一种可起旋微纳卫星分离装置的制作方法

本发明涉及空间卫星技术领域，具体为一种可起旋微纳卫星分离装置。

背景技术：

随着空间技术的飞速发展，空间系统在人类日常生活中的作用越来越突出，当前空间技术的研究态势已经从探索、利用空间逐步拓展到探索、利用和控制空间，人造卫星尤其是人造微纳卫星的发展速度，近几年尤为迅速。

微纳卫星一般是在卫星发射升空后，从母星分离，现有的分离方法主要是采用簧片压缩，将本体与微纳卫星相连，利用簧片恢复形变的过程释放弹性势能，将微纳卫星与本体分离，簧片兼有供电功能。

随着航天科技迅速发展，人造卫星、空间站、航天飞机等航天器相继投入使用。但是，巨额的费用，昂贵的成本一直制约着航天科技的发展。据计算，发射一颗1000千克重的人造卫星，费用至少需1亿美元，商业运作促使航天科技必须降低成本，提高效益。在此背景下，在科学技术迅速发展的基础上，微小卫星得到了迅速发展。

而许多微小卫星(尤其是微纳卫星如手机星)自身不携带动力系统，其运动姿态需要在与本体分离时由本体提供。因此需要设计一种用于将微小卫星从主体分离并赋予其旋转角速度的机械装置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可起旋微纳卫星分离装置，提高微纳卫星与母体分离的成功率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种可起旋微纳卫星分离装置，包括基板、针脚和用于对微纳卫星提供起旋动能的弹射装置；

所述基板的拐角处分别设置有用于连接微纳卫星的支撑柱，针脚安装在微纳卫星的底部，两个弹射装置分别倾斜设置在基座的对角位置，且两个弹射装置相互平行，弹射装置的下端与基板连接；

当接微纳卫星位于发射状态，针脚的下端设置在支撑柱的顶部，弹射装置的上端顶在针脚上，且弹射装置处于压缩状态。

可选的，所述基板为矩形结构，弹射装置安装在基板的长边上。

可选的，所述弹射装置为弹簧。

可选的，所述弹簧的下端通过弹簧座安装在基板上，弹簧座上设置有斜面，弹簧的下端与弹簧座的斜面固定连接。

可选的，所述弹簧座为直角三角形型结构，其水平面的底部设置有连接柱，弹簧座通过连接柱安装在基板的安装孔中。

可选的，所述针脚包括脚钉和设置其顶部的固定柱，针脚通过固定柱安装在手机星的底部，脚钉的侧壁上设置有斜面，该斜面与弹簧座的斜面平行，弹簧的上端顶在脚钉的斜面上。

可选的，所述基座为框架结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种微纳卫星分离装置，包括基座和弹射装置，两个弹射装置分别安装在基座的两个对角位置，弹射装置的下端与基座连接，上端与针脚连接，由于其倾斜安装，因此两个弹射装置的弹力在水平方向的分力形成一对力偶，弹簧为手机星提供两个侧向力，使手机星分力并起旋，将手机星与母星分离。有效的解决了传统方法使用簧片分离导致的分离不可靠的问题，同时根据发射时所需的弹力计算弹射装置的弹力，能够对弹射装置的分离速度和分离角速度进行有效控制，解决了传统方法无法控制分离速度、分离角速度的问题，提高了纳星卫星与母体分离的成功率，同时分离机构适用于现有的纳星卫星及母星，不需要对结构做过多调整，具有较强的兼容性。

附图说明

图1为本发明分离装置的结构示意图；

图2为本发明分离装置的局部放大图；

图3为本发明弹簧的安装示意图；

图4为本发明弹簧座的结构示意图1；

图5为本发明弹簧座的结构示意图2；

图6为本发明针脚的结构示意图。

图中：1、基座；2、弹簧；3、弹簧座；4、针脚；5、手机星。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1-6所示，一种可起旋微纳卫星分离装置，包括基板1、弹簧2、针脚4和手机星5。

