适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的制作方法

1.本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种适用于刚性平板竖向布局的航天器结构。


背景技术：

2.针对地面网络覆盖受限、易受自然环境影响等不足，航天器通信可有效解决边远散、海上、空中等用户的互联网服务问题。近年来，美国、加拿大等国家相继提出航天器组网计划，掀起了互联网多航天器系统的技术热潮。
3.经现有技术检索发现，中国发明专利公告号为cn107889482a，公开了一种可堆叠卫星包括卫星框架和附接到所述框架的至少一个垂直支柱。所述垂直支柱具有上端和下端。所述上端耦接到上方的卫星的垂直支柱的下端，并且所述下端耦接到下方的卫星的垂直支柱的上端。所述垂直支柱基本上接收可堆叠式卫星以及堆叠在上方的任何其它卫星的所有垂直载荷，但问题在于航天器整体尺寸较小，很难适应多载荷、大载荷的安装需求。
4.经现有技术检索发现，中国发明专利公告号为cn103387058a，公开了一种多航天器发射系统，其可以适合置于运载火箭整流罩的有效载荷区域内。发射系统可以包含第一航天器和第二航天器，该第二航天器可释放地附连到第一航天器并相对于第一航天器取向，使得当它们置于整流罩内时，第一航天器的发射载荷被传送到第二航天器并由其承担，但问题在于仅能容纳两颗航天器，对于多航天器快速组网的需求很难得到满足。
5.通过调研与分析发现，针对刚性平板航天器竖向或斜向的布局需求，如沿用传统一箭多航天器构型与连接形式设计存在很多不足，故提出适用于竖向或斜向布局的航天器结构设计方案，创新性地采用传力块、v型卡块与包带等连接结构，进一步提升运载空间利用率以及航天器发射效率；实现多个航天器同时解锁，大大提高解锁设计的可靠性、降低风险；同时结合拉杆的设计。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于刚性平板竖向布局的航天器结构。
7.根据本发明提供的一种适用于刚性平板竖向布局的航天器结构,包括刚性平板航天器、传力块、v型卡块以及包带；
8.所述传力块与所述刚性平板航天器连接设置，所述传力块通过所述包带压紧设置所述刚性平板航天器；所述刚性平板航天器上固定设置有连接环；
9.所述v型卡块固定设置在所述传力块上，所述v型卡块限位设置所述传力块；所述 v型卡块外侧固定设置所述包带。
10.一些实施方式中，所述刚性平板航天器采用高刚度平板式结构，所述高刚度平板式结构设置为扁平长方体蜂窝板结构。
11.一些实施方式中，所述刚性平板航天器的侧面固定设置所述传力块，所述传力块
采用金属t型结构，多个所述传力块拼接设置成圆环，所述圆环固定设置在所述刚性平板航天器侧面。
12.一些实施方式中，所述圆环上固定设置所述包带，所述包带压紧设置所述圆环，所述包带采用金属圆环结构。
13.一些实施方式中，所述传力块上固定设置有凸缘结构；所述v型卡块采用圆弧状条形结构，所述v型卡块上固定设置有凹槽，所述凹槽与所述凸缘结构对应设置。
14.一些实施方式中，所述刚性平板航天器的底面连接设置有圆柱销，所述圆柱销与所述连接环连接设置，所述刚性平板航天器的底面通过所述圆柱销连接设置所述连接环，所述连接环采用金属环状薄壁结构，所述刚性平板航天器的底面通过所述连接环连接设置运载末级。
15.一些实施方式中，所述连接环上连接设置所述拉杆，且所述拉杆连接设置所述包带，所述包带通过所述拉杆围绕所述拉杆的转轴外摆设置。
16.一些实施方式中，所述刚性平板航天器的数量设置在20～30颗之间，所述刚性平板航天器的竖直平面尺寸设置为5000mm
×
5000mm范围内，所述刚性平板航天器的宽度设置为200～1000mm范围内。
17.一些实施方式中，所述包带上固定设置有弹簧，所述包带包括外环与内环，所述外环通过所述弹簧连接设置所述内环，所述内环与所述v型卡块连接设置，且所述内环外切设置所述v型卡块外表面；所述拉杆的中部和顶部分别与所述外环的相应位置对应设置，且所述外环上固定设置有接口，所述接口与所述拉杆连接设置。
18.一些实施方式中，所述包带上固定设置有解锁装置，所述解锁装置左右对称设置。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.1、本发明通过设置传力块、v型卡块以及包带连接设计作为一种新型的航天器连接形式，替代以往常用的主承力柱结构形式，实现多个航天器的连接，满足刚性平板航天器竖向或斜向的布局需求，进一步提升运载空间有效利用率以及航天器发射效率，满足当前一箭多航天器发射以及快速组网的应用需求；
21.2、本发明通过设置刚性平板航天器为平板式构型，配合扁平化结构的单机，增加航天器的有效容积比，在整流罩有限空间内可以搭载更多有效载荷，实现更多的航天器在轨任务；
22.3、本发明通过设置包带解锁的方式进行多个航天器的压紧解锁，相较于传统的每个航天器单独与主承力柱连接并解锁的形式，多个航天器同时解锁能够大大降低解锁风险，提高解锁分离设计的可靠性与安全性，且同样适用斜向布局的航天器；
23.4、本发明通过设置拉杆实现包带等连接解锁装置再入大气层进行销毁，符合相关太空环境保护的规定。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的发射状态示意图；
26.图2为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的解锁展开状态示意图；
27.图3为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的刚性平板航天器示意图；
28.图4为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块示意图；
29.图5为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块组件未装配状态示意图；
