折叠式手机卫星结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种航天领域的手机卫星结构，特别涉及一种折叠式手机卫星结构。解决了现有手机卫星存在的功能简单、工作时间短、内部电磁干扰严重的问题，其技术方案是构建一种折叠式手机卫星结构，主要包括手机卫星平台设备，分系统安装盒、锁紧部件以及展开部件；手机卫星平台设备由多块集成的分系统功能板组成，各分系统功能板安装在相应的分系统安装盒内，通过锁紧部件和展开部件分别实现折叠与展开。该发明具有通用性，可根据具体需求重新设计手机卫星平台设备，使用本发明结构即可快速组装一颗卫星。通过改变分系统功能板及安装盒数量，可方便调整折叠式手机卫星主体结构的大小，实现不同复杂程度的任务。
【专利说明】折叠式手机卫星结构
【技术领域】
[0001]本发明属航天应用领域，涉及一种手机卫星结构，特别涉及一种折叠式手机卫星结构。
【背景技术】
[0002]手机卫星指的是直接使用智能手机的部件来组装低成本的微型卫星，手机卫星将会开启一个新领域，撬动非宇航领域软硬件进入太空领域的门槛。
[0003]目前包括美国NASA、英国SSTL在内的多个机构已经开展了关于手机卫星的研究。
[0004]英国萨里卫星科技有限公司为了验证手机的处理器在太空中能否工作，在其2013年发射的STRaND-1卫星上装载了一个经过改装的Nexus-one智能手机,虽然这项任务没有成功，但STRaND-1仍被称为世界上第一颗在轨运行的手机卫星。
[0005]美国NASA Ames Research Center2009 年启动了 PhoneSat 项目，与 STRaND-Ι 不同，PhoneSat并不是直接将一个组装好的智能手机安装到卫星结构中，而是使用手机中的高速处理器，相机，敏感器等部件结合一些现有商业市场上可以买到的部件成品组装成一颗纳卫星，目标是制造一颗成本最低、也最容易组装的人造卫星。PhoneSatl.0卫星是基于google Nexus-One手机,PhoneSat2.0卫星是基于google Nexus-S手机,每颗手机卫星采用cubesat的IU立方体框架式结构,尺寸为10cm*10cm*10cm。
[0006]目前的手机卫星由于质量和体积的限制，没有足够的空间安装载荷和电源设备，所以手机卫星功能十分简单，工作时间较短；另外手机卫星内部器件布局紧密，电缆众多，容易造成电磁干扰。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对目前手机卫星存在的功能简单，工作时间短，内部电磁干扰严重问题，设计一种折叠式手机卫星结构，其结构具有通用性，有效解决卫星质量、体积与任务、工作时间之间的设计耦合问题，且这种结构便于发射与运输，并可以有效地降低电磁干扰。
[0008]本发明解决的技术问题是:设计一种折叠式手机卫星结构，实现了对手机卫星仪器设备的安装和固定，并保护手机卫星在任务周期内安全工作；解决了目前手机卫星由于质量和体积的严格限制导致任务简单、工作时间短等问题；通过模块化设计，增强折叠式手机卫星结构通用性，使其适用于多种任务；克服了当前手机卫星内部电磁干扰严重的问题，使用柔性印制板连接折叠式手机卫星结构内部电路，大大简化了内部电路，保证折叠式手机卫星结构工作的可靠性。
[0009]本发明的技术方案是:构建一种折叠式手机卫星结构，主要包括手机卫星平台设备，所述手机卫星平台设备均为现有智能手机上以及现有商业市场上的电子部件成品，还包括分系统安装盒、锁紧部件以及展开部件；所述手机卫星平台设备由多块集成的分系统功能板组成，各分系统功能板安装在相应的分系统安装盒内，通过锁紧部件和展开部件分别实现折叠与展开。
