專(zhuān)利名稱(chēng)：八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)搭載發(fā)射的微小衛(wèi)星的構(gòu)型。
背景技術(shù)：
我國(guó)小衛(wèi)星的構(gòu)型布局一般是立方體式的構(gòu)型外加兩側(cè)雙太陽(yáng)翼方式，星體內(nèi) 部采用平臺(tái)艙、載荷艙式的分艙式設(shè)計(jì)。像目前比較成熟的CAST968、CAST2000等公 用小衛(wèi)星平臺(tái)，這種構(gòu)型可以滿(mǎn)足目前小衛(wèi)星的重量、運(yùn)載給定的包絡(luò)空間及設(shè)備的安 裝操作空間的需求。但是一般采用搭載發(fā)射的微小衛(wèi)星，對(duì)重量、功耗、包絡(luò)尺寸都有嚴(yán)格限制， 需要根據(jù)給定的包絡(luò)空間的具體形狀，靈活的進(jìn)行衛(wèi)星構(gòu)型設(shè)計(jì)。微小衛(wèi)星在運(yùn)載火箭 內(nèi)的安裝位置示意如圖1所示。其中1代表衛(wèi)星、2表示衛(wèi)星與運(yùn)載火箭之間的連接支 架、3表示整流罩、4表示運(yùn)載火箭底部?jī)?chǔ)箱、5表示主星與運(yùn)載火箭的連接支架。搭載 的微小衛(wèi)星安裝在主星的支架5內(nèi)部，運(yùn)載火箭給定的包絡(luò)空間為Φ680mmX 1100mm， 且微小衛(wèi)星的上下表面共需安裝8副天線(xiàn)，其中-Z面的UHF天線(xiàn)長(zhǎng)170mm，+Z面的 VHF天線(xiàn)長(zhǎng)400mm，這些都對(duì)衛(wèi)星的構(gòu)型布局提出了苛刻的限制要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是基于一般搭載發(fā)射的微小衛(wèi)星的特點(diǎn)，提供了一種 充分利用包絡(luò)空間、電池片面積大、衛(wèi)星內(nèi)部空間充分優(yōu)化利用并合理總裝、滿(mǎn)足設(shè)備 安裝要求的八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型，包括頂 板、中板、底板、+X側(cè)板、-X側(cè)板、+Y側(cè)板、-Y側(cè)板、+X+Y側(cè)板、+X-Y側(cè) 板、-X+Y側(cè)板、-X-Y側(cè)板、平臺(tái)艙+Y隔板、平臺(tái)艙-Y隔板、載荷艙+Y隔板、載荷 艙-Y隔板；頂板、中板和底板形狀相同，均為矩形截去四個(gè)角后形成的八邊形；中板位 于頂板和底板之間，其中頂板與中板之間的艙段為平臺(tái)艙，中板與底板之間的艙段為載 荷艙，平臺(tái)艙+Y隔板和平臺(tái)艙-Y隔板將平臺(tái)艙分為三個(gè)區(qū)域，載荷艙+Y隔板、載荷 艙-Y隔板將載荷艙分為三個(gè)區(qū)域；+X側(cè)板、-X側(cè)板、+Y側(cè)板、-Y側(cè)板、+X+Y側(cè) 板、+X-Y側(cè)板、-X+Y側(cè)板、-X-Y側(cè)板分別固定在中板的四周并與頂板和底板一同構(gòu) 成封閉的底邊為八邊形的立體結(jié)構(gòu)；中板、平臺(tái)艙+Y隔板、平臺(tái)艙-Y隔板、載荷艙+Y 隔板、載荷艙-Y隔板的兩個(gè)表面以及頂板和底板的內(nèi)表面作為星載設(shè)備的安裝基面， +X側(cè)板、-X側(cè)板、+Y側(cè)板、-Y側(cè)板、+X+Y側(cè)板、+X-Y側(cè)板、-X+Y側(cè)板、-X-Y 側(cè)板朝向外部空間的表面貼裝太陽(yáng)電池片。所述的平臺(tái)艙+Y隔板和平臺(tái)艙-Y隔板的內(nèi)側(cè)一體化安裝能源控制模塊。所述的底板的外表面上固定連接星箭對(duì)接環(huán)，所述的星箭對(duì)接環(huán)同時(shí)還與載荷 艙+Y隔板、載荷艙-Y隔板固定連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(1)為了充分利用運(yùn)載火箭提供的包絡(luò)空間并盡可能擴(kuò)大衛(wèi)星體裝太陽(yáng)電池片的 面積，將衛(wèi)星設(shè)計(jì)為非等邊的八邊形立柱式構(gòu)型，提供了大儀器設(shè)備、小儀器設(shè)備各自 的安裝空間，保證了整星的能源供應(yīng)；(2)衛(wèi)星在安裝時(shí)打開(kāi)8塊側(cè)板和頂板底板，以中板和上下框架為基礎(chǔ)，先裝中 板上下表面的儀器和電纜，然后再裝底板和頂板的儀器設(shè)備，再將中板和上下框架整體 與底板對(duì)接安裝。