少缆化立方星架构装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种立方星架构，特别是涉及一种少缆化立方星架构装置。


背景技术：

2.近年来，立方星发展态势强劲，立方星采用商用现货部件和标准、模块化的设计，比其他小卫星研制发射成本更低，周期更短，发射灵活，可快速组网，正成为军民航天发展不可忽视的重要系统。在立方星研究方面，国内外高校与研究机构开展了大量的研究，并已经有大量的卫星已经发射或将要发射，国外著名isis小卫星公司已形成初具规模的产业链，但国内大部分机构仍处于设计和试验测试阶段。
3.由于小卫星内部空间紧凑，集成度高，线缆多，卫星结构的体系设计和架构布局显得十分重要，合理的设计和布局可进一步提高卫星的空间利用率，增强星体的可靠性，延长卫星的使用寿命。目前，国内外成熟的立方星架构模块间连接多采用飞线焊接布局，内部线缆多，交错排布，不方便装配和维修，降低了空间利用率，限制了卫星的整体性能。国内已公开专利，申请号cn201811006790.9，介绍了一种无线缆高密度立方星及其装配方法，但该专利设计方法仅限一单元的立方星，载荷试验能力有限，且内部结构件采用异形增材技术，制作成本高，不方便装配和维修操作。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种可靠性高、内舱简洁、易于维修和元器件升级，载荷试验能力强的少缆化立方星架构装置。
5.为实现上述目的，本实用新型少缆化立方星架构装置，其特征在于包括前后主架梁，第一、二上侧梁，第一、二中侧梁，第一、二下侧梁，桁条，第一、二、三信号收发模块，第一、二、三生物载荷舱模块，电源动力模块，推进模块，中心控制模块，第一、二太阳能折叠侧板，两个姿态感知模块，第一、二太阳能板。
6.前、后主架梁与侧梁固连装配为立式长方体桁架结构；电源动力模块与中心控制模块左右并列集成化设计，通过接插件连接装配为一体后与前、后主架梁中部螺接；上下方生物载荷舱模块和推进模块通过接插件与电源动力模块和中心控制模块连接；第一、二、第三信号收发模块和姿态感知模块通过接插件与中心控制模块连接；分别位于立式长方体桁架两侧面的第一、二太阳能折叠侧板与同侧侧梁螺接，并通过接插件与电源动力模块连接；分别位于立式长方体桁架前后面的第一、二太阳能板与前主架梁和后主架梁螺接后与电源动力模块接插件连接；桁条与前主架梁和后主架梁底边螺接，用于固定上面左右并列的第二生物载荷舱模块和推进模块。具有可靠性高、内舱简洁、易于维修和元器件升级，载荷试验能力强的优点。
7.作为优化，左右并列的电源动力模块和中心控制模块各自装配完成后通过接插件连接，上下两端用电路转接板固定约束为一体后与前主架梁和后主架梁中部螺钉固定；电路转接板上含有与生物载荷舱模块、推进模块、第一、二、三信号收发模块和姿态感知模块
连接的接插件；电源动力模块和中心控制模块两侧含有与第一、二太阳能折叠侧板1和第一、二太阳能板连接的接插件。
8.作为优化，所述中心控制模块由多层电路板堆叠铰接而成，各层电路板间通过接插件相互连接。
9.作为优化，第一信号收发模块以左右并列两部分的形式设置在立式长方体桁架顶部、第二信号收发模块以竖置形式设置在立式长方体桁架上端中部，第三信号收发模块以竖置形式设置在立式长方体桁架下端中部，并且都通过螺钉与前主架梁和后主架梁固定连接，可随时进行拆卸。
10.作为优化，所述前、后主架梁和侧梁均为独立结构件，且结构上含有用于连接太阳能板和太阳能折叠侧板的安装孔。
11.作为优化，推进模块用于为星体提供推进动力与第二生物载荷舱模块左右并列设置于立式长方体桁架下部，推进模块的顶盖含有用于连接上方电路转接板的接插件，推进模块的壳体底面含有用于连接桁条的定位销孔结构。
12.作为优化，第一、二、三信号收发模块和姿态感知模块的接插件含排线，排线长度小于15cm。
13.作为优化，架构装置（星体天线、太阳能帆板未展开时）外轮廓尺寸长100mm－500mm，宽50mm－300mm，高100mm－800mm，重量小于10kg。
14.作为优化，由前、后主架梁与左右侧梁及底桁条固连装配为立式长方体桁架；立式长方体桁架内由下至上依次设置下部左右并列的推进模块与第二生物载荷舱模块，中部左右并列的电源动力模块和中心控制模块，上部左右并列的第三生物载荷舱模块的第一生物载荷舱模块，顶部左右并列的第一信号收发模块的左右两部；第二、三信号收发模块分别以竖置的方式设置在立式长方体桁架上下端中部。
15.立式长方体桁架前面设置第一太阳能板及两个姿态感知模块，立式长方体桁架后面设置第二太阳能板，立式长方体桁架左右面分别设置第二太阳能折叠侧板和第一太阳能折叠侧板。