[0010]本发明的进一步技术方案是:手机卫星平台设备集成为三个分系统功能板，分别是电源板、综合电子板、通信板；以综合电子板为中心，电源板和通信板分别通过展开部件与综合电子板连接；电源板、综合电子板、通信板的内部电路也通过展开部件相互连接；电源板集成智能手机上的电池以及电源管理芯片器件；综合电子板集成智能手机上的相机、敏感器、高速处理器器件；通信板采用UHF，WIFI以及S波段通信技术。
[0011]本发明的进一步技术方案是:分系统安装盒为长方形盒体，采用镁锂合金作为结构材料，上下表面均安装6块太阳能电池片，其上表面可以拆卸，在每个分系统安装盒的对称的两个短边的侧面上分别设计一个突出的耳片式接头，上面开有螺纹孔，每个分系统安装盒与其他分系统安装盒连接的面上开有方形孔。
[0012]本发明的进一步技术方案是:选用拔销式螺栓作为折叠式手机卫星的锁紧部件，所述拔销式螺栓包括拔销式螺栓螺杆和拔销式螺栓底座，拔销式螺栓底座包括一个拔销式螺栓固定销安装筒和一个拔销式螺栓火工品安装筒，拔销式螺栓火工品安装筒中装有点火器和炸药。拔销式螺栓依次穿过三个相互折叠的分系统安装盒的耳片式接头中的螺纹孔，进行锁紧固定。
[0013]本发明的进一步技术方案是:选用柔性印制板作为折叠式手机卫星的展开部件，柔性印制板是以聚酰亚胺作为基材，铜箔作为基板的印刷电路板，柔性印制板通过插针焊接到分系统功能板上。
[0014]发明效果
[0015]本发明的技术效果在于:设计一种折叠式手机卫星结构，减小手机卫星横向尺寸，便于运输及发射。折叠式手机卫星结构采用模块化设计，增强了结构通用性，在不改变结构的基础上，通过对手机卫星平台设备的修改即可进行快速组装，实现手机卫星任务的多样化，有效解决手机卫星由于质量、体积小造成的功能简单问题。对折叠式手机卫星结构的展开部件和电路连接设备进行一体化设计，即机械展开和电路连接都通过柔性印制板实现，简化折叠式手机卫星结构内部电路，降低电磁干扰。分系统安装盒采用镁锂合金作为结构材料，镁锂合金是最轻的金属结构材料，且强度大，导电、导热性能好；分系统安装盒上安装有太阳能电池片，折叠式手机卫星展开后，可用太阳能电池片的面积显著增大，为折叠式手机卫星正常工作提供所需电能，延长工作时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明折叠式手机卫星折叠状态结构图
[0017]图2为本发明折叠式手机卫星展开状态结构图
[0018]图3为本发明分系统安装盒结构图
[0019]图4为本发明分系统功能板固定到分系统安装盒内结构图
[0020]图5为本发明折叠式手机卫星布局爆炸图
[0021]图6为本发明柔性印制板连接各分系统功能板结构图
[0022]图7为本发明锁紧部件拔销式螺栓
[0023]附图标记说明:1_分系统安装盒；2_柔性印制板；3_拔销式螺栓；4_太阳能电池片；5_分系统安装盒上表面；6_柔性印制板出□ ;7_耳片式接头；8_通信板；9_综合电子板；10-电源板；11-拔销式螺栓螺杆；12_拔销式螺栓底座；13_拔销式螺栓固定销安装筒；14-拔销式螺栓火工品安装筒。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
[0025]1.参见图1-图7，本发明设计了折叠式手机卫星结构，主要包括:分系统安装盒1，柔性印制板2，拔销式螺栓3，卫星平台设备，所述卫星平台设备集成为通信板8，综合电子板9，电源板10。
[0026]2.参见图4，折叠式手机卫星采用模块化设计，手机卫星平台设备集成到三块分系统功能板上，将分系统功能板通过螺钉安装到分系统安装盒I内。
[0027]3.参见图1和图3，分系统安装盒的上表面5设计成可拆卸的结构，以便于对分系统功能板进行安装和操作。耳片式接头7上开有螺纹孔，手机卫星折叠后，拔销式螺栓3通过每个分系统安装盒I上的螺纹孔对其进行锁紧固定。
