一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构的制作方法

本发明属于火箭发射技术领域，涉及一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构。

背景技术：

随着微纳技术的发展和应用需求的推动，微纳卫星以其体积小、功耗低、开发周期短、成本低等优势，在科研、国防和商用等诸多领域得到深入研究和广泛应用。为了使大学和科研机构能有更多的机会参与空间科学实践，外部立方小卫星指的是一种采用专用设计标准制作的微小卫星(由加州理工大学(californiapolytechnicstateuniversity，calpoly)jodiprigsaur教授制订了最初的相关标准。标准的外部立方小卫星采用的是“1u”架构，即体积为100×100×100mm，重1kg。在此基础上，外部立方小卫星可进行升级为“2u”(200×100×100mm)和“3u”(300×100×100mm)架构的外部立方小卫星。

外部立方小卫星通常采用一箭多星的发射方式，即在满足主星发射任务要求的前提下，利用火箭的富余运载能力搭载发射外部立方小卫星。为了以高效、便捷和经济的方式将外部立方小卫星发射入轨，通常采用专用的释放装置以机械弹射的方式，在空间实现外部立方小卫星的释放分离。外部立方小卫星有标准的外形、尺寸以及重量要求等，这就使得制作标准、统一化的外部立方小卫星发射装置成为可能。

传统的小卫星释放机构多以火工分离为主，存在不可检不可测和冲击环境恶劣的缺点，不满足在地面试验中反复测试的需求，同时火工品冲击的载荷过大，无法保证产品可靠性。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，以电磁铁作为驱动动力源，具有冗余解锁功能的外部立方小卫星释放装置，提高解锁装置的可靠性，进而提高外部立方小卫星的发射成功率。

本发明解决技术的方案是：

一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，包括舱门、框体、铰接部、推板、推力弹簧、4个滑轨、限位装置、连杆、压板和电磁锁；其中，框体为中空长方体框架结构；框体顶端开口；舱门设置在框体的顶端开口处；铰接部设置在舱门与框体的连接处；实现舱门相对于框体的翻转打开和闭合；电磁锁设置在框体的侧壁；电磁锁实现对舱门的锁定和解锁；4个滑轨沿轴向设置在框体内部的4个侧壁拐角处；推力弹簧设置在框体内部底端；推板水平设置在推力弹簧的顶端；压板设置在框体内部底端；且压板与推板位置对应；连杆竖直设置在压板的顶端；限位装置设置在连杆的顶端；且限位装置位置与铰接部位置对应；限位装置通过连杆带动压板共同动作；外部小卫星放置在框体的内部腔体中。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述舱门包括舱门栓和门板；门板为方形板状结构；门板的一端侧壁通过铰接部与框体旋转连接；舱门栓设置在门板与框体连接处相对的侧壁处。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述电磁锁包括电磁控制装置、2个旋转块、解锁压簧和解锁拉簧；其中，电磁控制装置设置在框体的侧壁，且电磁控制装置的位置与舱门栓对应；2个旋转块对称设置在电磁控制装置的顶端；解锁压簧和解锁拉簧平行设置在2个旋转块之间；且解锁压簧位于解锁拉簧弹簧的上方；2个旋转块与舱门栓配合实现对舱门的解锁和锁紧。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，外部小卫星的放置过程为：初始状态，舱门为关闭状态；解锁压簧为压缩状态；解锁拉簧为拉伸状态；在电磁控制装置的控制下，解锁压簧恢复正常状态；解锁拉簧恢复正常状态；在解锁压簧和解锁拉簧恢复力下，带动2个旋转块向两外侧旋转，实现舱门栓的释放，舱门处于打开状态；将外部小卫星放置在框体的内部腔体，在外部小卫星重力作用下推板竖直向下移动；推力弹簧压缩状态；压缩到位后，压板盖在推板下表面；实现对推板的限位；外部小卫星安装到位；舱门通过铰接部相对于框体旋转闭合；在电磁控制装置的控制下，解锁压簧转为压缩状态；解锁拉簧转为拉伸状态；带动2个旋转块向两内侧旋转，实现舱门栓的限位，舱门关闭锁紧。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述铰接部包括转动轴和双扭簧；其中，转动轴设置在舱门与框体的连接处；双扭簧套装在转动轴的侧壁；在双扭簧的带动下；舱门随转动轴转动；实现舱门相对于框体的旋转打开或旋转闭合。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述限位装置包括复位弹簧和限位块；其中，限位块固定设置在连杆的顶端；复位弹簧套装在连杆的外壁；且设置在限位块底部；限位块在复位弹簧的复位弹力作用下，实现带动连杆和压板竖直向上移动。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述转动轴的侧壁设置有限位槽；限位槽的形状与限位块对应。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述外部小卫星释放过程为：

