阅读说明：本技术 航天器适配分离架及包括该分离架的适配分离装置 (Spacecraft adaptive separation frame and adaptive separation device comprising same ) 是由 李志军 武练梅 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种航天器适配分离架及包括该分离架的适配分离装置,分离架包括底座,以及位于底座上的且沿底座周向方向均匀设置的至少两个单元架体；单元架体包括位于底座上方的顶壁板,以及侧壁板；顶壁板的顶面形成安装航天器的载荷安装面,载荷安装面的法线与分离架正X方向形成夹角θ；顶壁板上包括至少三个分离弹簧推杆孔以及至少三个爆炸螺栓孔。本发明适用于多航天器分离架使用,多航天器仅通过一次装配即可安装于由分离架顶壁板的顶面所形成的用于安装航天器的载荷安装面上,有利于保证多个航天器之间的相对位置精度,占用空间更小及刚度更容易保证。(The invention discloses a spacecraft adaptive separation frame and an adaptive separation device comprising the same, wherein the separation frame comprises a base and at least two unit frame bodies which are positioned on the base and are uniformly arranged along the circumferential direction of the base; the unit frame body comprises a top wall plate and a side wall plate, wherein the top wall plate is positioned above the base; a load mounting surface for mounting the spacecraft is formed on the top surface of the top wall plate, and an included angle theta is formed between the normal of the load mounting surface and the positive X direction of the separation frame; the top wall plate comprises at least three separated spring push rod holes and at least three explosion bolt holes. The invention is suitable for a multi-spacecraft separation frame, and the multi-spacecraft can be arranged on a load mounting surface for mounting the spacecraft, which is formed by the top surface of the top wall plate of the separation frame, only by one-time assembly, so that the relative position precision among the plurality of spacecrafts is ensured, the occupied space is smaller, and the rigidity is easier to ensure.)

航天器适配分离架及包括该分离架的适配分离装置

技术领域

本发明涉及航天飞行器技术领域。更具体地，涉及一种航天器适配分离架及包括该分离架的适配分离装置。

背景技术

适配分离装置是航天产品的重要组成部分，在发射段起到航天器与运载器的连接和分离作用。在运载器上升段，适配分离装置把航天器与运载器连接，以承受发射过程的过载；当运载器把航天器运送到规定的轨道和状态时，适配分离装置释放航天器与运载器的连接，并以一定的速度把航天器分离出去。为了节约发射成本，时常会有一个适配分离装置能够搭载多个航天器的需求。通常，适配分离装置和航天器安装到整流罩内部，对空间大小有严格的要求。

目前常规的多航天器适配分离装置结构中，每个航天器设计一个适配分离装置，每个航天器的适配分离装置再通过一个支架安装到运载器上。每套适配分离装置通常包括一套分离火工系统、分离机构及一个支撑架体。这种方案的特点是适配分离装置与航天器的连接比较方便，适配分离装置易于通用化，降低成本，但也存在一些问题，主要是适配分离装置往主结构上安装时，需要一些连接结构，例如连接法兰、螺钉等，增加了运载器结构质量，同时连接操作时需要一定的操作空间，布局不够紧凑，占用整流罩空间更大。此外，在上述的适配分离装置中，航天器与适配分离器的安装构成第一次装配，适配分离器与支撑架体的安装构成第二次装配，支撑架体往运载器上安装时构成第三次装配，各航天器的多次的独立安装无法保证多个航天器之间的相对安装位置精度，不能适用于各航天器之间相对位置精度要求较高的场所，并且，适配分离装置的多次组装也不利于航天器与运载器固定状态的刚度要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种航天器适配分离架，以解决现有多航天器在安装过程中，安装位置精度不高，各航天器之间的安全距离和分离方向易出现误差的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种包括上述适配分离架的适配分离装置。该适配分离装置可作为单独构件进行生产制造，可同时容纳安装多个航天器，简化了航天器被安装至运载器整流罩内的安装步骤，提高了各航天器之间安装位置的相对精度。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的一个目的，本发明提供一种航天器适配分离架，所述分离架包括底座，以及位于底座上的且沿底座周向方向均匀设置的至少两个单元架体；

所述单元架体包括由底座向上一体延伸出的侧壁板，以及由侧壁板的远离底座的一端顶部横向一体延伸出的顶壁板；所述顶壁板的顶面形成安装航天器的载荷安装面，载荷安装面的法线与分离架正X方向形成夹角θ；

