[發明專利]具有自搭載發射功能的新型納衛星結構

有效

• 申請號: 201310210744.1
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103303494A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 龔春林;谷良賢;吳小萌;仇理寬;何偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/64
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及航天應用領域的一種衛星結構，特別涉及一種具有自搭載發射功能的納型衛星結構。

背景技術

納衛星其中的一種搭載方式是搭載大衛星發射，進入預定軌道后在軌釋放。目前國內外的納衛星結構主要采用以下四種形式：整體式，箱板式，外殼式，宜家式。整體式結構優點是強度大，質量輕，導熱導電性好；缺點是加工困難，成本高，設計靈活性差，結構設計需要修改時則要重新加工。箱板式結構優點是安裝拆卸簡單，便于維護內部部件，交叉桿件能夠增強結構剛度；缺點是結構復雜，具有冗余的橫桿，質量較大。外殼式結構優點是內部系統維護方便；缺點是結構質量較大，加工困難，加工誤差較大，強度較差。宜家結構優點是加工簡單，成本較低；缺點是安裝誤差較大，由于接口數量多，質量較大，強度較差。

以上的納衛星結構設計中并未將搭載分離結合考慮，均需要設計單獨的搭載發射系統，增加了納衛星的質量和發射成本，沒有充分利用結構的橫梁、面板等部件，空間效率低，導致衛星可安裝部件有限，限制了衛星功能。

發明內容

現有納衛星結構均無法兼具結構加工靈活，空間利用率高，質量輕，強度大等優點，本發明旨在設計一種具有自搭載發射功能，加工靈活，易于修改，空間效率高且質量輕，強度大的新型納衛星結構。

本發明解決的技術問題是：設計一種便于搭載分離的納型衛星結構，實現了將納衛星的搭載分離機構與結構結合設計的方案，無需單獨設計搭載發射系統，有效減輕系統質量，降低發射成本；克服了由于衛星平臺設備部件安裝要求變化對衛星結構設計造成耦合的難題，提高了衛星加工及修改的靈活性；克服了納衛星質量對衛星空間的限制，合理利用結構部件，提高了結構的空間利用率，使納衛星結構內部布局緊湊靈活，部件安裝拆卸方便。

本發明的技術方案是：構建一種具有自搭載發射功能的新型納衛星結構。包括：衛星結構框架，衛星外部蒙板，微分離部件，衛星平臺設備部件，衛星有效載荷。所述衛星平臺設備部件及有效載荷安裝在衛星結構框架和蒙板上，所述微分離部件用來將納衛星連接固定到所搭載主星上，并且在進入預定軌道后將納衛星釋放。

本發明的進一步技術方案是：納衛星采用模塊化設計，利用微機電技術，將所述衛星平臺設備部件集成到四個功能板上，分別是星載計算機板，通信板，姿態控制板以及電源板，各個功能板上裝載有實現其對應功能的組件。

本發明的進一步技術方案是：所述衛星結構框架設計成對稱式，上頂面包括四根橫梁，其中兩根對稱的橫梁上各有兩個連接件，一根橫梁上設計有一個突出的安裝面，上頂面采用一體化加工，所述下底面包括四根橫梁、與上頂面對應的兩根對稱橫梁上各有兩個連接件，裝有連接件的其中一根橫梁上有一個突出的安裝面，下底面還有兩根X型連接桿件，下底面同樣采用一體化工，上頂面和下底面與四根側棱均通過螺紋連接，八個連接件固定衛星平臺部件的四個功能板，兩個突出面安裝星間通信天線。

本發明的進一步技術方案是：所述衛星外部蒙板通過螺釘安裝到所述衛星結構框架的各個面上，衛星外部蒙板的主要作用是保護內部儀器，其外表面用于安裝太陽能電池板，內表面用于安裝所述有效載荷微推進和相機。

本發明的進一步技術方案是：微分離部件包括四個L型定位塊和拔銷式螺栓，四個L型定位塊固定到所搭載主星分離面蒙板的上表面，與結構框架上四個側棱相配合對納衛星定位，將L型定位塊和配合部分的側棱設計成楔形，傾斜角度為2°，拔銷式螺栓固定在所搭載主星分離面蒙板的下表面，通過納衛星結構框底面的螺紋孔伸出，擰上螺母，將納衛星與所搭載主星連接固定。

本方案的進一步技術方案是：衛星結構框架以及衛星外部蒙板均采用1460鋁-鋰合金新型材料。

發明效果

本發明的技術效果在于：設計一種具有自搭載發射功能的新型納衛星結構，通過在納衛星所搭載主星分離面蒙板的上、下表面分別安裝L型定位塊和拔銷式螺栓對納衛星進行連接固定，然后在進入預定軌道后，拔銷式螺栓內部的拔銷器移除固定銷，即可實現在軌釋放。本發明具有通用性，只需將所述納衛星結構中的微分離部件按上述方案安裝到滿足搭載納衛星條件軌道的主星上，納衛星就可完成自身的搭載與在軌發射。本發明衛星結構框架分成三個部分加工，通過螺栓連接到一起，安裝拆卸靈活，如因不可避免因素需要修改結構框架，只需針對所需修改部分進行重新加工即可，降低了加工和修改的復雜度。本發明針對衛星的平臺設備部件和有效載荷進行了合理布局，盡可能多的利用衛星結構框架和衛星外部蒙板上的空間來安裝上述功能部件，極大提高了納衛星的結構效率和空間效率，其中結構效率為：21%，空間效率為：500kg/m3。