30.图6为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块组件装配状态示意图；
31.图7为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的凸缘结构示意图；
32.图8为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的v型卡块未装配与装配状态示意图；
33.图9为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的包带示意图。
34.附图标记：
35.刚性平板航天器1
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凸缘结构7
36.传力块2
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内环8
37.v型卡块3
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外环9
38.包带4
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弹簧10
39.连接环5
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解锁装置11
40.拉杆6
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圆柱销12
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.如图1为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的发射状态示意图，如图2 为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的解锁展开状态示意图，如图3为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的刚性平板航天器示意图，如图4为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块示意图，如图5为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块组件未装配状态示意图，如图6为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的传力块组件装配状态示意图，如图7为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的凸缘结构示意图，如图8为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的v型卡块未装配与装配状态示意图，如图9为本发明适用于刚性平板竖向布局的航天器结构的包带示意图。包括刚性平板航天器1、传力块2、v型卡块3以及包带4。传力块2与刚性平板航天器1连接设置，传力块2通过包带4压紧设置刚性平板航天器1。刚性平板航天器1上固定设置有连接环5。v型卡块3固定设置在传力块2 上，v型卡块3限位设置传力块2。v型卡块3外侧固定设置包带4。
43.刚性平板航天器1采用高刚度平板式结构，高刚度平板式结构设置为扁平长方体蜂窝板结构。刚性平板航天器1外轮廓尺寸为300mm
×
2000mm
×
4000mm，包含一块底板、诸多隔板以及侧板，在侧板上设计有传力块2连接接口，刚性平板航天器1底部四个角点位置设计有与连接环5连接的接口。刚性平板航天器1的侧面固定设置传力块2，传力块2采用金属t
型结构，传力块2由底面、竖直面以及竖直面上凸缘结构7构成。每一个传力块2的宽度均等于或小于刚性平板航天器1的宽度，传力块2的垂直面高度在50-100mm范围内设计。多个传力块2拼接设置成圆环，圆环固定设置在刚性平板航天器 1侧面。传力块2通过底面的接口安装在刚性平板航天器1的侧面上，传力块2的底面宽度与刚性平板航天器1宽度一致为300mm，厚度10mm，沿径向长度为150mm，多个传力块2在刚性平板航天器1侧面构成一个完整的圆环，本方案圆环直径为1500mm。
44.圆环上固定设置包带4，包带4压紧设置圆环，包带4采用金属圆环结构。圆环相互之间通过包带4施加预紧力实现压紧连接，详细设计时可根据刚性平板航天器1数量及宽度做适应性修改。传力块2上固定设置有凸缘结构7，v型卡块3采用圆弧状条形结构，v型卡块3上固定设置有凹槽，凹槽与凸缘结构7对应设置。传力块2竖直面高度为70mm，其外表面设计有凸缘结构7，该凸缘结构7与v型卡块3内侧的凹槽轮廓一致，v型卡块3嵌在相邻传力块2交接位置处，防止传力块2之间发生横向滑移。
45.刚性平板航天器1的底面连接设置有圆柱销12，圆柱销12与连接环5连接设置，刚性平板航天器1的底面通过圆柱销12连接设置连接环5，连接环5采用金属环状薄壁结构，连接环5连接设置刚性平板航天器1以及运载末级，刚性平板航天器1的底面通过连接环5连接设置运载末级。连接环5上连接设置有拉杆6，且拉杆6连接设置包带 4，包带4通过拉杆6围绕拉杆6的转轴外摆设置。
46.在包带4解锁与刚性平板航天器1分离后，包带4与连接环5一起再入大气层。针对刚性平板航天器1竖向或斜向布局的需求，设计了一种新型连接方式，取消了以往常用的主承力柱结构形式，提高运载空间有效利用率。刚性平板航天器1的数量设置在20-30颗之间，刚性平板航天器1的竖直平面尺寸设置为5000mm
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5000mm范围内，刚性平板航天器1的宽度设置为200～1000mm范围内，详细设计时可以根据整流罩尺寸以及载荷需求做适应性修改。
