一种太空换电飞行器、卫星及为卫星更换蓄电池的方法与流程

本发明涉及卫星领域，具体涉及一种太空换电飞行器、卫星及为卫星更换蓄电池的方法。

背景技术：

1、现代卫星对在轨寿命的要求越来越高，高轨卫星一般要求十年设计寿命，低轨卫星一般要求五年设计寿命。影响卫星寿命的主要因素是蓄电池4的使用寿命。在空间运行状态下，锂电池充放电500次后电池容量的折损超过40％。电池容量的大量折损会严重影响卫星荷载的运行时间。

2、为实现对卫星蓄电池的在轨更换，提高卫星的使用寿命，设计一种太空换电飞行器显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太空换电飞行器。

2、本发明提供一种太空换电飞行器，包括：多个蓄电池仓、供电对接机械臂和蓄电池抽插机械臂；多个所述蓄电池仓用于放置蓄电池，且其中至少一个空置；所述供电对接机械臂和所述蓄电池抽插机械臂设置于同一侧；所述供电对接机械臂用于对接卫星，并为其临时供电；所述蓄电池抽插机械臂用于连接卫星的蓄电池，将其取出放入空置的所述蓄电池仓，并取出备用的蓄电池放入卫星的蓄电池仓。

3、根据本发明的一个实施例，所述蓄电池仓包括锁定机构，用于对其中的所述蓄电池进行锁紧固定。

4、根据本发明的一个实施例，所述锁定机构包括可伸缩插销，所述蓄电池放入所述蓄电池仓后，所述可伸缩插销伸出将所述蓄电池固定。

5、根据本发明的一个实施例，所述锁定机构包括与所述蓄电池仓内壁固定连接的中心轴和锁定连杆；所述中心轴与所述锁定连杆构成跷跷板结构；所述蓄电池仓内壁设置复位杆，所述复位杆连接所述锁定连杆一端，所述锁定连杆一端沿所述复位杆轴向方向可滑动；所述锁定连杆另一端设置朝向所述蓄电池仓内腔方向的锁定杆，所述锁定杆套设锁定弹簧；所述复位杆套设复位弹簧；所述锁定连杆一端受朝向所述蓄电池仓内壁的作用力时，所述锁定连杆一端压缩所述复位弹簧，并沿所述复位杆轴向方向滑动，对应地所述锁定连杆另一端起翘，带动所述锁定杆向所述蓄电池方向移动，并卡入所述蓄电池的锁定孔中，对所述蓄电池进行锁定，所述锁定弹簧抵住所述蓄电池外壁；所述锁定连杆一端不受外力时，所述锁定连杆另一端在所述复位弹簧的作用力下复位，所述锁定杆从所述锁定孔中脱出，对所述蓄电池进行解锁。

6、根据本发明的一个实施例，所述锁定连杆一端设置安装孔，所述复位杆贯穿所述安装孔，并用防松螺母紧固，防止所述复位杆从所述安装孔中脱出。

7、根据本发明的一个实施例，所述蓄电池设置可转动的中心齿轮，所述中心齿轮设置与其啮合的锁定条；所述中心齿轮转动，所述锁定条从所述蓄电池壳体的表面伸出，抵住所述锁定连杆靠近所述复位杆的一侧，并对其施加朝向所述蓄电池仓内壁的作用力。

8、根据本发明的一个实施例，所述蓄电池仓的周向四个侧面分别设置所述锁定机构；所述中心齿轮为双层齿轮，分别设置两个反向移动的所述锁定条；转动所述中心齿轮，四个所述锁定条同步地从所述蓄电池壳体周向四个侧面伸出，并抵住对应的锁定连杆的一侧。

9、根据本发明的一个实施例，所述蓄电池抽插机械臂的机械臂末端执行器截面为十字型结构，所述中心齿轮的中心齿轮孔为与其相应的形状；所述机械臂末端执行器插入所述中心齿轮孔，转动中心齿轮，以将所述锁定条伸出或缩回。

10、另一方面，本发明提供一种卫星，包括对接连接孔和上述蓄电池；所述蓄电池匹配上述蓄电池仓，所述蓄电池设置于卫星的蓄电池仓中，以给卫星供电；所述对接连接孔用于与上述供电对接机械臂连接，以给卫星供电。