所述顶壁板上包括：

沿顶壁板周向均匀设置的且贯穿顶壁板两侧表面的至少三个分离弹簧推杆孔；以及

沿顶壁板周向均匀设置的且贯穿顶壁板两侧表面的至少三个***螺栓孔。

此外，优选地方案是，所述分离架为通过铸造方式成型的一体结构。

此外，优选地方案是，相邻两单元架体包括有共用的侧壁板。

此外，优选地方案是，所述顶壁板上板面上包括有沿顶壁板周向方向设置的若干导向销和若干定位销；

所述导向销被配置为用以对航天器与分离架的分离进行导向；

所述定位销被配置为用以对航天器的安装在分离架顶壁板上进行定位。

此外，优选地方案是，分离弹簧推杆孔与***螺栓孔等间距的交替设置。

此外，优选地方案是，所述底座包括位于边缘位置的边缘部和位于边缘部内侧的安装部。

此外，优选地方案是，所述侧壁板上包括有贯穿所述侧壁板两侧表面的操作口。

根据本发明的另一个目的，本发明还提供一种包括如上所述分离架的适配分离装置；

所述分离装置还包括结合固定于所述分离架上的分离弹簧组件以及分离火工装置。

此外，优选地方案是，所述分离弹簧组件至少包括：

形成于顶壁板上的弹簧壳体；

位于所述弹簧壳体内的分离弹簧推杆；以及

呈预压状态的分离弹簧；

所述分离弹簧的作用力方向沿所述分离弹簧推杆的轴向方向；所述分离弹簧被配置为可将分离弹簧推杆的杆端部由分离弹簧推杆孔中顶出。

此外，优选地方案是，所述火工装置至少包括：

结合固定在所述底座的***；

用以固定航天器的***螺栓；以及

用于连接***与***螺栓的非电传爆组件；

所述***螺栓包括有由***螺栓孔延伸至顶壁板的顶面外的连接部。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比较，本发明首先提供了一种航天器适配分离架，该分离架呈一整体结构，适用于多航天器分离架使用，其可预先在该分离架上安装好分离弹簧组件以及分离火工装置，多航天器仅通过一次装配即可安装于由分离架顶壁板的顶面所形成的用于安装航天器的载荷安装面上，多个航天器安装到一个整体分离架上，有利于保证多个航天器之间的相对位置精度，各航天器安装更紧凑，占用整流罩空间更少，同时分离架的刚度也更容易保证。此外还能够避免各航天器之间的安全距离和分离方向易出现误差的问题。

此外，利用本发明提供分离架上的侧壁板还可安装提高航天器分离高精度要求的光电设备或者精测设备，例如成像器及基准镜等，利用光电设备或者精测设备可对各航天器之间的相对位置进行检测，提高各航天器的安装精度。

根据本发明的再一方面，本发明所提供的包括如上所述分离架的适配分离装置，可集成分离架分离弹簧组件以及分离火工装置成为一整体结构，便于多航天器的安装，避免了各航天器分别单独安装至运载器整流罩内，无法保证多个航天器之间的相对安装位置精度，各航天器之间的安全距离和分离方向易出现误差，为航天器的释放分离带来诸多问题隐患的情况发生。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的说明。

图1示出本发明所提供适配分离架的结构示意图之一。

图2示出本发明所提供适配分离架的结构示意图之二。

图3示出本发明所提供适配分离装置的立体结构示意图。

图4示出本发明所提供适配分离装置的俯视结构示意图。

图5示出本发明所提供适配分离装置的侧视结构示意图。

图6示出本发明所提供适配分离装置中分离弹簧组件的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为解决现有技术的缺陷，根据本发明的一个方面，本发明提供一种航天器适配分离架，具体地，结合图1以及图2所示，本发明一个实施例中，所述分离架1包括底座11，以及位于底座11上的且沿底座11周向方向均匀设置的至少两个单元架体；

所述单元架体包括由底座11向上一体延伸出的侧壁板13，以及由侧壁板13的远离底座11的一端顶部横向一体延伸出的顶壁板12；所述顶壁板12的顶面形成安装航天器的载荷安装面10，载荷安装面10的法线与分离架正X方向形成夹角θ；夹角θ一般为0°至45°，优选地，所述夹角θ为3.5°。

