一種皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航空飛行器固定及分離技術，特別涉及一種皮納衛(wèi)星星箭固定及分離
目.0
【背景技術】
[0002]隨著微小衛(wèi)星及航天技術的發(fā)展，迫切需要研制體積小、質量輕、低沖擊甚至是無沖擊的新型連接分離裝置，以適應日益發(fā)展的微衛(wèi)星(皮衛(wèi)星、納衛(wèi)星)以及小型運載火箭的應用需求。星箭分離機構是可靠連接衛(wèi)星與火箭，并在星箭入軌后實現(xiàn)星箭可靠分離的機構裝置，在衛(wèi)星項目中起著重要作用。目前，世界上各主要運載火箭大都采用包帶鎖緊裝置作為星箭連接和分離機構。但隨著衛(wèi)星尺寸、重量越來越小，傳統(tǒng)的包帶鎖緊裝置已經不能滿足皮納衛(wèi)星的發(fā)射分離要求。
[0003]早在20世紀90年代就有許多學者在研究皮衛(wèi)星，但發(fā)現(xiàn)研制出來后找不到合適的星箭分離機構，大大延緩了其研制進程。為了縮短皮衛(wèi)星研制周期，減少設計成本，斯坦福大學與加州理工學院聯(lián)合制訂了立方星標準，并設計研制了立方星星箭分離裝置P-P0D，隨后又相繼出現(xiàn)了 SPL，RAFT等型號的皮衛(wèi)星星箭分離裝置；關于微小衛(wèi)星在軌分離問題，國內學者也進行了相關研究。陳靖、張翔等對用于微小衛(wèi)星星箭分離的包帶式解鎖分離裝置主結構進行了設計優(yōu)化，國內絕大部分已發(fā)射的微小衛(wèi)星均采用該裝置實現(xiàn)星箭分離，但該裝置并不適用于公斤級衛(wèi)星。王秋梅等對衛(wèi)星二次分離過程進行了仿真分析；蔣超、王兆魁等對筒式偏心安裝的子衛(wèi)星在軌分離問題進行了動力學分析建模；沈曉鳳、肖余之等針對筒式偏心分離問題，采用多體動力學理論對小衛(wèi)星分離過程動力學問題進行了仿真研究。
[0004]授權公告日為CN 103010489 B的專利文獻公開了一種新型控制納衛(wèi)星的分離機構裝置，包括底板、四塊支撐板、四塊筋板、四根圓柱彈簧、四根彈簧推桿、四個彈簧套筒；每塊筋板固定在二塊支撐板之間，每塊支撐板固定二塊筋板，筋板的底部通過螺釘連接固定在底板上；彈簧推桿嵌在圓柱彈簧內，圓柱彈簧裝在彈簧套筒內，彈簧套筒通過螺釘連接固定在底板上；彈簧推桿頂在納衛(wèi)星星體正方體框架所對應的圓孔內；所述的彈簧推桿在自由狀態(tài)下被圓柱彈簧頂起，彈簧推桿和圓柱彈簧之間沒有約束，彈簧推桿底部的圓臺落在圓柱彈簧內，兩者之間有Imm的間隙；所述的支撐板的上端有銷軸，支撐板上的銷軸嵌入納衛(wèi)星星體正方體框架上對應的孔內承載橫向載荷；所述的底板利用兩根鈦桿和螺母從納衛(wèi)星星體的對角位置將納衛(wèi)星星體固定。
[0005]上述分離裝置雖然都可以用于固定和分離衛(wèi)星，但是連接方式和解鎖方式并不明確，衛(wèi)星受力情況也不清楚。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供了一種皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置，結構簡單，衛(wèi)星受力合理、運行可靠，可以有效在火箭上固定及分離衛(wèi)星。
[0007]—種皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置，包括底板，所述底板上固定有衛(wèi)星支撐座、拉桿、拉桿切斷機構以及衛(wèi)星彈出機構，所述衛(wèi)星支撐座設有至少一對，任一一對衛(wèi)星支撐座兩兩相對布置，所述拉桿設有至少一對，每對拉桿分別安裝在任對衛(wèi)星支撐座內，每根拉桿伸出對應衛(wèi)星支撐座的衛(wèi)星支撐面與衛(wèi)星連接并將衛(wèi)星壓緊在該衛(wèi)星支撐面上。
[0008]本發(fā)明加裝的拉桿將衛(wèi)星壓緊在衛(wèi)星支撐座的衛(wèi)星支撐面上，且拉桿穿過該衛(wèi)星支撐面連接衛(wèi)星，從而使底板受的拉力和壓力在一直線上，使衛(wèi)星與底板之間的受力狀態(tài)更合理。