這種安裝方式打破了常規(guī)的衛(wèi)星側(cè)面操作總裝安裝的狀態(tài)，借用星外 空間進(jìn)行衛(wèi)星的總裝操作，使原來(lái)緊張的操作空間得到充分利用；(3)從衛(wèi)星中部開(kāi)始，向四周、向上下安裝各儀器設(shè)備，減小了安裝復(fù)雜度，提 高了操作效率，大大節(jié)約了操作時(shí)間，減少了多余安裝操作中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。避免了 側(cè)向操作空間太小，無(wú)法實(shí)施衛(wèi)星總裝的死角。
圖1為搭載衛(wèi)星在運(yùn)載火箭內(nèi)安裝示意圖；圖2為本發(fā)明衛(wèi)星構(gòu)型的組成分解示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，為本發(fā)明微小衛(wèi)星體裝電池陣立柱式構(gòu)型的組成分解圖。為了敘 述方便，首先建立微小衛(wèi)星的本體坐標(biāo)系(0-XYZ)，定義如下坐標(biāo)原點(diǎn)0 對(duì)接環(huán)104下端框、星箭分離面的理論中心；Z軸沿坐標(biāo)原點(diǎn)指向背離星體方向；Y軸垂直于隔板方向，以平臺(tái)艙+Y隔板113、載荷艙+Y隔板115的安裝方 向?yàn)檎?；X軸與Z、Y軸成右手系。為了充分利用運(yùn)載火箭提供的包絡(luò)空間并盡可能擴(kuò)大衛(wèi)星體裝太陽(yáng)電池片的面 積，將衛(wèi)星設(shè)計(jì)為非等邊的對(duì)稱(chēng)八邊形立柱式構(gòu)型，同時(shí)優(yōu)化衛(wèi)星八邊形的構(gòu)型設(shè)計(jì)及 內(nèi)部空間設(shè)計(jì)。衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)主要由頂板101、中板102、底板103、對(duì)接環(huán)104、+X側(cè)板 105、-X 側(cè)板 109、+Y 側(cè)板 107、-Y 側(cè)板 111、+X+Y 側(cè)板 106、+X-Y 側(cè)板 112、-X+Y 側(cè)板108、-X-Y側(cè)板110、平臺(tái)艙+Y隔板113、平臺(tái)艙-Y隔板114、載荷艙+Y隔板 115、載荷艙-Y隔板116等共16塊結(jié)構(gòu)板組成，其中平臺(tái)艙+Y隔板、平臺(tái)艙-Y隔板分 別與能源控制模塊A、能源控制模塊B—體化設(shè)計(jì)及安裝，即能源控制模塊A安裝在+Y 方向，能源控制模塊B安裝在-Y方向。頂板101、中板102和底板103形狀相同，均為矩形截去四個(gè)角后形成的八邊形。衛(wèi)星本體尺寸①680X480mm(含對(duì)接環(huán)104)，包絡(luò)尺寸①680X974mm。為 了滿(mǎn)足任務(wù)要求，在充分利用運(yùn)載預(yù)留的空間的基礎(chǔ)上，在衛(wèi)星的底板107及頂板108上 分別安裝天線(xiàn)設(shè)備。其中頂板101、+X側(cè)板105、-X側(cè)板109、+Y側(cè)板107、_Y側(cè)板 111、+X+Y側(cè)板106、+X-Y側(cè)板112、-X+Y側(cè)板108、-X-Y側(cè)板110共九個(gè)側(cè)板的外表面安裝太陽(yáng)電池片，比常規(guī)立方體式的衛(wèi)星構(gòu)型效率提高了 7%以上，體裝太陽(yáng)電池片 總面積達(dá)lm2，整星能源得到了有效的保證。衛(wèi)星分為2個(gè)艙段，即平臺(tái)艙與載荷艙，其中頂板101與中板102之間的艙段為 平臺(tái)艙，中板102與底板103之間的艙段為載荷艙。