具备标准化平台的6u立方星

文档序号:181274 发布日期:2021-11-02 浏览:59次 >En<

阅读说明:本技术 具备标准化平台的6u立方星 (6U cube star with standardized platform ) 是由 和向前 刘丽坤 马帅领 吴海英 杨雯森 于 2021-07-05 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种结构设计新颖、集成化可实现标准化应用的具备标准化平台的6U立方星,包括管理单元、电池组单元、X测控与数传单元、姿控单元、框架结构,所述电池组单元、X测控与数传单元、姿控单元由上至下依次设置构成平台安装单元安装于所述框架结构内的一侧,所述平台安装单元侧部的所述框架结构内的另一侧内部区域为空腔构成载荷仓;所述框架结构近地侧的侧壁上安装有数传天线、遥控天线、遥测天线;所述框架结构对日侧的侧壁两侧边上分别安装有太阳翼电池阵组件,所述太阳翼电池阵组件的一侧边通过铰链机构与所述对日侧的侧壁框架结构侧边连接。(The invention provides a 6U cube star with a standardized platform, which has novel structural design and can realize standardized application in an integrated manner, and comprises a management unit, a battery pack unit, an X measurement and control and data transmission unit, an attitude control unit and a frame structure, wherein the battery pack unit, the X measurement and control and data transmission unit and the attitude control unit are sequentially arranged from top to bottom to form a platform installation unit to be installed on one side in the frame structure, and the internal area of the other side in the frame structure on the side part of the platform installation unit is a cavity to form a load bin; a data transmission antenna, a remote control antenna and a remote measuring antenna are arranged on the side wall of the frame structure near the ground; the solar wing cell array module is arranged on two side edges of the side wall of the frame structure opposite-day side respectively, and one side edge of the solar wing cell array module is connected with the side edge of the side wall frame structure opposite-day side through a hinge mechanism.)

具备标准化平台的6U立方星

技术领域

本发明涉及航天卫星技术领域,尤其涉及一种具备标准化平台的6U立方星。

背景技术

近几年来,各种微功耗器件,MOS电路,大规模集成电路,各种金属合金和非金属材料,微机械,微光学,数据存储和压缩,高速数传设备等技术均有了长足的进步,与此同时开发在低轨道小卫星星座上的低成本立方星技术愈发成熟和竞争激烈。目前,世界上有多家研究机构与企业在专门研制、生产和供应标准化、模块化的立方星。

立方星技术的迅猛发展和发射方式增多,与其低成本密不可分。与建造成本动辄上亿美元的传统大卫星相比,立方星的成本可谓沧海一粟。目前,“一箭多星”发射已成为立方星发射的主流方式。今年,印度创造了“1箭104星”的世界纪录,其中大多数是立方星或立方体纳卫星。此种发射方式大大提高了发射利用率,降低了单星发射成本和进入太空的门槛,活跃了商业发射市场。

标准化是立方星的基本特征。首先,在卫星平台框架结构上,立方星以U(Unit) 为基本单位,1U的体积是10cm×10cm×10cm,重量小于1.33kg。在以定制化开端的航天器设计领域,通用化、模块化从来是设计师们“多快好省”的理想。这一目标在立方星上率先实现了标准化的基本平台,让卫星成了一种类似于乐高积木的组合体,大大简化了立方星的设计、测试、发射。标准化,还体现在其研制模式上。立方星大量使用商用货架产品,使得研制周期大幅缩短,开发成本大幅降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,适应现实需要,提供一种结构设计新颖、集成化可实现标准化应用的具备标准化平台的6U立方星。

为了实现本发明的目的,本发明所采用的技术方案为:

设计一种具备标准化平台的6U立方星,包括管理单元、电池组单元、X测控与数传单元、姿控单元;还包括一呈六面体矩形的框架结构,所述电池组单元、X测控与数传单元、姿控单元由上至下依次设置构成平台安装单元安装于所述框架结构内的一侧,所述平台安装单元侧部的所述框架结构内的另一侧内部区域为空腔构成载荷仓;

所述框架结构近地侧的侧壁上安装有数传天线、遥控天线、遥测天线;

