微納衛(wèi)星在軌制造組裝結(jié)構(gòu)和釋放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 瑋，吉彥超，陳有梅，張科科

(上海微小衛(wèi)星工程中心，上海201203)

1 引言

隨著微納衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展、數(shù)量激增，與之匹配的發(fā)射問題日益凸顯。微納衛(wèi)星一般需要搭載發(fā)射或者一箭多星發(fā)射，發(fā)射機(jī)會(huì)少，等待時(shí)間長(zhǎng)，靈活性受限，不利于微納衛(wèi)星快速發(fā)射部署的需求，嚴(yán)重限制了微納衛(wèi)星的發(fā)展。未來戰(zhàn)爭(zhēng)和應(yīng)急救災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)，需要緊急部署具有一定功能的微納衛(wèi)星來滿足軍事和民用要求。中國(guó)近地軌道空間站即將建成，為微納衛(wèi)星在軌制造創(chuàng)造了條件。微納衛(wèi)星在軌制造可以突破發(fā)射限制，消除對(duì)火箭的依賴，實(shí)現(xiàn)按需制造，滿足緊急部署和快速響應(yīng)需求。微納衛(wèi)星在軌制造-在軌組裝-在軌釋放的研制模式，無需地面組織發(fā)射，能夠在短時(shí)間內(nèi)按需建立起基本的空間微納衛(wèi)星系統(tǒng)，供作戰(zhàn)和救災(zāi)使用，成本低、效率高是實(shí)現(xiàn)空間應(yīng)急響應(yīng)的有效途徑。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)空間站在軌制造技術(shù)開展了大量研究。NASA是最早開展在軌制造技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)，于2016年3月將首臺(tái)商用增材制造設(shè)備(Additive Manufacturing Facility，AMF)送入國(guó)際空間站。AMF采用FDM作為成型工藝，打印區(qū)為140 mm×100 mm×100 mm，可以在軌制造出與地面制造拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度一致的微納衛(wèi)星零部件。NASA蘭利研究中心圍繞金屬零件的空間在軌制造開發(fā)了一套輕型便攜式設(shè)備，以EBF3作為成型工藝，可在軌制造尺寸小于300 mm×300 mm×150 mm的鋁合金、鋁鋰合金、鈦合金衛(wèi)星零部件。NASA支持的多材料制造實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(Multi-material Fabrication Laboratory，F(xiàn)ab Lab)旨在研制可同時(shí)兼容多種類型材料的在軌制造平臺(tái)，并在軌制造金屬和電子元器件，為微納衛(wèi)星電連接器、電路板等組件產(chǎn)品的在軌制造拓展了思路。

在軌組裝方面，德國(guó)航空航天中心DLR于2010年開始資助用于在軌衛(wèi)星服務(wù)和裝配的智能建造模塊(iBOSS)項(xiàng)目。iBOSS項(xiàng)目的主要思想是將傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺(tái)分解為標(biāo)準(zhǔn)化的建造模塊，利用空間機(jī)器人將建造模塊在軌組裝形成模塊化可重構(gòu)航天器。該思想開啟了一種新型的微納衛(wèi)星研制模式，這種模式未來有望改變微納衛(wèi)星的構(gòu)架設(shè)計(jì)格局，使得部件重用以及低成本、快速部署可維護(hù)的空間系統(tǒng)成為可能。iBOSS項(xiàng)目2018年開展了關(guān)鍵技術(shù)地面試驗(yàn)，2020年進(jìn)行了在軌驗(yàn)證。

空間站釋放方式經(jīng)過2012-2013年的試驗(yàn)階段，從2014年開始進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，呈現(xiàn)出迅速增長(zhǎng)的應(yīng)用趨勢(shì)。目前，國(guó)際空間站使用的釋放機(jī)構(gòu)有3種:日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)研制的小衛(wèi)星軌道釋放裝置J-SSOD、納萊克斯公司研制的立方體衛(wèi)星釋放器NRCSD和NASA約翰遜航天中心(JSC)研制的Cyclops釋放系統(tǒng)。

微納衛(wèi)星在軌制造需依托空間站進(jìn)行，要在滿足空間站的資源保障、工作環(huán)境、安全防護(hù)等方面需求的前提下開展，借助航天員或者空間機(jī)器人，將空間站發(fā)展成為空間基地，對(duì)在軌制造的微納衛(wèi)星進(jìn)行在軌操作和組裝。另外，目前微納衛(wèi)星的在軌發(fā)射與釋放機(jī)構(gòu)之間尚無通用化的標(biāo)準(zhǔn)接口，本文針對(duì)空間站在軌制造和在軌組裝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種便于在軌制造的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微納衛(wèi)星，以期實(shí)現(xiàn)在軌快速組裝，并提出一種通用型的釋放機(jī)構(gòu)方案，以滿足不同規(guī)格微納衛(wèi)星的在軌釋放需求。

