[发明专利]一种可在轨展开的模块化航天器

说明书

技术领域

本发明涉及一种可在轨展开的模块化航天器，特别适用于具有快速响应需求的低轨中小型卫星等航天器应用。

背景技术

随着空间科学技术的快速发展，航天器逐渐呈现功能多样化，结构复杂化的趋势。由于运载火箭承载能力和整流罩可用包络空间的约束，航天器设计时需要重点考虑结构尺寸和复杂性程度等因素。传统的航天器结构设计具有以下不足：(1)航天器结构设计一般是满足用户的特定任务需求，结构形式比较单一，灵活性较差；(2)对运载火箭整流罩可用空间的利用率有待提高；(3)航天器结构形式复杂，通用性和扩展性较差，航天器设计、制造、装配和测试需要消耗大量的时间和经济成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，基于以上问题，提出一种支持在轨展开的模块化航天器，发射前将若干功能模块采用可靠的连接机构进行堆栈连接，发射入轨后展开至指定构型，以满足任务需要。

本发明的技术方案是：一种可在轨展开的模块化航天器，包括母模块、至少两个子模块、铰链展开装置、锁定装置和压紧释放装置；所述母模块为横截面为正八边形的盒形结构；所述两个子模块的横截面是沿着母模块正八边形相对两条边的中垂线切开的六边形，除最长边外的其余边与母模块重合，均为盒形结构；航天器处于收拢状态时，所述两个子模块并排堆叠在母模块上方，母模块开口向上，两个子模块开口向下，保证两个子模块外轮廓与母模块正八边形外轮廓重合；在母模块外轮廓相对的两条边上，位于模块间分界面处对称安装两对铰链展开装置，将两个子模块与母模块相连；在铰链展开装置安装的同一平面内，位于所述两个子模块与母模块上距模块间分界面相等距离位置安装锁定装置，实现在轨展开后子模块与母模块锁定；在母模块上与上述安装铰链展开装置两条边正交的另外两条边上，位于模块间分界面位置安装压紧释放装置，将所述两个子模块与母模块压紧。

当根据需要再增加两个子模块时，将后续增加的两个子模块开口向上并排堆叠在先前两个子模块的上方，保证后增加的两个子模块的外轮廓与先前两个子模块重合；在前先两个子模块外轮廓长边上，位于模块间的界面位置对称安装两对铰链展开装置，将后增加的一个子模块与先前的一个子模块，后增加的另一个子模块与先前的另一个子模块相连；在铰链展开装置安装的同一平面内，位于后增加的一个子模块与先前的一个子模块，后增加的另一个子模块与先前的另一个子模块上距模块间分界面相等距离位置安装锁定装置，实现在轨展开后，后增加的子模块与先前两个子模块锁定；在先前两个子模块上，与上述安装铰链展开装置两条长边相对的另外两条短边上，位于模块间分界面位置安装压紧释放装置，将后增加的一个子模块与先前一个子模块，后增加的另一个子模块与先前另一个子模块压紧；当需要再增加两个子模块或多个子模块时，将两个子模块作为一层，以所述先前两个子模块作为第一层，后增加的两个子模块作为第二层，如果再增加子模块位于奇数层，增加的部件及连接关系与先前两个子模块相同，如果再增加子模块位于偶数层，增加的部件及连接关系与后增加的两个子模块相同，直至满足多个子模块的设计需要。

所述母模块包括对接环、母底板、8块相同的母侧板、长隔板、两块相同的短隔板；所述母底板为正八边形结构板，其中心与对接环中心重合，安装在对接环上方；所述8块母侧板均为矩形结构板，短边首尾相连围成一个与母底板外轮廓重合的正八边形侧板组，该侧板组与母底板上边沿相连，形成一个开口的正八边形盒形结构；所述长隔板、2块短隔板均为矩形结构板，3块隔板连接形成一个十字形隔板组，该隔板组与母底板上表面及2对相对母侧板的内表面相连，将盒形结构分为4个区域。

所述对接环为圆环形结构，采用高强度铝合金整体机加而成，为整个母模块的安装基础。

所述两个或多个子模块结构完全相同，每个子模块由子底板、2块相同的短侧板、3块相同的中侧板、1块长侧板等结构板组成；所述子底板为沿母底板相对两条边的中垂线切开的六边形结构，为整个子模块的安装基础；所述短侧板、中侧板、长侧板共6块板均为矩形结构板，6块板有一条矩形边长度相同，其首尾相连围成一个与子底板边沿重合的六边形侧板组，该侧板组与子底板的上边沿相连，形成一个开口的六边形盒形结构。

所述的母模块和子模块均采用铝蒙皮蜂窝板构成的板架式结构，可根据需求灵活调整外形尺寸。

本发明与现有技术相比优点在于：

(1)本发明的航天器采用高度模块化设计，结构配置灵活，可根据任务需求配置相应数量的模块；