本发明所提供分离架结构中，所述顶壁板12上包括：

沿顶壁板12周向均匀设置的且贯穿顶壁板12两侧表面的至少三个分离弹簧推杆孔121；以及沿顶壁板12周向均匀设置的且贯穿顶壁板12两侧表面的至少三个***螺栓孔122。在一个实施方式中，参照图1所示，三个分离弹簧推杆孔121与三个***螺栓孔122等间距的交替设置，即任一***螺栓孔122与相邻的分离弹簧推杆孔121之间的距离相等。其优势在于，***螺栓孔122与分离弹簧推杆孔121交替均匀间隔设置，可利用***螺栓孔内配置的***螺栓在航天器安装时提供给航天器稳定的安装作用力，保证航天器能够与由顶壁板的顶面所形成的安装航天器的载荷安装面完全贴合固定。分离弹簧推杆孔内配置的分离弹簧推杆能够在航天器释放分离时为航天器提供稳定的推力，并且利用二者的上述设置方式还能够在航天器释放分离时不会发生***螺栓与分离弹簧推杆之间产生相互干扰，使航天器释放分离方向产生误差的情况。

相较于现有的每个航天器设计一个适配分离装置；本发明提供航天器适配分离架1为通过铸造方式成型的一体结构，其能够适用于供多航天器安装的分离架使用，其可通过预先在该分离架上安装好分离弹簧组件以及分离火工装置形成整体结构分离装置，多航天器仅通过一次装配即可安装于由分离架顶壁板的顶面所形成的用于安装航天器的载荷安装面上，多个航天器安装到一个整体分离架上，有利于保证多个航天器之间的相对位置精度，各航天器安装更紧凑，占用整流罩空间更少，同时分离架的刚度也更容易保证，此外还能够避免各航天器之间的安全距离和分离方向易出现误差的问题。本发明提供分离架上的侧壁板还可安装提高航天器分离高精度要求的光电设备或者精测设备，利用光电设备或者精测设备可对各航天器之间的相对位置进行检测，提高各航天器的安装精度。

在一个实施例中，为了适于安装航天器或者分离装置的其它电子器件，优选地，所述顶壁板12与侧壁板13之间围纳的空间形成安装腔室。并且为了在保证多航天器之间的安全距离充足的情况下，能够尽量减小分离架的横截面体积，不额外占用运载器整流罩内的空间，优选地，如图所示，本发明中相邻两单元架体包括有共用的侧壁板13。

在一个实施例中，结合图3或者图5所示，优选地，所述顶壁板12上板面上包括有沿顶壁板12周向方向设置的若干导向销123和若干定位销124；

所述导向销123被配置为用以对航天器与分离架1的分离进行导向；

所述定位销124被配置为用以对航天器的安装在分离架1顶壁板12上进行定位。

在一个实施例中，结合图1以及图2所示，所述底座11包括位于边缘位置的边缘部111和位于边缘部111内侧的安装部112。边缘部111被配置为用于将分离架1安装固定于运载器整流罩内；安装部112被配置为用于安装各类器件，例如分离火工装置中用于固定***的***支架，以及各类型传感器或者电子器件，本发明对此不做限制。

另外，本发明所提供的分离架结构中，所述侧壁板13上还包括有贯穿所述侧壁板13两侧表面的操作口131。操作口131为分离火工装置安装至分离架架体上留出操作空间，方便分离火工装置的安装。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种航天器适配分离装置，结合图3至图6所示，本发明所提供的适配分离装置除了包括如上所述的分离架1，其还包括结合固定于所述分离架1上的分离弹簧组件2以及分离火工装置3。该适配分离装置可集成分离架1、分离弹簧组件2以及分离火工装置3成为一整体结构，便于多航天器的安装，避免了各航天器分别单独安装至运载器整流罩内，无法保证多个航天器之间的相对安装位置精度占用空间更大及刚度更不容易保证的问题，且还避免了各航天器之间的安全距离和分离方向易出现误差，为航天器的释放分离带来诸多问题隐患的情况发生。

在一个具体实施例中，优选地，结合图5所示，所述分离弹簧组件2至少包括：

位于安装腔室内的形成于顶壁板12上的弹簧壳体21；所述弹簧壳体21可由分离架1一体形成；

位于所述弹簧壳体21内的分离弹簧推杆22；以及

呈预压状态的分离弹簧23；

所述分离弹簧23的作用力方向沿所述分离弹簧推杆22的轴向方向；所述分离弹簧23被配置为可将分离弹簧推杆22的杆端部221由分离弹簧推杆孔121中顶出。分离弹簧推杆22的杆端部221对安装在载荷安装面10的航天器与分离架1的释放分离提供作用力。

