[發明專利]一種小衛星可更換任務載荷的接口及更換方法

有效

• 申請號: 201811083743.4
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109367822B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 孟中杰;鄧遠旺;陳志亮;白宇彤;黃攀峰;張帆
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/66
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種小衛星可更換任務載荷的接口，該接口方案基于航天器交會對接及在軌服務技術，給出了用于連接小衛星本體及載荷子系統的機械接口方式：當需要更換任務載荷時，電磁彈射出小衛星現有載荷子系統模塊，再將所需要的載荷子系統模塊插入小衛星本體，電磁導引插入。機械接口的連接松緊程度受到可控電磁鐵的磁場強度的影響，控制彈射與導引。本發明的機械接口采用塔式結構，很好地支持防插反操作。本發明的接口設計操作性強、電氣接口性能穩定可靠，通用性強；實現小衛星任務載荷的在軌更換，支持防插反操作、穩定、可靠。

技術領域

本發明屬于航天器應用領域，具體涉及一種小衛星可更換任務載荷的接口。

背景技術

隨著空間技術的發展和人類探索太空活動的日益頻繁，空間中的衛星數量增加的同時，衛星所需要完成的功能也需要得到升級。而衛星所完成的功能主要是通過載荷任務實現。因此，如果能夠實現衛星載荷任務可更換，并在對接技術及在軌服務技術的基礎上，就可以實現在一個衛星本體上完成不同的飛行任務。在傳統的衛星采用整體式設計，其載荷任務是固定的，在軌飛行期間載荷任務不可以更換。隨著航天技術的高速發展，航天器在軌服務技術應運而生。在軌服務技術的提出，要求服務航天器實現燃料加注、更換故障模塊、維修等能力。在小衛星往返于服務航天器之間，因此必須發展一種載荷能夠進行可更換、衛星本體可重復利用的技術。

為實現這一功能，就要求衛星本體和載荷任務子系統模塊有一個支持可更換的接口，以滿足載荷任務的可更換性。該接口必須具有重復使用性，并且能夠實現衛星本體和載荷任務子系統模塊的接觸松、緊程度的可控，插、拔過程不得損壞衛星本體系統及載荷任務子系統；

因此，必須繼續設計一種小衛星可更換任務載荷的接口，已解決更換載荷任務的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種小衛星可更換任務載荷的接口及更換方法，通過電磁導引實現載荷任務子系統模塊與衛星的插拔，同時防止反插操作，并且可重復利用。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種小衛星可更換任務載荷的接口，包括設置在載荷任務子系統模塊上的載荷插頭和設置在衛星上的本體插槽；

所述載荷插頭為階梯軸結構，自上而下逐層增大，所述載荷插頭的層數為四層，最下層的底面通過載荷連接圓臺與載荷任務子系統模塊連接，第一層的頂面為永磁體面，載荷插頭四層的四個側面分別為CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面，相鄰兩層之間設置用于信號隔離或電源正負極隔離的隔離面；

所述載荷插頭能夠匹配插入本體插槽中，本體插槽最下層的底面為可控電磁體面，用于控制永磁體面的磁場方向和強度，本體插槽的四個側面對應為CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面，相鄰兩層之間設置有隔離面；

當載荷插頭插入本體插槽中，載荷插頭每一層的側面均與本體插槽對應層的側面接觸，載荷插頭的CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面分別與本體插槽對應的CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面連通。

優選的，所述本體插槽中設置有行程開關，用于檢測載荷插頭是否完全插入本體插槽中。

優選的，所述行程開關的數量為四個，四個行程開關圓周均布在可控電磁體面上，當四個行程開關均處于閉合狀態，則載荷插頭插入本體插槽中。

優選的，所述載荷插頭第一層至第四層的側面依次為CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面。

優選的，所述本體插槽最底層至最上層的側面依次設置CAN_H信號面、CAN_L信號面、電源正極面和電源負極面。

優選的，所述載荷插頭的第二層至第四層的頂面均為隔離面；本體插槽(43)的每一層的頂面均為隔離面。