其中，基座1与母星连接，基座1为矩形平板结构，基座6的四个边角分别设置有用于连接微纳卫星针脚的支撑柱，两个弹簧分别设置在基座6的对角位置，且两个弹簧2相互平行，弹簧倾斜设置，其下端与弹簧座连接，上端与针脚连接，在发射前，弹簧处于压缩状态。

弹簧2的下端通过弹簧座与基板6连接，该弹簧座3为直角三角形型结构，其水平面的底部设置有连接柱，基板6的长边上设置有弹簧座安装孔，弹簧座3通过连接柱安装在基板的安装孔，使弹簧座3与基板连接，弹簧2的下端与弹簧座3的斜面固定连接。

针脚包括脚钉和设置其上端的固定柱，针脚通过固定柱安装在手机星5的底部，脚钉的侧壁上设置有斜面，该斜面与弹簧座的斜面平行，弹簧的上端顶在脚钉的斜面上。在发射前，脚钉的下端与基板6的支撑柱接触，此时弹簧在弹簧座和针脚的作用力下，处于压缩状态。

基板6的尺寸为155mm*90mm，基座6上的支撑柱的位置与手机星连接的针脚位置相匹配，基板6采用板式结构和框架结构复合，框架结构用于增加强度并减重。

弹簧选择弹性k＝1500n/m的弹簧，可以在较短行程内释放较大弹性势能。

下面对本发明提供的一种微纳卫星分离装置的工作原理进行详细的阐述。

首先，加工针脚安装在手机星5的底部，弹簧的下端安装在基板的弹簧座3的斜面上；

然后将手机星安装在基板的顶部，并使针脚的下端嵌入与基板6的支撑柱顶部的凹槽中，在安装过程中使弹簧2的上端与针脚的斜面接触，当针脚与支撑柱接触，弹簧2处于压缩状态，最后通过爆破螺栓将手机星5与基板连接，使弹簧保持压缩状态，通过弹簧的压缩量进行控制分离速度和分离角速度的大小。

在发出分离指令前，弹簧处于压缩状态；发出分离指令后，手机星与母星分离，弹簧2释放弹性势能，弹簧2产生轴向的加速度，针脚的斜面承受弹簧的弹力作用，同时，两个弹簧的弹力在水平方向的分力形成一对力偶，为手机星提供两个侧向力，可分解成一个法向力和一对水平方向的力偶，法向力给手机星提供上升的动能，水平方向为手机星提供旋转角速度，将手机星分力并起旋。

本发明提供的一种微纳卫星分离装置，通过在基板的对角线的两端设置两个倾斜安装的弹簧，在手机星与母星分离后，两个弹簧的弹力在水平方向的分力形成一对力偶，弹簧为手机星提供两个侧向力，使手机星分力并起旋，将手机星与母星分离。本发明有效的解决了传统方法使用簧片分离导致的分离不可靠的问题，同时根据发射时所需的弹力计算弹射装置的弹力，能够对弹射装置的分离速度和分离角速度进行有效控制，解决了传统方法无法控制分离速度、分离角速度的问题，提高了纳星卫星与母体分离的成功率。分离机构适用于现有的纳星卫星及母星，不需要对结构做过多调整，具有较强的兼容性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种可起旋微纳卫星分离装置，包括基板、针脚和用于对微纳卫星提供起旋动能的弹射装置；所述基板的拐角处分别设置有用于连接微纳卫星的支撑柱，针脚安装在微纳卫星的底部，两个弹射装置分别倾斜设置在基座的对角位置，且两个弹射装置相互平行，弹射装置的下端与基板连接；当接微纳卫星位于发射状态，针脚的下端设置在支撑柱的顶部，弹射装置的上端顶在针脚上，且弹射装置处于压缩状态。该分离装置提高了纳星卫星与母体分离的成功率，且分离装置适用于现有的纳星卫星及母星，具有较强的兼容性。

技术研发人员：马卫华;卫宣伯;侯成刚;徐晨;王明明;罗建军;袁建平
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2018.12.29
技术公布日：2019.05.14