在一个具体实施例中，结合图3至图5所示，所述火工装置3至少包括：

结合固定在所述底座11上的***31；具体地，***31固定安装于底座11的安装部112上；

位于安装腔室内的用以固定航天器的***螺栓32；以及

用于连接***31与***螺栓32的非电传爆组件33；

所述***螺栓32包括有由***螺栓孔122延伸至顶壁板12的顶面外的连接部321。连接部321用于与装配在由顶壁板12顶面所形成的载荷安装面10上的航天器连接。本领域技术人员可以理解的是，通常情况下非电传爆组件33包括有歧管、输出接头以及限制性导爆索，本发明此处不做详细限制。

结合附图1至图5所示，本发明提供的适配分离架1整体结构呈圆盘结构，前方(+X向)有三个由顶壁板12顶面所形成的载荷安装面10，优选地，每个载荷安装面10的法线均与分离架+X方向有3.5°的夹角。在一个具体实施例中，每个载荷安装面10上布局有三个分离弹簧组件2、三个分离火工装置3、两个定位销钉124和四个导向销123，其中三个分离弹簧组件2为航天器的分离提供动力，三个分离火工装置3用于航天器与适配分离架1之间的连接固定和释放分离，两个定位销钉124用于航天器与适配分离架1的机械定位，四个导向销123用于航天器在释放分离过程中的导向。在每个载荷安装面10的四周，适配分离架1侧壁板13上包括有三个操作口131，操作口131可用于***螺栓32连接时的安装操作；每个载荷安装面10的侧面的侧壁板13上以及相邻两个载荷安装面10之间的区域，可以用来安装设备，特别是对安装精度要求较高的设备，例如成像器及基准镜等。适配分离架的后面，为空腔结构，使得该适配分离架为一个敞开式结构，便于加工生产。适配分离架可以采用铸造铝合金材料，通过先铸造后机械加工的方式成型。

结合图4至图6所示，每个载荷安装面10有三组分离弹簧组件2。每个分离弹簧组件2包括弹簧壳体21、分离弹簧推杆22、分离弹簧23、弹簧挡板24和弹簧定位柱25组成。分离弹簧23在航天器分离前处于压缩状态，给航天器作用一个预定的推力。在装配时，首先分离弹簧23通过一工艺拉杆4拉紧，工艺拉杆4操作口可设置在适配分离架1的后侧。工艺拉杆4通过螺纹连接到分离弹簧推杆22上，然后通过垫片5安装到弹簧定位柱25上，通过螺母6对工艺拉杆4进行固定，起到防松的作用。当航天器安装至载荷安装面10完毕后，从适配分离架1后侧拆下螺母6、垫片5以及工艺拉杆4，使分离弹簧推杆22在分离弹簧23的作用力下直接作用于航天器上。为了便于给***螺栓32安装预留操作空间，分离弹簧组件2有一组位于适配分离架1的中心位置附近，为***螺栓32的安装预留便于操作的空间。

本发明中，分离火工装置3用于连接和释放作为载荷的航天器。在一个具体实例中，每套分离火工装置3包括两发***31、一套非电传爆组件33及三发***螺栓32。三发***螺栓32附近分别对应侧壁板13上形成的操作口131，操作口131可为***螺栓32的安装提供操作空间。每发***螺栓32均可设置回收帽321，回收帽321用于***螺栓32工作后螺栓本体的回收，防止***螺栓32的螺栓本体大范围摆动。

在一个实施例中航天器与本发明所提供适配分离装置安装的过程是：首先把分离弹簧组件2安装到适配分离架1上，并通过工装压缩分离弹簧23，采用工艺拉杆4保持分离弹簧23处于压紧状态，直至分离弹簧推杆22的杆端部221不突出载荷安装面10。随后把导向销123、定位销124及分离火工装置3安装到适配分离架1上；然后把航天器与适配分离架1上的载荷安装面10对接，并通过操作口131紧固分离火工装置3；随后释放分离弹簧组件2的工艺拉杆4，使分离弹簧推杆22在分离弹簧23的作用力下直接作用于航天器上。航天器分离的过程是：通过给分离火工装置3供电，实现分离火工装置3的分离动作，释放航天器与适配分离架1的连接，航天器在分离弹簧组件2的推力作用下，与适配分离架1相对运动，实现航天器的释放分离。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。