[发明专利]小型板件式航天器

说明书

技术领域

本发明涉及一种板件式航天器。

背景技术

航天器体积和质量的大型化、功能的复杂化,已导致航天器的研制、开发、生产、发射、运行和维护费用迅速膨胀,同时技术上的可靠性和管理上的安全性下降，使失效率增大。而小型航天器以适应性强、可移动、可组合应用等特点成为研究热点，以小卫星为基础，集群实现多功能平台搭建及以小卫星为对象的空间在轨操作都得到了广泛的关注。相比于大型航天器小型航天器更注重于多功能性，部件可替换性，及可集成拓展能力。

现有航天器主要利用螺钉螺母进行拼装固定，进行空间操作时机械臂转动机动，内部功能元件通过穿孔板固定或利用航天器结构隔板将航天器内部分成独立小空间以放置功能元件。航天器地面组装完毕之后不能更换内部部件，航天器功能确定。可集群、聚合的小型航天器多采用模块搭建方式集成，模块均已经封装，每个模块具有独立的结构与功能元件，模块之间通过杆件与螺钉螺母形成物理连接，模块内部元件不能替换，模块功能固定。多模块拼接时存在由非必要重复性结构引起的连接不紧凑。空间操作时模块分离与连接困难，对机械臂控制能力要求高。

因此，现有小型航天器具有功能单一，内部元件不可替换，集成时以杆件与螺钉螺母形成物理连接，对机械臂操作能力要求高，扩展时以具有完整结构与功能元件的模块为最小单元，对空间利用率低等局限。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种板件式小型航天器，以实现航天器内部元件的可替换，减小集成扩展时存在的非必要性元件，降低对机械臂的控制要求，提高小型航天器空间操作性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括主体结构板、内部功能元件板、内部隔板与外部功能元件；

所述的主体结构板包括顶板、顶板连接板和中间连接板；所述的顶板为正方形板件，相对的一组边框中间朝向顶板一侧为凸起结构，另一组相对的边框中间朝向顶板一侧为凹进结构，所述的凸起结构可与凹进结构扣合，顶板的另一侧为封闭平面，所述的边框内置通信与供能接口；所述的顶板连接板的三个边框及封闭平面与顶板相同，另一边框中间的凸起结构或凹进结构沿顶板连接板的平面方向向外平移一个边框的距离；所述的中间连接板的一组相对边框及封闭平面与顶板相同，另一组凸起结构或凹进结构沿中间连接板的平面方向向外平移一个边框的距离；

所述的凹进结构的内侧壁上开有圆头弹簧钉固定孔和连接杆固定孔，所述的凸起结构上安装有圆头弹簧钉、连接杆和控制与驱动元件，圆头弹簧钉和连接杆能够伸入圆头弹簧钉固定孔和连接杆固定孔内；所述的控制与驱动元件受到星载计算机控制，驱动连接杆伸入或脱出连接杆固定孔；

所述的内部隔板为正方形或长方形板件，带有插槽与通信及供能接口，可内嵌于主体结构板中，固定内部功能元件板，并使各内部功能元件板之间相互连通；所述的外部功能元件与主体结构板固定。

本发明的有益效果是：板件式小型航天器可进行多种空间操作。进行在轨空间操作前要求操作平台与目标航天器建立通信链路。由相同基础板构成的板件式航天器间的集成时，将现有两航天器看作航天器模块，将需要集成两航天器基中一个顶板拆离,另一个底板拆离。由星载计算机与平台计算机控制平台与航天器接近,由平台计算机控制机械臂，逐步更换航天器侧板，使两航天器模块侧板连接部匹配，由平台机械臂操作，使两航天器扣合。由星载计算机控制形成连接，实现两航天器集成。以由同组基础板构成的航天器为基础进行构型扩展时，拆除底板，将与底板相连板块逐步更换为具有水平连接能力的基础板，扣合完成之后安装底板进行封装。正方体航天器扩展为1：1：2长方体航天器，拆除底板后将侧板逐一更换为顶板连接板，取与之匹配的顶板连接板将侧面扩展为两块基础板。正方体扩展为1：1：3及更长的长方体时操作与1：1：2类似，侧板由三块及三块以上基础板构成，其中加入中间连接板。航天器内部功能板件更换，航天器与操作平台靠近后由操作平台机械臂拆除需更换功能板件相连的一块侧板，将需更换功能板抽出并插入新功能板，将原侧板安装回航天器，形成稳定连接，完成操作。

附图说明

图1是连接件示意图；

图2是基础结构板示意图；

图3是基础板件连接方式示意图；

图4是航天器主体拼接示意图；

图5是内部隔板示意图；

图6是功能板件安装示意图；

图中，1为顶板，2与3为顶板连接板，4与5为中间连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。