2 微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的衛(wèi)星由若干結(jié)構(gòu)獨(dú)立的不同功能模塊組成。模塊化衛(wèi)星中的各模塊可以并行地加工、測(cè)試和試驗(yàn)，與通常的衛(wèi)星相比，它具有接口簡(jiǎn)單、研制快捷、便于更換等特點(diǎn)。近年來，立方體衛(wèi)星已成為標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化微納衛(wèi)星的發(fā)展主角。立方星是采用國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的微小衛(wèi)星，以U為單位，1U體積為100 mm×100 mm×100 mm，質(zhì)量一般不超過1.33 kg。根據(jù)任務(wù)的需要，可將立方星擴(kuò)展為2U、3U、甚至16U或更大。

傳統(tǒng)微納衛(wèi)星一般通過搭載發(fā)射，搭載的力學(xué)環(huán)境較為惡劣，在這種約束條件下設(shè)計(jì)、加工制作的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)件對(duì)于在軌運(yùn)行來講是一個(gè)嚴(yán)重的過設(shè)計(jì)。此外，為了滿足運(yùn)載對(duì)衛(wèi)星的頻率要求，衛(wèi)星發(fā)射過程中還需考慮結(jié)構(gòu)的剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部加強(qiáng)，在軌制造的微納衛(wèi)星可以不考慮該因素，太空中的動(dòng)載荷頻率非常低，主要來自于衛(wèi)星自身的機(jī)動(dòng)，所以動(dòng)剛度可以不作為在軌制造結(jié)構(gòu)的約束條件。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)件的在軌制造僅需要考慮在軌使用環(huán)境，無需考慮嚴(yán)酷的發(fā)射環(huán)境，從而可以制造更精巧精密的產(chǎn)品。

充分考慮目前國(guó)內(nèi)外在軌制造設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀、尺寸限制以及航天員的工作環(huán)境，滿足在軌制造的微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需綜合考慮以下因素:

1)結(jié)構(gòu)具有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化特點(diǎn)，接口簡(jiǎn)單、便于更換，滿足不同規(guī)格微納衛(wèi)星的在軌組裝，從而滿足不同航天任務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)功能靈活配置、任務(wù)靈活適應(yīng)的目標(biāo)；

2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，便于航天員在有限的操作空間內(nèi)通過增材制造設(shè)備制造；

3)空間站操作工具不如地面豐富，結(jié)構(gòu)的人機(jī)工效學(xué)設(shè)計(jì)必須滿足在軌人工參與操作的要求，應(yīng)便于航天員裝配和拆卸。

設(shè)計(jì)的在軌可制造微納衛(wèi)星以1U立方星、2U立方星和4U立方星作為標(biāo)準(zhǔn)模塊單元，模塊單元上設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的連接機(jī)械接口、熱接口和電接口，可以實(shí)現(xiàn)三維擴(kuò)展，形成不同規(guī)格的微納衛(wèi)星。1U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的尺寸為100 mm×100mm×100 mm，2U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的尺寸為200 mm×100 mm×100 mm。4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的尺寸為200mm×200mm×100mm，通過5個(gè)1U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元、5個(gè)2U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元和3個(gè)4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元形成的九宮格構(gòu)型的微納衛(wèi)星如圖1所示。

圖1 九宮格微納衛(wèi)星Fig.1 Nine-rectangle-grid m icro-nanosatellite

2.1 標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成

標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的次結(jié)構(gòu)是衛(wèi)星側(cè)板，側(cè)板上提供了標(biāo)準(zhǔn)化的接口，用于安裝星內(nèi)外的單機(jī)設(shè)備、粘貼體裝太陽電池陣和安裝標(biāo)準(zhǔn)模塊單元之間的熱接口和電接口。

衛(wèi)星側(cè)板采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，可以通過中國(guó)自主研發(fā)的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料太空3D打印裝備實(shí)現(xiàn)在軌制造。

熱接口和電接口通常通過大量高性能、高度集成的電子元器件的插拔連接實(shí)現(xiàn)，電子元器件由金屬材料和非金屬材料共同組成，可以通過混合材料在軌制造技術(shù)與衛(wèi)星側(cè)板進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，也可以通過地面制造電子元器件的方式，與側(cè)板插拔連接實(shí)現(xiàn)。