16.作为优化，左右并列的电源动力模块和中心控制模块各自装配完成后通过接插件连接，上下两端分别设置将电源动力模块和中心控制模块固定约束为一体的上下电路转接板；下电路转接板通过接插件电连推进模块与第二生物载荷舱模块，上电路转接板通过接插件电连第三、一生物载荷舱模块。
17.第三信号收发模块和位于第一太阳能板下端一角的两个姿态感知模块通过含排线的接插件电连下电路转接板，第一、二信号收发模块通过含排线的接插件电连上电路转接板。
18.电源动力模块和中心控制模块通过两侧接插件电连第一、二太阳能折叠侧板，和第一、二太阳能板。
19.总之，本实用新型少缆化立方星架构装置包含前、后主架梁，上、中、下侧梁作为卫星结构的主要力学结构支撑，由太阳能板、推进模块、电源动力模块、生物载荷舱模块、第一信号收发模块、第二信号收发模块、第三信号收发模块、第一太阳能折叠侧板、第二太阳能折叠侧板、第一太阳能板、第二太阳能板、姿态感知模块（两个）和中心控制模块组成。
20.前、后主架梁与上、中、下侧梁采用螺钉固定装配为立方体桁架结构，作为卫星主
承力支撑；电源动力模块与中心控制模块高度集成化设计，通过接插件连接装配为一体后与前、后主架梁螺钉固定，位于星体中部；生物载荷舱模块和推进模块通过接插件与电源动力模块和中心控制模块固定连接；第一信号收发模块、第二信号收发模块、第三信号收发模块和姿态感知模块通过接插件与中心控制模块连接；第一太阳能折叠侧板和第二太阳能折叠侧板与侧梁螺接后再与电源动力模块和中心控制模块两侧的接插件连接；第一太阳能板和第二太阳能板分别与前后主架梁螺接后与电源动力模块接插件连接。桁条通过螺钉与前、后主架梁连接，用于固定生物载荷仓模块和推进模块。
21.所述电源动力模块和中心控制模块通过接插件连接，上下两端采用电路转接板固定约束为一体后与前、后主架梁螺钉固定；电路转接板上含有与生物载荷舱模块，推进模块、第一信号收发模块、第二信号收发模块、第三信号收发模块和姿态感知模块连接的接插件；模块两侧含有与第一太阳能折叠侧板、第二太阳能折叠侧板、第一太阳能板和第二太阳能板连接的接插件。所述前、后主架梁和上、中、下侧梁均为独立的结构件，通过螺栓相互固定作为整个星体的主承力框架；主架梁和侧梁采用铝合金或镁合金结构，梁上预留太阳能板和太阳能折叠侧板安装孔位。
22.所述第一太阳能折叠侧板和第二太阳能折叠侧板为可折叠太阳能板，位于立方星体两侧，通过螺钉与上、中、下侧梁固定连接，太阳能板内侧含有接插件；第一太阳能板和第二太阳能板为不可折叠太阳能板，通过螺钉与前、后主架梁连接，星体前后两侧各一块。所述第二信号收发模块位于星体两端的中间位置，该模块装配完成后可直接插入星体架构，与前后主架梁螺接。
23.所述中心控制模块由多块功能电路板堆叠而成，各层电路板间通过接插件连接。所述姿态感知模块为光敏元器件，用于感知入射光线角度，为姿态调整提供传感数据，模块含与中心控制模块连接的接插件。所述第一信号收发模块、第二信号收发模块、第三信号收发模块和姿态感知模块的接插件含排线，排线长度小于15cm。
24.本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：（1）星体为具备三个载荷舱的六单元立方星，各系统模块间均采用接插件连接，线缆少，舱体简洁、载荷能力强、易于维修和进行元器件升级。（2）电源动力模块和中心控制模块高度集成化设计，可通过接插件连接装配为一体，且上下两侧含有与其他模块连接的多种接插件；中心控制模块由多层接插件连接的电路板堆叠而成，进一步提高了星体空间利率用。（3）结构主体均为独立的机加结构件，无特殊复杂工艺，制作成本低，周期短，各模块结构框架与星体结构主体配合巧妙，相互约束支撑。
25.采用上述技术方案后，本实用新型少缆化立方星架构装置具有可靠性高、内舱简洁、载荷能力强、易于维修和进行元器件升级，提高空间利用率和使用可靠性的优点。
附图说明
26.图1是本实用新型少缆化立方星架构装置的装配结构示意图；图2是本实用新型少缆化立方星架构装置的立体结构示意图。图3是本实用新型少缆化立方星架构装置的a向侧视结构示意图。图4为本实用新型少缆化立方星架构装置的主承力桁架结构示意图；图5为本实用新型少缆化立方星架构装置的电源动力模块和中心控制模块装配结构示意图；图6为本实用新型少缆化立方星架构装置的太阳能板装配结构示意图。
具体实施方式