所述框架结构对日侧的侧壁两侧边上分别安装有太阳翼电池阵组件,所述太阳翼电池阵组件的一侧边通过铰链机构与所述对日的侧壁框架结构侧边转动连接,通过所述铰链机构可对两所述太阳翼电池阵组件收起并促使两太阳翼电池阵组件分别贴附在框架结构的左、右侧壁上,亦可通过所述铰链机构将两太阳翼电池阵组件展开后与所述对日的侧壁构成一平面。

所述管理单元包括UV接收机、磁力矩器、星载计算机、电源控制器、转接板、磁强计、 GPS接收机;所述UV接收机、磁力矩器、星载计算机、电源控制器、转接板由上至下依次设置并连接于由四个支撑柱构成的支架上,所述GPS接收机、磁强计位于转接板两侧并与所述转接板连接。

还包括V接收天线,所述V接收天线安装于UV接收机顶部的框架结构对日背地侧的侧壁上,还包括U发射天线、GPS天线,所述U发射天线、GPS天线安转于对日背地侧的框架结构侧壁上。

还包括太敏,所述太敏安装于所述载荷仓侧部的框架结构侧壁上。

所述姿控单元包括测量机构、执行机构、所述测量机构包括太敏、MEMS陀螺、星敏感器;所述执行机构包括反作用飞轮、飞轮控制器;所述飞轮控制器安装于一呈立方体的安装架顶部,所述MEMS陀螺位于安装架内的底部,所述反作用飞轮安装于所述安装架内的侧部,所述星敏感器位于所述反作用飞轮下方的安装架内。

所述电池单元包括蓄电池组。

所述太阳翼电池阵组件包括若干个并列设置的太阳能电池板,所述框架结构的对日的侧壁上设有若干个固定于该侧壁上的体贴式太阳能电池板。

所述铰链机构包括固定于框架结构侧边的连接件、铰轴,所述铰轴转动连接所述连接件后与所述太阳翼电池阵组件侧边连接,所述铰轴上安装有扭簧,所述扭簧的端部抵在所述太阳翼电池阵组件上并对所述太阳翼电池阵组件施加使该太阳翼电池阵组件展开的弹力;还包括固定于太阳翼电池阵组件活动端内侧的锁止金属片,所述框架结构的侧壁上安装有有与所述锁止金属片对应的磁控锁,当所述太阳翼电池阵组件收起后,所述锁止金属片与所述磁控锁固定。

本发明的有益效果在于:

本设计将框架结构内部空间划分成平台安装单元和载荷仓,平台安装单元是卫星正常工作所需的各种设备,各设备都采用成熟和有上天经历的产品,载荷仓是根据需求所涉及的载荷,这样实现了标准化的基本平台,每次根据需求研制新的立方星时只需更换载荷既可。这样既可以分利用内部空间提高装配灵活性,又可以缩短研制周期、降低人力开发成本。本设计的标准化不仅极大提升了立方星研制的效率,使得“卫星工厂”的设想愈发可实现,且大大降低了“上天”门槛,让更多机构和企业能够加入研发卫星、探索应用的队伍中来,让更多国家实现了自己的航天梦。

附图说明

图1为本设计其太阳翼电池阵组件展开状态后的主要结构示意图;

图2为图1所示结构的另一视角结构示意图;

图3为图1所示结构的另一视角结构示意图;

图4为图1中A部放大结构示意图;

图5为本设计中的框架机构及其内部的主要结构示意图;

图6为本设计中的管理单元主要结构示意图;

图7为本设计中的姿控单元主要结构示意图;

图8为本设计其太阳翼电池阵组件收起状态后的主要结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

实施例1:一种具备标准化平台的6U立方星,参见图1至图8。

它包括管理单元1、电池组单元2、X测控与数传单元3、姿控单元4;还包括一呈六面体矩形的框架结构20,所述电池组单元2、X测控与数传单元3、姿控单元4由上至下依次设置构成平台安装单元安装于所述框架结构内的一侧,所述平台安装单元侧部的所述框架结构内的另一侧内部区域为空腔构成载荷仓5,载荷仓5内可放置其他物品或设备。

具体来说,所述管理单元1包括UV接收机、磁力矩器13、星载计算机14、电源控制器15、转接板16、磁强计17、GPS接收机18;所述UV接收机12、磁力矩器13、星载计算机14、电源控制器15、转接板16由上至下依次设置并连接于由四个支撑柱19构成的支架191上,所述GPS接收机18、磁强计17位于转接板16两侧并与所述转接板16连接。