[0009]為了使衛(wèi)星定位安裝，衛(wèi)星支撐座上設有定位結構，現(xiàn)有技術中，一般在每個衛(wèi)星支撐座上都設置了用于定位的凸塊，過多的定位件會有過約束的風險，分離時衛(wèi)星會由于過約束而沒法分離，優(yōu)選的，只有一對衛(wèi)星支撐座的頂部分別設有用于定位衛(wèi)星水平位置的凸塊。本發(fā)明只在一對衛(wèi)星支撐座上設置定位件，只通過兩個凸塊定位，避免了過約束的問題，保證衛(wèi)星能正常分離。
[0010]為了使兩個凸塊起到良好的定位作用，同時又便于脫離，優(yōu)選的，其中一個凸塊約束衛(wèi)星在水平面上的移動和轉動自由度，另一個凸塊約束衛(wèi)星在水平面上的移動自由度。約束衛(wèi)星在水平面上移動和轉動自由度的凸塊為多邊形的柱體，例如三棱柱、四棱柱等，而約束衛(wèi)星在水平面上移動自由度的凸塊為圓柱、圓臺或圓錐等回旋體。
[0011]優(yōu)選的，所述拉桿為鈦桿，所述拉桿切斷機構包括固定在底板上的固定臺以及安裝在固定臺上用于切斷拉桿的火工品。鈦桿強度高，比重小，特選的鈦桿與火工品相配套，鈦桿切斷后斷口平整，分離時鈦桿斷口不會鉤掛衛(wèi)星而影響衛(wèi)星分離。采用火工品切斷鈦桿，斷開迅速，且對衛(wèi)星沖擊很小。拉桿還可以是合金鋼40Cr，不銹鋼304。
[0012]為了使衛(wèi)星受力更合理，同時便于裝配，優(yōu)選的，所述衛(wèi)星支撐座設有兩對，其中一對安裝有拉桿，另一對安裝有凸塊。
[0013]為了使衛(wèi)星彈出時受力均勻，優(yōu)選的，所述衛(wèi)星彈出機構設有四個，與兩對衛(wèi)星支撐座在周向上間隔布置。
[0014]為了使衛(wèi)星可以在彈出時受力平穩(wěn)，優(yōu)選的，所述衛(wèi)星彈出機構包括:
[0015]導向筒，固定在底板上，底面設有彈簧定位座；
[0016]頂推件，安裝在導向筒內，包括與導向筒內壁配合的導向部，以及固定在導向部頂面且自由端朝向衛(wèi)星的推桿；
[0017]推力彈簧，安裝在導向筒內抵接在彈簧定位座與導向部之間，用于在釋放狀態(tài)驅動頂推件彈出衛(wèi)星；
[0018]鎖銷，橫向穿過導向筒壓緊推力彈簧使其在壓縮狀態(tài)。
[0019]現(xiàn)有技術的彈出裝置的彈簧一般只有導向筒導向，而本發(fā)明在套筒底面設置了彈簧定位座固定彈簧，從而使推力彈簧的彈出方向更精確，使衛(wèi)星受力更平衡和穩(wěn)定。
[0020]為了增加頂推件的導向數(shù)量，優(yōu)選的，所述導向筒的頂面通過蓋體密封，所述蓋體設有導向孔，所述推桿穿過導向孔。
[0021]為了使頂推件運行穩(wěn)定，所述導向部上固定有與導向筒內壁地接的凸環(huán)。
[0022]為了增加推力彈簧的導向數(shù)量，優(yōu)選的，導向部朝向推力彈簧的一側設有安裝推力彈簧的定位槽。
[0023]為了減輕底板質量，同時增加了底板的基頻，優(yōu)選的，所述底板設有減重區(qū)域，所述減重區(qū)域包括位于底板邊沿的減重缺口以及位于底板中心的T型區(qū)域，所述衛(wèi)星彈出機構和衛(wèi)星支撐座圍繞T型區(qū)域布置。
[0024]基頻即固有頻率，基頻高，發(fā)生共振時的頻率就高，結構越穩(wěn)定，在火箭攜帶衛(wèi)星發(fā)射過程中越可靠。
[0025]為了穩(wěn)定支撐衛(wèi)星，優(yōu)選的，任一一對所述衛(wèi)星支撐座為開口相對的角鋼結構。
[0026]本發(fā)明的有益效果:
[0027]本發(fā)明的皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置，在連接衛(wèi)星與底板時將底板所受的拉力和壓力設置在同一直線上，從而使底板和衛(wèi)星之間的相互作用力合理分布，整體結構簡單、穩(wěn)定，且安裝方便，制造成本低。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置的立體結構示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置(不包括衛(wèi)星)的立體結構示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的皮納衛(wèi)星星箭固定及分離裝置(不包括衛(wèi)星、未