47.包带4上固定设置有弹簧10，包带4包括外环9与内环8，包带4的内环8外切于若干v型卡块3的外表面，包带4的外环9上相应位置设计有接口与拉杆6连接设置，外环9通过弹簧10连接设置内环8。在刚性平板航天器1两侧由若干传力块2构成四个圆环结构，包带4安装在v型卡块3上，通过施加预紧力来实现相邻传力块2之间的紧固连接，进而实现多个刚性平板航天器1之间的紧固连接。
48.刚性平板航天器1入轨后，解锁装置11解锁，包带4整体从刚性平板航天器1上脱离，相邻传力块2之间脱离，相邻刚性平板航天器1之间也不再紧固连接。包带4上固定设置有解锁装置11，解锁装置11左右对称设置，实现多个刚性平板航天器1的同时解锁，提高解锁过程的可靠性并降低风险。发射段在包带4的内环8上施加预紧力，刚性平板航天器1在轨飞行稳定需要分离时，解锁装置11解锁，拉杆6带着包带4的外环9、弹簧10以及包带的内环8与运载末级一起再入大气层。方案中的航天器连接及解锁形式对于斜向布局的航天器同样适用。
49.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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技术和简化描述，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技术的限制。
50.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，包括刚性平板航天器(1)、传力块(2)、v型卡块(3)以及包带(4)；所述传力块(2)与所述刚性平板航天器(1)连接设置，所述传力块(2)通过所述包带(4)压紧设置所述刚性平板航天器(1)；所述刚性平板航天器(1)上固定设置有连接环(5)；所述v型卡块(3)固定设置在所述传力块(2)上，所述v型卡块(3)限位设置所述传力块(2)；所述v型卡块(3)外侧固定设置所述包带(4)。2.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，所述刚性平板航天器(1)采用高刚度平板式结构，所述高刚度平板式结构设置为扁平长方体蜂窝板结构。3.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述刚性平板航天器(1)的侧面固定设置所述传力块(2)，所述传力块(2)采用金属t型结构，多个所述传力块(2)拼接设置成圆环，所述圆环固定设置在所述刚性平板航天器(1)侧面。4.根据权利要求3所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述圆环上固定设置所述包带(4)，所述包带(4)压紧设置所述圆环，所述包带(4)采用金属圆环结构。5.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述传力块(2)上固定设置有凸缘结构(7)；所述v型卡块(3)采用圆弧状条形结构，所述v型卡块(3)上固定设置有凹槽，所述凹槽与所述凸缘结构(7)对应设置。6.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述刚性平板航天器(1)的底面连接设置有圆柱销(12)，所述圆柱销(12)与所述连接环(5)连接设置，所述刚性平板航天器(1)的底面通过所述圆柱销(12)连接设置所述连接环(5)，所述连接环(5)采用金属环状薄壁结构，所述刚性平板航天器(1)的底面通过所述连接环(5)连接设置运载末级。7.根据权利要求6所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述连接环(5)上连接设置所述拉杆(6)，且所述拉杆(6)连接设置所述包带(4)，所述包带(4)通过所述拉杆(6)围绕所述拉杆(6)的转轴外摆设置。8.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述刚性平板航天器(1)的数量设置在20-30颗之间，所述刚性平板航天器(1)的竖直平面尺寸设置为5000mm
×
5000mm范围内，所述刚性平板航天器(1)的宽度设置为200～1000mm范围内。9.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述包带(4)上固定设置有弹簧(10)，所述包带(4)包括外环(9)与内环(8)，所述外环(9)通过所述弹簧(10)连接设置所述内环(8)；所述内环(8)与所述v型卡块(3)连接设置，且所述内环(8)外切设置所述v型卡块(3)外表面；所述拉杆(6)的中部和顶部分别与所述外环(9)的相应位置对应设置，且所述外环(9)上固定设置有接口，所述接口与所述拉杆(6)连接设置。10.根据权利要求1所述的适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，其特征在于，所述包带(4)上固定设置有解锁装置(11)，所述解锁装置(11)左右对称设置。

技术总结
本发明提供了航天技术领域一种适用于刚性平板竖向布局的航天器结构，包括刚性平板航天器、传力块、V型卡块以及包带；传力块与刚性平板航天器连接设置，传力块通过包带压紧设置刚性平板航天器；刚性平板航天器上固定设置有连接环；V型卡块固定设置在传力块上，V型卡块限位设置传力块；V型卡块外侧固定设置包带。本发明通过设置传力块、V型卡块以及包带连接设计作为一种新型的航天器连接形式，替代以往常用的主承力柱结构形式，实现多个航天器的连接，满足刚性平板航天器竖向或斜向的布局需求，进一步提升运载空间有效利用率以及航天器发射效率，满足当前一箭多航天器发射以及快速组网的应用需求。组网的应用需求。组网的应用需求。


技术研发人员：张晓彤 杜冬 秦美泽 尹健 邹兴 赵川 蔡一波
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/4/5