具体来说,所述姿控单元4包括测量机构、执行机构、所述测量机构包括太敏13、MEMS 陀螺42、星敏感器44;所述执行机构包括反作用飞轮43、飞轮控制器41;所述飞轮控制器41安装于一呈立方体的安装架45顶部,所述MEMS陀螺42位于安装架内的底部,所述反作用飞轮43安装于所述安装架内的侧部,所述星敏感器44位于所述反作用飞轮43下方的安装架内。

进一步的,其所述框架结构对日的侧壁两侧边上分别安装有太阳翼电池阵组件12,所述太阳翼电池阵组件的一侧边通过铰链机构与所述对日侧的侧壁框架结构侧边转动连接,通过所述铰链机构可对两所述太阳翼电池阵组件12收起并促使两太阳翼电池阵组件12分别贴附在框架结构的左、右侧壁上,亦可通过所述铰链机构将两太阳翼电池阵组件12展开后与所述对日侧的侧壁构成一平面。

具体来说,所述铰链机构包括固定于框架结构20侧边的连接件134、铰轴135,所述铰轴135转动连接所述连接件134后与所述太阳翼电池阵组件12侧边连接,所述铰轴134 上安装有扭簧133,所述扭簧133的端部抵在所述太阳翼电池阵组件上并对所述太阳翼电池阵组件施加使该太阳翼电池阵组件展开的弹力;还包括固定于太阳翼电池阵组件活动端内侧的锁止金属片132,所述框架结构的侧壁上安装有有与所述锁止金属片对应的磁控锁 131,如图8所示,当所述太阳翼电池阵组件收起后,也即卫星发射前的状态,所述锁止金属片与所述磁控锁固定,当此卫星发射后并进入预定轨道后其磁控锁解除对锁止金属片的锁止,此后扭簧的弹力将太阳翼电池阵组件展开呈如图1-3所示状态。

本设计中,其所述太阳翼电池阵组件12包括若干个并列设置的太阳能电池板121,所述框架结构的对日的侧壁上设有若干个固定于该侧壁上的体贴式太阳能电池板122,所述电池单元2包括蓄电池,太阳翼电池阵组件12展开后为整个卫星提供能源的同时又可为电池单元2提供电力并通过蓄电池进行存储。

进一步的,其所述框架结构20对地侧的侧壁上安装有数传天线6、遥控天线7、遥测天线8以用于与地面建立连接。

进一步的,还包括V接收天线11,所述V接收天线11安装于UV接收机12顶部的框架结构对日背地侧的侧壁上,还包括U发射天线9、GPS天线10,所述U发射天线9、GPS 天线10安转于对日背地侧的框架结构侧壁上。

进一步的,它还包括太敏13,所述太敏13安装于所述载荷仓5侧部的框架结构侧壁上。

综上,本设计将框架结构内部空间划分成平台安装单元和载荷仓,平台安装单元是卫星正常工作所需的各种设备,各设备都采用成熟和有上天经历的产品,载荷仓是根据需求所涉及的载荷,这样实现了标准化的基本平台,每次根据需求研制新的立方星时只需更换载荷既可。这样既可以分利用内部空间提高装配灵活性,又可以缩短研制周期、降低人力开发成本。本设计的标准化不仅极大提升了立方星研制的效率,使得“卫星工厂”的设想愈发可实现,且大大降低了“上天”门槛,让更多机构和企业能够加入研发卫星、探索应用的队伍中来,让更多国家实现了自己的航天梦。

在此说明的是,本实施例提供了一种标准化的卫星单元,其相对于现有技术的创新之处在于对外部结构及各功能单元的结构组合、整合进行设计,并不涉及到电控、电路连接等方面的改进,而本实施例中所提及的V接收天线11、UV接收机12太敏13等各天线、控制部分的电路连接关系均为本领域内现有技术,非本实施例改进之处,本实施例在此不再对其进行赘述。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例,但并不局限于此,本领域的普通技术人员,极易根据上述实施例,领会本发明的精神,并做出不同的引申和变化,但只要不脱离本发明的精神,都在本发明的保护范围内。

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