每個(gè)艙段通過(guò)+Y隔板及-Y隔板又 分為三個(gè)區(qū)域，按照設(shè)備包絡(luò)尺寸大小，合理布局和放置，并充分考慮電纜走向、電連 接器的插拔空間，可以保證結(jié)構(gòu)空間的緊湊、合理。平臺(tái)艙主要放置鋰離子蓄電池組A、鋰離子蓄電池組B、能源控制模塊A、能 源控制模塊B、應(yīng)答機(jī)、星務(wù)管理單元、UHF天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、USB通信天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。 載荷艙主要放置星務(wù)調(diào)度單元、匯流盒、無(wú)線(xiàn)電通信轉(zhuǎn)發(fā)器、VHF天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、濾波器、 CMOS相機(jī)、“天圓地方”模型、太陽(yáng)敏感器等設(shè)備。雖然在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上是分艙設(shè)計(jì)，但是采用本發(fā)明構(gòu)型安裝設(shè)備時(shí)并不是分艙安 裝，而是先裝中板102上、下面的儀器設(shè)備和平臺(tái)艙+Y隔板113、平臺(tái)艙-Y隔板114及 載荷艙+Y隔板115、載荷艙-Y隔板116上的儀器設(shè)備，可以保證衛(wèi)星內(nèi)部空間及安裝面 得到充分利用。本發(fā)明衛(wèi)星構(gòu)型在包絡(luò)空間限制及設(shè)備安裝空間緊湊的條件下，同時(shí)優(yōu)化主傳 力路徑設(shè)計(jì)。星箭對(duì)接環(huán)104通過(guò)底板103支撐在載荷艙+Y隔板115、載荷艙-Y隔板 116上，載荷艙+Y隔板115、載荷艙-Y隔板116及平臺(tái)艙+Y隔板113、平臺(tái)艙_Y隔 板114作為傳力路徑的承力構(gòu)架。運(yùn)載的沖擊及振動(dòng)載荷通過(guò)底板103、載荷艙+Y隔 板115、載荷艙-Y隔板116、載荷艙框架118框架(一周4個(gè))、中板102、平臺(tái)艙框架 117 ( —周4個(gè))、平臺(tái)艙+Y隔板113及平臺(tái)艙-Y隔板114及把載荷傳給頂板101。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)總裝的順序充分考慮了每個(gè)太陽(yáng)電池陣電纜插頭與匯流盒的插接。經(jīng) 過(guò)詳細(xì)分析并充分考慮衛(wèi)星到發(fā)射場(chǎng)后結(jié)構(gòu)板的拆裝順序，合理設(shè)計(jì)每塊太陽(yáng)電池板到 匯流盒的電纜長(zhǎng)度及安裝方式，做到結(jié)構(gòu)板拆裝方便，不影響相關(guān)結(jié)構(gòu)板及電纜的拆 裝。衛(wèi)星在整星安裝時(shí)打開(kāi)+X側(cè)板105、-X側(cè)板109、+Y側(cè)板107、_Y側(cè)板111、 +X+Y側(cè)板106、+X-Y側(cè)板112、-X+Y側(cè)板108、_X_Y側(cè)板和頂板101及底板103，以 中板102和平臺(tái)艙框架117(—周4個(gè))、載荷艙框架118(—周4個(gè))、平臺(tái)艙隔板(113、 114)、載荷艙隔板(115、116)共同組成的中板組件為基礎(chǔ)，先裝中板102上下表面的儀 器和電纜，然后再裝底板103、四周的8塊側(cè)板和頂板101的儀器設(shè)備，再將中板和上下 框架整體一體化與底板對(duì)接安裝。這種安裝方式打破了常規(guī)的衛(wèi)星打開(kāi)側(cè)板先裝底板儀 器設(shè)備的安裝順序，借用10個(gè)面(+Z面、-Z面、+X面、-X面、+Y面、-Y面、+X+Y 面、+X-Y面、-X+Y面、-X-Y面)的星外空間進(jìn)行衛(wèi)星的總裝操作，使原來(lái)緊張的操 作空間得到充分利用。從衛(wèi)星中部開(kāi)始，向四周、向上下安裝各儀器設(shè)備，開(kāi)敞性好， 可視性高，減小了安裝的技術(shù)難度，提高了操作效率，大大節(jié)約了操作時(shí)間，消除了安 裝操作中可能出現(xiàn)的不到位等問(wèn)題，同時(shí)避免了側(cè)向頂板101、底板103操作空間太小， 無(wú)法實(shí)施衛(wèi)星總裝的死角。