[发明专利]一种皮卫星星箭固定及分离装置

说明书

本发明公开了一种皮卫星星箭固定及分离装置，包括底板，卫星，连接卫星和底板的固定分离模块以及连接卫星和飞行器的停靠机构，所述固定分离模块包括至少两个固定连接单元和至少两个活动锁定单元，所述固定连接单元带有断开机构，所述固定连接单元和活动锁定单元沿周向间隔分布在所述卫星的四周；本发明的皮卫星星箭固定及分离装置，通过纯机械结构来固定和分离卫星，可以有效在火箭上固定及分离卫星并实现卫星的分离和返回停靠，结构简单，安装方便，工作稳定，研制成本低。

技术领域

本发明涉及航空飞行器固定及分离技术，特别涉及一种皮卫星星箭固定及分离装置。

背景技术

随着微小卫星及航天技术的发展，迫切需要研制体积小、质量轻、低冲击甚至是无冲击的新型连接分离装置，以适应日益发展的微卫星(皮卫星、纳卫星)以及小型运载火箭的应用需求。星箭分离机构是可靠连接卫星与火箭，并在星箭入轨后实现星箭可靠分离的机构装置，在卫星项目中起着重要作用。目前，世界上各主要运载火箭大都采用包带锁紧装置作为星箭连接和分离机构。但随着卫星尺寸、重量越来越小，传统的包带锁紧装置已经不能满足皮纳卫星的发射分离要求。

早在20世纪90年代就有许多学者在研究皮卫星，但发现研制出来后找不到合适的星箭分离机构，大大延缓了其研制进程。为了缩短皮卫星研制周期，减少设计成本，斯坦福大学与加州理工学院联合制订了立方星标准，并设计研制了立方星星箭分离装置P-POD，随后又相继出现了SPL，RAFT等型号的皮卫星星箭分离装置；关于微小卫星在轨分离问题，国内学者也进行了相关研究。陈靖、张翔等对用于微小卫星星箭分离的包带式解锁分离装置主结构进行了设计优化，国内绝大部分已发射的微小卫星均采用该装置实现星箭分离，但该装置并不适用于公斤级卫星。王秋梅等对卫星二次分离过程进行了仿真分析；蒋超、王兆魁等对筒式偏心安装的子卫星在轨分离问题进行了动力学分析建模；沈晓凤、肖余之等针对筒式偏心分离问题，采用多体动力学理论对小卫星分离过程动力学问题进行了仿真研究。

上述分离装置虽然都可以用于固定和分离卫星，但是结构中没有转动机构，卫星分离后重新放置在分离机构上会发生结构干涉而导致卫星无法返回，另外这些结构复杂，研制和验证周期长，制造和安装困难，且工作稳定性也很难保证。

发明内容

本发明提供了一种皮卫星星箭固定及分离装置，结构简单，运行可靠，可以有效在火箭上固定及分离卫星并实现卫星的分离和返回停靠。

一种皮卫星星箭固定及分离装置，包括底板，卫星，连接卫星和底板的固定分离模块以及连接卫星和飞行器的停靠机构，所述固定分离模块包括至少两个固定连接单元和至少两个活动锁定单元，所述固定连接单元带有断开机构，所述固定连接单元和活动锁定单元沿周向间隔分布在所述卫星的四周。

本发明的固定分离模块设有至少两个固定连接单元和至少两个活动锁定单元，通过固定连接单元进行固定，然后配合活动锁定单元进行稳定连接，其中固定连接单元是指通过结构紧固连接，例如螺栓、焊接等方式，然后通过断开机构进行分离，而活动锁定单元则是通过插接等方式进行连接，当底板和卫星之间产生分离力时即可以完成脱离。

为了便于制造和安装，优选的，所述固定连接单元包括：

固定底座，安装在底板上，顶面为安装平台，所述卫星带有与所述安装平台连接的凸耳；

爆炸螺栓，将凸耳和安装平台相连；

爆炸螺栓螺母，安装在凸耳上方锁紧。

爆炸螺栓结构简单，安装方便，通过爆炸螺栓中的火工品进行断开，连接牢固，分离完全彻底。

为了在卫星分离时，爆炸的螺栓可以快速分离，优选的，所述固定连接单元还包括：

垫片，通过爆炸螺栓固定在安装平台的背面，且朝向安装平台背面的一侧开设有安装槽；

弹簧，压缩放置在安装槽和安装平台背面之间。