[發明專利]一種新型可重復使用的用于微小型衛星的連接分離裝置

有效

• 申請號: 201710242309.5
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107128511B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 滿劍鋒;張曉天;王文龍;何寧泊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G1/00
• 分類號: B64G1/00;B64G1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種可重復使用的用于微小型衛星的連接分離裝置，屬于航空航天技術領域領域，用以對微小型衛星進行可靠的鎖緊、解鎖和彈射，具有非火工純機械式設計以及可重復使用的特點。具體包括衛星連接分離裝置和發射方位調節裝置兩大部分，其中衛星連接分離裝置由四連桿壓鉤機構、可重置卡鉤機構、彈射裝置等組成。本發明能夠為微小型衛星和運載器的連接提供足夠的鎖緊力，能夠在接收到釋放命令后將微小型衛星解鎖并按指定的方向以一定的初速度彈射出去，并能夠實現在軌重置功能，完成多次微小型衛星的鎖緊、解鎖和彈射工作，能夠滿足未來航天任務中關于微小型衛星的重復連接與分離的技術要求。

1.技術領域

本發明屬于航空航天技術領域，具體涉及一種新型可重復使用的用于微小型衛星的連接分離裝置。

2. 背景技術

在微小型衛星入軌開展科學實驗前，如何確保發射段可靠地鎖定在運載器上和在軌段可靠地從運載器上分離成為了研究人員重點研究和突破的熱點問題。在發射階段，需要將立方星可靠地連接在有效載荷上，此過程需要抵抗過載、沖擊和震動等惡劣力學環境；在在軌階段，需要可靠地將鎖緊的立方星解鎖，以及在接收到釋放信號后，立方星能夠以給定的速度、方向、姿態彈射出去。立方星體積較小質量較輕，內含設備多為科學實驗儀器，不乏精密儀器，因此上述過程中保證低沖擊是很有必要的。以往的設計，多采用火工式解鎖裝置，會帶來高沖擊、強震動等安全問題，且多為一次性不可重復使用的分離裝置，已經不能滿足現今航天任務的需要。

在衛星發射過程中，足夠的預緊力意味著機構需要充分大的加載里將其加載，然而可重復要求則意味著這種很大的加載里須能在軌多次提供。這進而對驅動機構的負載和功率提出了很大的要求。其中衛星連接分離裝置的預緊力是為了克服上升段巨大的環境載荷，一旦衛星入軌后環境載荷的量級劇減，因此在軌重置連接分離機構的預緊力并不必要大到能夠抵抗上升段環境載荷。

3.發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，設計出了一款非火工式可重復使用的星載微納衛星彈射裝置，包括：衛星連接分離裝置和發射方位調節裝置，其中衛星連接分離裝置由四連桿壓鉤機構、可重置卡鉤機構、彈射裝置等組成。

所述衛星連接分離裝置能在火箭上升段為微小型衛星與運載器的連接提供足夠的鎖緊力，以及為微小型衛星提供在軌重置功能，待將前一顆微小型衛星彈射釋放之后，能夠通過機械手等方式重新裝載新的衛星，用于下一次彈射。

本發明提出一種將上升段連接與在軌可重置連接分而治之，是解決這兩方面矛盾的有效思路。為了實現這兩方面功能，連接分離機構由兩部分組成。一是四連桿壓鉤機構，用于發射時鎖緊，在軌時解鎖；二是可重置卡鉤機構，用于在軌時的鎖緊與解鎖。

所述四連桿壓鉤機構采用增力鎖緊機構原理，通過壓鉤扣緊衛星兩個對角立柱的內側，實現連接，利用四連桿死點自鎖原理實現以較小的力提供較大的鎖緊力，用于鎖緊小衛星，其中較小的力由可熔斷的繩子提供，需解鎖時，繩子熔斷，同時扭簧使連桿轉動，帶動壓鉤轉動實現解鎖。鎖緊狀態下，連桿和曲柄夾角成180°為機構死點，實現增力鎖緊功能。

所述可重置卡鉤機構可以實現在軌段的鎖定和解鎖，鎖定力由卡鉤和基座提供，卡鉤的設計一是圍繞著使鎖緊力過卡鉤的轉軸來進行的，二是為了實現小衛星下移時能利用與卡鉤的接觸力來使卡鉤轉動。從而能利用電磁鐵撞擊卡鉤使其偏離平衡位置而轉動解鎖，同時能實現重置時的自動鎖緊。卡鉤的設計利用了自鎖原理，在卡鉤鎖定時，由于小衛星立柱作用于卡鉤的力通過卡鉤的轉軸，因此不會產生轉動力矩使得卡鉤轉動。需要解鎖時，利用給撞擊型電磁鐵通電，使其撞針在行程末端產生較大的撞擊力來克服鎖緊力矩，使得卡鉤轉動解鎖。