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型，其特征在于包括頂板(101)、中板 (102)、底板(103)、+X 側(cè)板(105)、-X 側(cè)板(109)、+Y 側(cè)板(107)、-Y 側(cè)板(111)、 +X+Y 側(cè)板(106)、+X-Y 側(cè)板(112)、-X+Y 側(cè)板(108)、-X-Y 側(cè)板(110)、平臺(tái)艙+Y 隔板(113)、平臺(tái)艙-Y隔板(114)、載荷艙+Y隔板(115)、載荷艙-Y隔板(116)；頂板(101)、中板(102)和底板(103)形狀相同，均為矩形截去四個(gè)角后形成的八邊形；中板(102)位于頂板(101)和底板(103)之間，其中頂板(101)與中板(102)之間的艙段為平 臺(tái)艙，中板(102)與底板(103)之間的艙段為載荷艙，平臺(tái)艙+Y隔板(113)和平臺(tái)艙-Y 隔板(114)將平臺(tái)艙分為三個(gè)區(qū)域，載荷艙+Y隔板(115)、載荷艙-Y隔板(116)將載 荷艙分為三個(gè)區(qū)域；+X側(cè)板(105)、-X側(cè)板(109)、+Y側(cè)板(107)、-Y側(cè)板(111)、 +Χ+Υ側(cè)板(106)、+X-Y側(cè)板(112)、-Χ+Υ側(cè)板(108)、-Χ-Υ側(cè)板(110)分別固定在中 板(102)的四周并與頂板(101)和底板(103) —同構(gòu)成封閉的底邊為八邊形的立體結(jié)構(gòu)； 中板(102)、平臺(tái)艙+Y隔板(113)、平臺(tái)艙-Y隔板(114)、載荷艙+Y隔板(115)、載 荷艙-Y隔板(116)的兩個(gè)表面以及頂板(101)和底板(103)的內(nèi)表面作為星載設(shè)備的安 裝基面，+X側(cè)板(105)、-X側(cè)板(109)、+Y側(cè)板(107)、-Y側(cè)板(111)、+Χ+Υ側(cè)板 (106)、+X-Y側(cè)板(112)、-Χ+Υ側(cè)板(108)、_Χ_Υ側(cè)板(110)朝向外部空間的表面貼 裝太陽(yáng)電池片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型，其特征在于所 述的平臺(tái)艙+Y隔板(113)和平臺(tái)艙-Y隔板(114)的內(nèi)側(cè)一體化安裝能源控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型，其特征在于 所述的底板(103)的外表面上固定連接星箭對(duì)接環(huán)(104)，所述的星箭對(duì)接環(huán)(104)同時(shí) 還與載荷艙+Y隔板(115)、載荷艙-Y隔板(116)固定連接。
全文摘要
八邊形體裝電池陣立柱式微小衛(wèi)星構(gòu)型，將衛(wèi)星設(shè)計(jì)為非等邊的對(duì)稱(chēng)八邊形立柱式結(jié)構(gòu)，同時(shí)優(yōu)化衛(wèi)星八邊形的構(gòu)型及內(nèi)部空間設(shè)計(jì)，將衛(wèi)星分為平臺(tái)艙與載荷艙兩個(gè)艙段，其中頂板與中板之間的艙段為平臺(tái)艙，中板與底板之間的艙段為載荷艙。每個(gè)艙段通過(guò)+Y隔板及-Y隔板又分為三個(gè)區(qū)域，按照設(shè)備包絡(luò)尺寸大小，合理布局和放置，優(yōu)化了主傳力路徑設(shè)計(jì)，并充分考慮電纜走向、電連接器的插拔空間，可以保證結(jié)構(gòu)空間的緊湊、合理，同時(shí)可以充分利用運(yùn)載火箭提供的包絡(luò)空間盡可能擴(kuò)大了衛(wèi)星體裝太陽(yáng)電池片的面積。
文檔編號(hào)B64G1/10GK102009746SQ201010538369
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者包錦忠, 常新亞, 張曉敏, 羅鷹, 蔣炎華 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司