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊單元由主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)組成。不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)側(cè)桿和標(biāo)準(zhǔn)接頭形成主結(jié)構(gòu)框架，為次結(jié)構(gòu)和其他分系統(tǒng)、設(shè)備提供支撐。星上所有分系統(tǒng)和設(shè)備均以主結(jié)構(gòu)為邊界條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊單元。標(biāo)準(zhǔn)側(cè)桿和標(biāo)準(zhǔn)接頭的尺寸均滿足空間站在軌制造需求，可以通過增材制造設(shè)備在軌打印制造。

1U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的構(gòu)型和尺寸如圖2所示。1U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元主要由側(cè)桿、三頭接頭、結(jié)構(gòu)板組成，接頭通過沉頭螺釘與側(cè)桿相連，相對(duì)應(yīng)的一側(cè)接頭采用鏡像設(shè)計(jì)的原則，盡量減少零件種類，提高相同零件的復(fù)用率，如圖3所示。

2U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的構(gòu)型和尺寸如圖4所示。2U標(biāo)準(zhǔn)模塊在1U的基礎(chǔ)上增加了另一種類三頭接頭和側(cè)桿，這2類結(jié)構(gòu)件用于2U標(biāo)準(zhǔn)模塊的中段，采用螺釘連接的方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件的可靠連接，如圖5所示。

圖2 1U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元構(gòu)型Fig.2 Configuration of 1U standard module unit

圖3 側(cè)桿及三頭接頭Fig.3 Sidebar and triple joint

圖4 2U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元構(gòu)型Fig.4 Configuration of 2U standard module unit

圖5 側(cè)桿2及三頭接頭2Fig.5 Sidebar 2 and triple joint 2

4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的構(gòu)型和尺寸如圖6所示。4U標(biāo)準(zhǔn)模塊在2U的基礎(chǔ)上又增加了另一種類接頭，接頭用于4U標(biāo)準(zhǔn)模塊的中段，采用螺釘連接的方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)部件的可靠連接，如圖7所示。

圖6 4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元構(gòu)型Fig.6 Configuration of 4U standard module unit

圖7 四頭接頭Fig.7 Quadruple joint

所有標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)部通過螺釘將主結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)連接成為一個(gè)整體?？紤]航天員在空間微重力環(huán)境下的工作能力及影響因素，為防止緊固件飄落在空間站內(nèi)而引起安全隱患，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)零件之間螺釘裝配是重復(fù)性工作，航天員可操作小型空間機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件之間的自動(dòng)螺釘裝配。隨著在軌制造設(shè)備打印尺寸的升級(jí)，主結(jié)構(gòu)可以采用在軌一體化加工成型的方式實(shí)現(xiàn)。

航天員在軌操作增材制造設(shè)備要求材料必須安全無毒、無揮發(fā)，結(jié)合目前在軌增材制造設(shè)備研究現(xiàn)狀，標(biāo)準(zhǔn)側(cè)桿和標(biāo)準(zhǔn)接頭可以采用聚乳酸、鋁合金或者鈦合金材料。

組成1U、2U和4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的側(cè)桿和標(biāo)準(zhǔn)接頭數(shù)量匯總見表1。

表1 4標(biāo)準(zhǔn)模塊單元構(gòu)成Table 1 Composition of 4U standard module unit

2.2 接口設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)模塊之間通過彈簧鎖珠的方式進(jìn)行鎖緊連接，如圖8所示。彈簧鎖珠是標(biāo)準(zhǔn)件，裝在標(biāo)準(zhǔn)接頭的定位孔里。航天員只需將2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的定位軸與定位孔對(duì)準(zhǔn)，并進(jìn)行推壓插入，定位軸觸發(fā)定位孔內(nèi)的鎖緊珠，使鎖緊珠卡入定位軸的圓槽內(nèi)，即可完成安裝。拆卸只需反向拔出即可。衛(wèi)星在軌組裝無需經(jīng)歷火箭發(fā)射主動(dòng)段的力學(xué)環(huán)境，彈簧鎖珠提供的橫向鎖緊力足以滿足衛(wèi)星的在軌正常運(yùn)行。

圖8 彈簧鎖珠示意圖Fig.8 Diagram of spring lock ball

每種標(biāo)準(zhǔn)模塊單元的6個(gè)面上均可以提供接口尺寸為76mm×92mm的彈簧鎖珠的對(duì)接面，實(shí)現(xiàn)橫向擴(kuò)展、縱向擴(kuò)展、雙向擴(kuò)展、三向擴(kuò)展等，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的三維對(duì)接與擴(kuò)展。同時(shí)，通過合理設(shè)計(jì)電連接器和熱控組件的位置，在彈簧鎖珠鎖緊同時(shí)實(shí)現(xiàn)電接口和熱接口的連接。

