所述单向阀与所述贮箱相连通。

4.根据权利要求3所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述卫星轨控动力***还包括充气阀和第一接头，所述充气阀通过所述第一接头连通在所述高压气瓶与所述高压电磁阀之间，所述充气阀用于为所述高压气瓶充气或放气。

5.根据权利要求4所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述卫星轨控动力***还包括高压压力传感器和第二接头，所述第二接头连通在所述第一接头与所述高压电磁阀之间，所述高压压力传感器与第二接头连通以检测气压。

6.根据权利要求1所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述液路阀门组件包括加注泄出阀、液路电磁阀和第三接头，所述加注泄出阀和所述液路电磁阀通过所述第三接头连通至所述贮箱。

7.根据权利要求6所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述卫星轨控动力***还包括液路压力传感器，所述液路压力传感器与所述第三接头连通以检测液压。

8.根据权利要求7所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述发动机包括推力室，所述液路电磁阀远离所述第三接头的一端连通至所述推力室。

9.根据权利要求1所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述主框架设置为长方体状的金属壳体。

10.根据权利要求1所述的卫星轨控动力***，其特征在于，所述气体设置为氮气或氦气。

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