[发明专利]一种多立方星组合结构及其变化方法

说明书

本发明公开了一种多立方星组合结构及其变化方法，主要涉及立方星组合连接技术领域，立方星具有多个面，根据不同组合结构，任意两个面可能需要连接，本发明提出一种使用电磁铁供电电流方向控制的，具有占用空间少，使立方星任意面能够实现连接锁死的方式，目的是解决了提供有限控制单元，有限安装空间的立方星的连接问题。主要通过简单的电流控制系统，同型异构的装置布局，利用电磁铁极性的改变，任意两个立方星能够通过此方式完成连接，避免公母型的设计方案，具有尺寸小、执行器少、功耗低、冗余度高等特点。

技术领域

本发明涉及立方星组合连接技术领域，具体为一种多立方星组合结构及其变化方法。

背景技术

首先随着科学技术的快速发展，空间系统的数量、水平及能力不断提高，空间操作日益复杂、多样。随着分系统、有效载荷数量和质量的增加，原本巨大的航天器构型日趋复杂多样，多数有效载荷为满足实现预定功能的需要，对总体构形提出了更多的要求如星敏感器、形态测量分系统、机械臂、连接机构、武器载荷等均要求安装于航天器设计方案的面等。而面向具体任务的传统航天器构形单一，有效载荷安装面积有限，空间利用率低，严重制约了航天器在轨执行任务空间的扩展，而变构型航天器能够通过改变自身的构型，改变应用载荷的姿态与位置，实现星载载荷的不同阵列方式。

其次，可将变构型航天器拆分成为多个细胞卫星，由相同的立方星组成复杂的构型，立方星之间不仅能进行相对位置的变化，而且能够自主的完成断开与连接，现有的连接装置有电磁式连接、机械式连接等。

第三，现有的机械连接装置有螺纹旋进式等，螺纹旋进式要求装置的轴向长度比较大，这样会占用立方星内部宝贵的空间，因此设计方案要求要尽量节省空间。

第四，由于太空中能源有限，使用尽量少的驱动单元，配合巧妙地机构设计完成立方星之间的连接，可以节省对能源的使用。

第五，立方星有很多个连接面，在立方星与立方星连接过程中，为了使两个立方星的任意两个面能够实现连接，主动连接单元和被连接单元应设计成相同构型。

发明内容

为解决现有技术存在是问题，本发明提供一种多立方星组合结构及其变化方法，该组合结构可通过立方星自身携带的磁铁与电磁铁协同工作，完成立方星间的物理连接和电信连接的解锁与重新锁定，实现多个立方星组合结构变化的方案。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种多立方星组合结构，包括至少两个结构相同的立方星，所述的立方星包括支撑外壳，支撑外壳的每个连接面上均设置有电磁铁、永磁铁及电信连接接口，立方星的每个棱处均倒圆角，且每个棱处均安装有棱边永磁铁；所述的立方星的每个连接面上设置有N个电磁铁、N个永磁铁以及一个电信连接接口，N个电磁铁和N个永磁铁间隔设置且以连接面中心对称分布，N≥1；相邻两个立方星的连接面接触时，两个连接面上对应位置的一个电磁铁和一个永磁铁相对设置，对应位置的两个电信连接接口相对设置，控制连接面上的电磁铁与永磁铁产生吸力与斥力来实现立方星间的机械连接与解锁，两个立方星连接后通过对接的电信连接接口传递电能与数据。

所述的电信连接接口设置在支撑外壳的每个连接面的中心处。

所述的棱边永磁铁为棒形磁铁，且棱边永磁铁沿支撑外壳的棱设置。

所述的支撑外壳由两个半壳体组成，两个半壳体相对的四个棱上设置有连接孔，棱边永磁铁设置在所述的连接孔中连接固定两个半壳体形成一个整体的支撑外壳。

所述的立方星的每个连接面上设置有两个电磁铁、两个永磁铁以及一个电信连接接口，电信连接接口设置在每个连接面的中心处，第一电磁铁、第二电磁铁沿所在连接面的一个对角线设置，第一永磁铁、第二永磁铁沿另外一个对角线设置。

多立方星组合结构的变化方法，包括以下步骤：