当舱门处于关闭状态时，转动轴外壁对限位块顶部限位；复位弹簧处于压缩状态，通过连杆实现压板压住推板上表面，外部小卫星放置在框体的内部腔体中；当到达释放位置时，电磁控制装置控制舱门打开；舱门随转动轴旋转；当舱门旋转到位时，限位槽位置与限位块对应；限位块在复位弹簧的复位弹力作用下，竖直向上移动伸入限位槽中，实现对转动轴锁定；舱门保持打开状态；同时限位块通过连杆带动压板打开，释放推板；在推力弹簧弹力作用下，推动推板将外部小卫星推出框体，完成释放。

在上述的一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，所述外部小卫星在安装和释放过程中；外部小卫星的外壁与4个滑轨内壁配合实现滑动移动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的外部立方小卫星释放装置设有冗余电磁锁装置，同时打开或者任意一个能够正常打开均能实现舱门的正常开启，提高舱门解锁装置的可靠性；

(2)本发明外部立方小卫星释放装置还设与限位槽相配合的限位装置，且限位装置能够相对框体上下移动，当舱门关闭时，限位装置抵在转动轴座的外侧，当舱门打开时，转动轴座随舱门转动，限位装置沿转动轴座的外侧滑入限位槽，实现限制舱门继续转动；

(3)本发明以电磁铁作为驱动动力源，具有冗余解锁功能的外部立方小卫星释放装置，提高解锁装置的可靠性，进而提高外部立方小卫星的发射成功率，同时避免在外部立方小卫星释放过程中，舱门转动过度与运载平台发生碰撞，或者舱门回弹与外部立方小卫星发生碰撞。

附图说明

图1为本发明释放机构整体示意图；

图2为本发明舱门打开状态示意图；

图3为本发明铰接部和限位装置放大示意图；

图4为本发明推板与压板配合示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种小卫星发射的冗余解锁与时序控制的释放机构，以电磁铁作为驱动动力源，具有冗余解锁功能的外部立方小卫星释放装置，提高解锁装置的可靠性，进而提高外部立方小卫星的发射成功率。如图1所示，释放机构主要包括舱门1、框体2、铰接部3、推板4、推力弹簧5、4个滑轨6、限位装置7、连杆8、压板9和电磁锁10；其中，框体2为中空长方体框架结构；框体2顶端开口；舱门1设置在框体2的顶端开口处；铰接部3设置在舱门1与框体2的连接处；实现舱门1相对于框体2的翻转打开和闭合；电磁锁10设置在框体2的侧壁；电磁锁10实现对舱门1的锁定和解锁；4个滑轨6沿轴向设置在框体2内部的4个侧壁拐角处；推力弹簧5设置在框体2内部底端；推板4水平设置在推力弹簧5的顶端；压板9设置在框体2内部底端；且压板9与推板4位置对应；连杆8竖直设置在压板9的顶端；限位装置7设置在连杆8的顶端；且限位装置7位置与铰接部3位置对应；限位装置7通过连杆8带动压板9共同动作；外部小卫星放置在框体2的内部腔体中。其中，舱门1包括舱门栓11和门板12；门板12为方形板状结构；门板12的一端侧壁通过铰接部3与框体2旋转连接；舱门栓11设置在门板12与框体2连接处相对的侧壁处。电磁锁10包括电磁控制装置101、2个旋转块102、解锁压簧104和解锁拉簧105；其中，电磁控制装置101设置在框体2的侧壁，且电磁控制装置101的位置与舱门栓11对应；2个旋转块102对称设置在电磁控制装置101的顶端；解锁压簧104和解锁拉簧105平行设置在2个旋转块102之间；且解锁压簧104位于解锁拉簧105弹簧的上方；2个旋转块102与舱门栓11配合实现对舱门1的解锁和锁紧。