通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，將微納衛(wèi)星拆分成若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊單元，布局和組裝更為便捷，單顆微納星具備n×U模塊的容納空間，可以實(shí)現(xiàn)n×U標(biāo)準(zhǔn)的多元異構(gòu)組件的空間靈活配置，極大地提升了微納衛(wèi)星對(duì)多種任務(wù)的適應(yīng)性；通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口設(shè)計(jì)，可以保證各標(biāo)準(zhǔn)模塊單元內(nèi)部設(shè)計(jì)約束的耦合度和集成度，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)模塊單元對(duì)外接口的一致性使得構(gòu)型可以三維擴(kuò)展，降低外部接口的復(fù)雜程度，便于開展在軌組裝，微納衛(wèi)星得以在空間、質(zhì)量和功耗等各個(gè)方面得到延展，快速適應(yīng)不同任務(wù)需求。

3 釋放機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

微納衛(wèi)星完成在軌組裝后，需借助釋放機(jī)構(gòu)提供分離速度，從空間站釋放。為便于航天員在軌操作，要求釋放機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形小巧、裝配簡(jiǎn)單、功耗低、方式可靠，傳統(tǒng)釋放機(jī)構(gòu)的連接固定大多采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)的固定機(jī)構(gòu)，在實(shí)施過程中對(duì)精度的要求極高，增加了裝配的難度，從航天員的在軌作業(yè)體力消耗方面考慮，不利于航天員在軌操作，因此，有必要參照以往成熟設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種符合空間站在軌釋放特點(diǎn)的釋放機(jī)構(gòu)。

3.1 工作原理

釋放機(jī)構(gòu)由底板、衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板、連接鎖緊機(jī)構(gòu)、分離彈簧和電源組成，其中連接鎖緊機(jī)構(gòu)是釋放機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵連接件，由壓板、銷軸、底座和電磁系統(tǒng)組成。連接鎖緊機(jī)構(gòu)分布在釋放機(jī)構(gòu)的4個(gè)角上，以電磁力作為驅(qū)動(dòng)源，實(shí)現(xiàn)連接與解鎖，兩組分離彈簧在釋放機(jī)構(gòu)上對(duì)稱分布，保證分離過程的一致性，如圖9所示。

圖9 釋放機(jī)構(gòu)組成Fig.9 Com position of releasemechanism

分離前，釋放機(jī)構(gòu)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板上的機(jī)械接口與衛(wèi)星連接在一起，釋放機(jī)構(gòu)不加電，連接鎖緊機(jī)構(gòu)中有一對(duì)永磁體相互作用產(chǎn)生電磁吸力，實(shí)現(xiàn)壓板和底座之間的無功耗靜態(tài)連接，壓板和底座鎖緊在一起的同時(shí)壓住衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板，從而將微納衛(wèi)星和釋放機(jī)構(gòu)連接在一起，此時(shí)分離彈簧處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)微納衛(wèi)星需要進(jìn)行分離時(shí)，對(duì)釋放機(jī)構(gòu)加電，連接鎖緊機(jī)構(gòu)中的通電電磁線圈之間產(chǎn)生電磁斥力，克服原有的永磁體之間的電磁吸力，壓板在斥力的作用下繞銷軸彈開，與底座分離，同時(shí)彈簧恢復(fù)自然長(zhǎng)度，提供分離沖量，衛(wèi)星進(jìn)行釋放。分離過程中，壓板和衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板之間是運(yùn)動(dòng)耦合系統(tǒng)，需確保壓板轉(zhuǎn)動(dòng)和衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板在移動(dòng)過程中無任何接觸碰撞，滿足初始分離速度及分離姿態(tài)要求，保證衛(wèi)星的可靠分離。分離過程如圖10所示。

圖10 分離過程Fig.10 Separation process

3.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 連接鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

連接鎖緊機(jī)構(gòu)是釋放機(jī)構(gòu)最重要的組成部分，負(fù)責(zé)衛(wèi)星的支撐、鎖定和解鎖。為保證釋放機(jī)構(gòu)的可靠性，需要充分考慮機(jī)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度。在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、預(yù)緊力施加方便、解鎖可靠性高的前提下，實(shí)現(xiàn)在分離前能夠保證衛(wèi)星和釋放機(jī)構(gòu)牢固地連接在一起。連接鎖緊機(jī)構(gòu)由壓板、銷軸、軸承、底座和電磁系統(tǒng)組成，其中，鈦合金壓板與鈦合金底座之間采用鈦合金銷軸連接，其間采用聚四氟乙烯軸承支撐，電磁系統(tǒng)嵌式安裝在壓板和底座的內(nèi)部，鎖緊狀態(tài)和解鎖狀態(tài)如圖11所示。