27.如图所示，本实用新型少缆化立方星架构装置包括前主架梁1、后主架梁2、第一上侧梁3a和第二上侧梁3b、第一中侧梁4a和第二中侧梁4b、第一下侧梁5a和第二下侧梁5b、桁条6、第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b、第一生物载荷舱模块9、第二生物载荷舱模块11、第三生物载荷舱模块14、电源动力模块10、推进模块12、中心控制模块13、第一太阳能折叠侧板15a、第二太阳能折叠侧板15b、两个姿态感知模块16、第一太阳能板17a和第二太阳能板17b。
28.所述前主架梁1、后主架梁2与侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）固连装配为立式长方体桁架结构；电源动力模块10与中心控制模块13左右并列集成化设计，通过接插件连接装配为一体后与前主架梁1和后主架梁2中部螺接；上下方生物载荷舱模块（9、11、14）和推进模块12通过接插件与电源动力模块10和中心控制模块13连接；第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和姿态感知模块16通过接插件与中心控制模块13连接；分别位于立式长方体桁架两侧面的第一太阳能折叠侧板15a和第二太阳能折叠侧板15b与同侧侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）螺接，并通过接插件与电源动力模块10连接；分别位于立式长方体桁架前后面的第一太阳能板17a和第二太阳能板17b与前主架梁1和后主架梁2螺接后与电源动力模块10接插件连接；桁条6与前主架梁1和后主架梁2底边螺接，用于固定上面左右并列的第二生物载荷舱模块11和推进模块12。
29.左右并列的电源动力模块10和中心控制模块13各自装配完成后通过接插件连接，并且上下两端用电路转接板固定约束为一体后与前主架梁1和后主架梁2中部螺钉固定；电路转接板上含有与生物载荷舱模块（9、11、14）、推进模块12、第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和姿态感知模块16连接的接插件；电源动力模块10和中心控制模块13两侧含有与第一太阳能折叠侧板15a、第二太阳能折叠侧板15b、第一太阳能板17a和第二太阳能板17b连接的接插件。 所述中心控制模块13由多层电路板堆叠铰接而成，各层电路板间通过接插件相互连接。
30.第一信号收发模块7以左右并列两部分的形式设置在立式长方体桁架顶部、第二信号收发模块8a以竖置形式设置在立式长方体桁架上端中部，第三信号收发模块8b以竖置形式设置在立式长方体桁架下端中部，并且都通过螺钉与前主架梁1和后主架梁2固定连接，可随时进行拆卸。
31.所述前主架梁1、后主架梁2和侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）均为独立结构件，且结构上含有用于连接太阳能板和太阳能折叠侧板（15a、15b、17a、17b）的安装孔。推进模块12用于为星体提供推进动力与第二生物载荷舱模块11左右并列设置于立式长方体桁架下部，推进模块12的顶盖含有用于连接上方电路转接板的接插件，推进模块12的壳体底面含有用于连接桁条6的定位销孔结构。所述第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和姿态感知模块16的接插件含排线，排线长度小于15cm。架构装置（星体天线、太阳能帆板未展开时）外轮廓尺寸长100mm－500mm，宽50mm－300mm，高100mm－800mm，重量小于10kg。
32.由前主架梁1、后主架梁2与左右侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）及底桁条6固连装配为立式长方体桁架；立式长方体桁架内由下至上依次设置下部左右并列的推进模块12与第二生物载荷舱模块11，中部左右并列的电源动力模块10和中心控制模块13，上部左右并列的
第三生物载荷舱模块14的第一生物载荷舱模块9，顶部左右并列的第一信号收发模块7的左右两部；第二信号收发模块8a和第三信号收发模块8b分别以竖置的方式设置在立式长方体桁架上下端中部。立式长方体桁架前面设置第一太阳能板17a及两个姿态感知模块16，立式长方体桁架后面设置第二太阳能板17b，立式长方体桁架前后面立式长方体桁架左右面分别设置第二太阳能折叠侧板15b和第一太阳能折叠侧板15a。
33.左右并列的电源动力模块10和中心控制模块13各自装配完成后通过接插件连接，上下两端分别设置将电源动力模块10和中心控制模块13固定约束为一体的上下电路转接板；下电路转接板通过接插件电连推进模块12与第二生物载荷舱模块11、上电路转接板通过接插件电连第三生物载荷舱模块14的第一生物载荷舱模块9。