外部小卫星的放置过程为：初始状态，舱门1为关闭状态；解锁压簧104为压缩状态；解锁拉簧105为拉伸状态；在电磁控制装置101的控制下，解锁压簧104恢复正常状态；解锁拉簧105恢复正常状态；在解锁压簧104和解锁拉簧105恢复力下，带动2个旋转块102向两外侧旋转，实现舱门栓11的释放，舱门1处于打开状态；将外部小卫星放置在框体2的内部腔体，在外部小卫星重力作用下推板4竖直向下移动；推力弹簧5压缩状态；压缩到位后，压板9盖在推板4下表面；实现对推板4的限位；外部小卫星安装到位；舱门1通过铰接部3相对于框体2旋转闭合；在电磁控制装置101的控制下，解锁压簧104转为压缩状态；解锁拉簧105转为拉伸状态；带动2个旋转块102向两内侧旋转，实现舱门栓11的限位，舱门1关闭锁紧。

如图2、图3所示，铰接部3包括转动轴31和双扭簧33；其中，转动轴31设置在舱门1与框体2的连接处；双扭簧33套装在转动轴31的侧壁；在双扭簧33的带动下；舱门1随转动轴31转动；实现舱门1相对于框体2的旋转打开或旋转闭合。限位装置7包括复位弹簧71和限位块72；其中，限位块72固定设置在连杆8的顶端；复位弹簧71套装在连杆8的外壁；且设置在限位块72底部；限位块72在复位弹簧71的复位弹力作用下，实现带动连杆8和压板9竖直向上移动。且转动轴31的侧壁设置有限位槽311；限位槽311的形状与限位块72对应。

外部小卫星释放过程为：

当舱门1处于关闭状态时，转动轴31外壁对限位块72顶部限位；复位弹簧71处于压缩状态，通过连杆8实现压板9压住推板4上表面，外部小卫星放置在框体2的内部腔体中；当到达释放位置时，电磁控制装置101控制舱门1打开；舱门1随转动轴31旋转；当舱门1旋转到位时，限位槽311位置与限位块72对应；限位块72在复位弹簧71的复位弹力作用下，竖直向上移动伸入限位槽311中，实现对转动轴31锁定；舱门1保持打开状态；同时限位块72通过连杆8带动压板9打开，释放推板4；如图4所示。在推力弹簧5弹力作用下，推动推板4将外部小卫星推出框体2，完成释放。外部小卫星在安装和释放过程中；外部小卫星的外壁与4个滑轨6内壁配合实现滑动移动。

外部立方小卫星释放装置设有冗余电磁锁10，同时打开或者任意一个能够正常打开均能实现舱门的正常开启，提高舱门1解锁装置的可靠性；外部立方小卫星释放装置还设与限位槽311相配合的限位块72，且限位块72能够相对框体2上下移动，当舱门1关闭时，限位块72抵在转动轴31座的外侧，当舱门1打开时，转动轴31随舱门转动，限位块72沿转动轴31的外侧滑入限位槽311，限制舱门1继续转动。避免在外部立方小卫星释放过程中，舱门1转动过度与运载平台发生碰撞，或者舱门1回弹与外部立方小卫星发生碰撞。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。