[0028]4.参见图7，拔销式螺栓固定销安装筒13中装有固定销，拔销式螺栓火工品安装筒14中装有的炸药和点火器。发射前，拔销式螺栓螺杆11与拔销式螺栓底座12通过固定销固连，进入预定轨道后，点火器引爆炸药，产生巨大冲力将固定销移除，拔销式螺栓螺杆11与拔销式螺栓底座12分离，拔销式螺栓3断开，折叠式手机卫星解锁。
[0029]5.参见图1和图6，柔性印制板2同时作为分系统功能板之间的电路连接设备，柔性印制板2通过插针焊接到分系统功能板上，以综合电子板9为中心，将三个分系统功能板连接成一体，分系统功能板之间的电路连接均在柔性印制板2中实现。柔性印制板2的材料具有弹性，折叠式手机卫星处于折叠状态时，柔性印制板2弯曲，积累弹性势能，在解锁之后可将分系统安装盒I弹回水平位置。
[0030]6.参见图1和图2，分系统安装盒的表面均安装有太阳能电池片4，折叠式手机卫星展开后，可用的太阳能电池片4的面积增大，为折叠式手机卫星提供工作所需电量。
[0031]7.参见图1-图7，折叠式手机卫星的安装过程为:首先取下分系统安装盒I的上盖，在分系统安装盒I的表面安装太阳能电池片4 ;然后将图6所示制造连接完成的分系统功能板和柔性印制板2通过固定到分系统安装盒I内，并用螺钉固定上盖，如图2所示；折叠各个分系统安装盒1，用拔销式螺栓3锁紧固定，如图1所示；最后并在进入预定轨道，对其解锁展开，折叠式手机卫星开始工作。
[0032]8.本发明的折叠式手机卫星结构具有通用性，在具体应用时，根据具体的需求，重新设计手机卫星平台设备，使用本发明结构即可快速组装一颗卫星。通过改变分系统功能板及安装盒的数量，可以方便的调整折叠式手机卫星主体结构的大小，实现不同复杂程度的任务。
【权利要求】
1.一种折叠式手机卫星结构，主要包括手机卫星平台设备，所述手机卫星平台设备均为现有智能手机上以及现有商业市场上的电子部件成品，还包括分系统安装盒、锁紧部件以及展开部件；所述手机卫星平台设备由多块集成的分系统功能板组成，各分系统功能板安装在相应的分系统安装盒内，通过锁紧部件和展开部件分别实现折叠与展开。
2.如权利要求1所述的折叠式手机卫星结构，其特征在于，将所述手机卫星平台设备集成为三个分系统功能板，分别是电源板、综合电子板、通信板；以综合电子板为中心，电源板和通信板分别通过展开部件与综合电子板连接；电源板、综合电子板、通信板的内部电路也通过展开部件相互连接；电源板集成智能手机上的电池以及电源管理芯片器件；综合电子板集成智能手机上的相机、敏感器、高速处理器器件；通信板采用UHF，WIFI以及S波段通信技术。
3.如权利要求1所述的折叠式手机卫星结构，其特征在于，分系统安装盒为长方形盒体，采用镁锂合金作为结构材料，上下表面均安装6块太阳能电池片，其上表面可以拆卸，在每个分系统安装盒的对称的两个短边的侧面上分别设计一个突出的耳片式接头，上面开有螺纹孔，每个分系统安装盒与其他分系统安装盒连接的面上开有方形孔。
4.如权利要求1所述的折叠式手机卫星结构，其特征在于，选用拔销式螺栓作为折叠式手机卫星的锁紧部件，所述拔销式螺栓包括拔销式螺栓螺杆和拔销式螺栓底座，拔销式螺栓底座包括一个拔销式螺栓固定销安装筒和一个拔销式螺栓火工品安装筒，拔销式螺栓火工品安装筒中装有点火器和炸药。
5.如权利要求1所述的折叠式手机卫星结构，其特征在于，选用柔性印制板作为折叠式手机卫星的展开部件，柔性印制板是以聚酰亚胺作为基材，铜箔作为基板的印刷电路板，柔性印制板通过插针焊接到分系统功能板上。
【文档编号】B64G1/00GK104002995SQ201410209563
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】龚春林, 吴小萌, 谷良贤, 朱海珍 申请人:西北工业大学