34.第三信号收发模块8b和位于第一太阳能板17a下端一角的两个姿态感知模块16通过含排线的接插件电连下电路转接板，第一信号收发模块7和第二信号收发模块8a通过含排线的接插件电连上电路转接板。
35.电源动力模块10和中心控制模块13通过两侧接插件电连第一太阳能折叠侧板15a、第二太阳能折叠侧板15b、第一太阳能板17a和第二太阳能板17b。
36.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式做更进一步详细描述。
37.本实用新型少缆化立方星架构装置由前主架梁1、后主架梁2、第一上侧梁3a和第二上侧梁3b、第一中侧梁4a和第二中侧梁4b、第一下侧梁5a和第二下侧梁5b、桁条6、第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b、第一生物载荷舱模块9、第二生物载荷舱模块11、第三生物载荷舱模块14、电源动力模块10、推进模块12、中心控制模块13、第一太阳能折叠侧板15a、第二太阳能折叠侧板15b、姿态感知模块16、第一太阳能板17a和第二太阳能板17b组成。如图1所示。
38.前主架梁1、后主架梁2与侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）用螺栓固定装配为立方体桁架结构，作为星体主承力支撑，如图3所示；立方体桁架结构外形尺寸为长226.3mm
×
宽100mm
×
高340.5mm；各模块组装完成后星体总重9.0kg。
39.电源动力模块10与中心控制模块13通过接插件连接装配为一体后与前主架梁1和后主架梁2螺钉固定，位于星体中部，如图2所示；电源动力模块10和中心控制模块13上下两端含有电路转接板，电路转接板上预留有与生物载荷舱模块（9、11、14）、推进模块12、第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和姿态感知模块16连接的接插件，如图4所示；电源动力模块10和中心控制模块13侧面含有与第一太阳能折叠侧板15a、第二太阳能折叠侧板15b、第一太阳能板17a和第二太阳能板17b连接的接插件。
40.生物载荷舱模块（9、11、14）和推进模块12通过接插件与电源动力模块10与中心控制模块13连接；第二信号收发模块8a和第三信号收发模块8b与第一生物载荷舱模块9和第三生物载荷舱模块14销钉配合约束；桁条6与第二生物载荷舱模块11和推进模块12销钉配合约束；第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和桁条6与前主架梁1和后主架梁2螺接固定。
41.第一太阳能折叠侧板15a和第二太阳能折叠侧板15b与同侧侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）螺接，同时通过接插件与电源动力模块10和中心控制模块13两侧的接插件连接；第一太阳能板17a和第二太阳能板17b分别与前主架梁1和后主架梁2螺钉固定后通过接插件
与电源动力模块10连接；姿态感知模块16（两个）与前主架梁1和后主架梁2螺钉固定后通过接插件与中心控制模块13连接。
42.所述前主架梁1、后主架梁2、侧梁（3a、3b、4a、4b、5a、5b）和桁条6均为独立的机加结构件，材料为铝合金。
43.所述桁条6一侧铣有定位销钉结构，与第二生物载荷舱模块11和推进模块12壳体底面的销孔结构配合约束。
44.所述第一信号收发模块7结构底面铣有定位销钉结构，与第一生物载荷舱模块9和第三生物载荷舱模块14壳体底面上的销孔结构配合约束。
45.所述中心控制模块13由多块功能电路板堆叠而成，各层电路板间通过接插件连接。
46.所述第一信号收发模块7、第二信号收发模块8a、第三信号收发模块8b和姿态感知模块16的接插件含排线，排线长度小于15cm。
47.总之，本实用新型少缆化立方星架构装置包括前、后主架梁，上、中、下侧梁作为卫星的主要力学结构支撑，由太阳能板、推进模块、电源动力模块、生物载荷舱模块、信号收发模块、姿态感知模块和中心控制模块组成；所述电源动力模块与中心控制模块高度集成化设计，通过接插件连接为一体，上下两侧含有与生物载荷舱模块和推进模块连接的接插件，侧面含有与太阳能板连接的接插件；所述信号收发模块和姿态感知模块位于星体两端，通过接插件与中心控制模块连接；所述中心控制模块由多层电路板堆叠而成，各层电路板间通过接插件相互连接。具有可靠性高、内舱简洁、载荷能力强、易于维修和进行元器件升级，提高空间利用率和使用可靠性的优点。