11、另一方面，本发明提供一种为卫星更换蓄电池的方法，利用上述太空换电飞行器给上述卫星更换蓄电池，包括：将卫星的轨道参数遥控上注给太空换电飞行器，太空换电飞行器变轨到卫星的轨道上，与卫星交会；太空换电飞行器通过所述供电对接机械臂与卫星的所述对接连接孔对接；卫星查询外接供电状态是否为正常连接受电，若为正常连接受电，则切断卫星的蓄电池供电，改由所述供电对接机械臂供电；所述蓄电池抽插机械臂连接卫星的原蓄电池的所述中心齿轮孔，与所述中心齿轮孔对接，顺时针转动所述中心齿轮，使卫星的原蓄电池与卫星解锁，并将卫星的原蓄电池从所述卫星的蓄电池仓中抓取出来；太空换电飞行器将抓取出来的卫星的原蓄电池装入太空换电飞行器空置的所述蓄电池中，逆时针转动所述中心齿轮，将蓄电池锁定；所述蓄电池抽插机械臂从太空换电飞行器原非空置的所述蓄电池中抓取一个备用蓄电池，并将备用蓄电池插入卫星已空置的蓄电池仓重，逆时针转动所述中心齿轮，将备用蓄电池与卫星的蓄电池仓锁紧固定；卫星查询器蓄电池仓为已插入蓄电池的状态，切换为蓄电池供电；所述供电对接机械臂解除与卫星的连接，并离开卫星的轨道。

12、根据本发明的太空换电飞行器，通过蓄电池抽插机械臂对卫星进行蓄电池更换，能够大大提高卫星的使用寿命。

13、应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

技术特征：

1.一种太空换电飞行器，其特征在于，包括：多个蓄电池仓、供电对接机械臂和蓄电池抽插机械臂；

2.根据权利要求1所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述蓄电池仓包括锁定机构，用于对其中的所述蓄电池进行锁紧固定。

3.根据权利要求2所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述锁定机构包括可伸缩插销，所述蓄电池放入所述蓄电池仓后，所述可伸缩插销伸出将所述蓄电池固定。

4.根据权利要求2所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述锁定机构包括与所述蓄电池仓内壁固定连接的中心轴和锁定连杆；所述中心轴与所述锁定连杆构成跷跷板结构；

5.根据权利要求4所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述锁定连杆一端设置安装孔，所述复位杆贯穿所述安装孔，并用防松螺母紧固，防止所述复位杆从所述安装孔中脱出。

6.根据权利要求4所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述蓄电池设置可转动的中心齿轮，所述中心齿轮设置与其啮合的锁定条；所述中心齿轮转动，所述锁定条从所述蓄电池壳体的表面伸出，抵住所述锁定连杆靠近所述复位杆的一侧，并对其施加朝向所述蓄电池仓内壁的作用力。

7.根据权利要求6所述的太空换电飞行器，其特征在于，所述蓄电池仓的周向四个侧面分别设置所述锁定机构；

8.根据权利要求7所述太空换电飞行器，其特征在于，所述蓄电池抽插机械臂的机械臂末端执行器截面为十字型结构，所述中心齿轮的中心齿轮孔为与其相应的形状；所述机械臂末端执行器插入所述中心齿轮孔，转动中心齿轮，以将所述锁定条伸出或缩回。

9.一种卫星，其特征在于，包括对接连接孔和蓄电池，所述蓄电池匹配如权利要求1-8任一项所述的蓄电池仓，所述蓄电池设置于卫星的蓄电池仓中，以给卫星供电；所述对接连接孔用于与如权利要求1-8任一项所述供电对接机械臂连接，以给卫星供电。

10.一种为卫星更换蓄电池的方法，其特征在于，利用如权利要求6-8任一项所述的太空换电飞行器给如权利要求9所述的卫星更换蓄电池，包括：

技术总结
本发明提供一种太空换电飞行器、卫星及为卫星更换蓄电池的方法，其中，太空换电飞行器包括：多个蓄电池仓、供电对接机械臂和蓄电池抽插机械臂；多个所述蓄电池仓用于放置蓄电池，且其中至少一个空置；所述供电对接机械臂和所述蓄电池抽插机械臂设置于同一侧；所述供电对接机械臂用于对接卫星，并为其临时供电；所述蓄电池抽插机械臂用于连接卫星的蓄电池，将其取出放入空置的所述蓄电池仓，并取出备用的蓄电池放入卫星的蓄电池仓。该太空换电飞行器能够实现对卫星蓄电池的在轨更换，提高卫星的使用寿命。

技术研发人员：万军,李巍,赵明生
受保护的技术使用者：上海蓝箭鸿擎科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12