圖11 鎖緊和解鎖狀態(tài)Fig.11 Locking and unlocking stat us

當(dāng)微納衛(wèi)星和釋放機(jī)構(gòu)處于靜態(tài)連接鎖緊狀態(tài)時(shí)，機(jī)構(gòu)中的一對(duì)電磁線圈不通電，僅有一對(duì)永磁體相吸，將壓板和底座鎖緊在一起，同時(shí)壓板壓住衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與釋放機(jī)構(gòu)的連接。分離前，電磁線圈通電，壓板和底座在線圈間斥力的作用下分離，壓板彈開，衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板與衛(wèi)星同時(shí)和釋放機(jī)構(gòu)分離。

3.2.2 分離彈簧設(shè)計(jì)

解鎖后衛(wèi)星的分離釋放是發(fā)射分離的關(guān)鍵過程，壓縮螺旋彈簧是目前微納衛(wèi)星常用的分離裝置，負(fù)責(zé)衛(wèi)星的支撐和推送，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、分離可靠性高等特點(diǎn)。由于不可能制造出理想的、性能和參數(shù)完全一致的彈簧鋼絲，所以螺旋彈簧力的方向通常與其幾何軸線并不嚴(yán)格相符。為了提高分離的精確性，在彈簧外面罩上一組套筒，利用彈射分離推桿，可以減小彈簧側(cè)向分力以及相對(duì)于其軸線的力矩對(duì)分離的影響。分離彈簧組件主要由內(nèi)筒端帽、導(dǎo)向內(nèi)筒、導(dǎo)向外筒、鎖緊螺栓和彈簧構(gòu)成，如圖12所示。

內(nèi)筒端帽和導(dǎo)向內(nèi)筒通過螺紋連接在一起。根據(jù)衛(wèi)星質(zhì)量和衛(wèi)星分離速度計(jì)算出彈簧的壓縮量。彈簧壓縮后通過鎖緊螺栓鎖緊。將微納衛(wèi)星與連接鎖緊機(jī)構(gòu)連接后，取下鎖緊螺栓，彈簧仍處于壓縮狀態(tài)。鉤索釋放機(jī)構(gòu)的鉤子釋放約束以后，彈簧恢復(fù)自然長(zhǎng)度向上彈開，推動(dòng)內(nèi)筒端帽和導(dǎo)向內(nèi)筒向上滑動(dòng)，將衛(wèi)星推出。內(nèi)筒端帽起著支撐衛(wèi)星的作用。導(dǎo)向外筒底部通過M4螺釘與底板相連。

圖12 分離彈簧組件Fig.12 Components of separation spring

3.3 接口設(shè)計(jì)

釋放機(jī)構(gòu)與衛(wèi)星的機(jī)械接口沿用了標(biāo)準(zhǔn)模塊單元之間的機(jī)械接口，在釋放機(jī)構(gòu)衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板上設(shè)計(jì)了彈簧鎖珠的安裝定位孔，航天員只需將微納衛(wèi)星和釋放機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)準(zhǔn)，將釋放機(jī)構(gòu)衛(wèi)星轉(zhuǎn)接板上的彈簧鎖珠卡入衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的定位軸圓槽內(nèi)，即可完成安裝。

根據(jù)任務(wù)需要，在軌發(fā)射的微納衛(wèi)星可能具有多種規(guī)格，可根據(jù)微納衛(wèi)星的尺寸在軌制造釋放機(jī)構(gòu)底板，并將釋放機(jī)構(gòu)的連接鎖緊機(jī)構(gòu)作為標(biāo)準(zhǔn)化部組件通過螺釘與底板連接在一起。

航天員可以通過遙控器進(jìn)行操作，利用遙控模塊控制繼電器的通斷改變電磁機(jī)構(gòu)的供電，實(shí)現(xiàn)連接機(jī)構(gòu)的解鎖和衛(wèi)星的釋放。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微納衛(wèi)星，由1U、2U和4U標(biāo)準(zhǔn)模塊單元組成，每種模塊單元配置了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口、熱接口和電接口，可以方便靈活地實(shí)施在軌制造和在軌組裝。另外設(shè)計(jì)了一套通用型電磁解鎖彈簧分離釋放機(jī)構(gòu)，滿足不同規(guī)格的微納衛(wèi)星釋放需求，提高了微納衛(wèi)星的快速部署發(fā)射能力和空間任務(wù)的執(zhí)行能力。