一种可变形12U立方星平台

一种可变形12u立方星平台
1.技术领域
2.本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种可变形12u立方星平台。


背景技术：

3.立方星，是一种采用国际通用标准的低成本微小卫星。1u（unit）立方星，体积为10cm
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10cm
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10cm；在此基础上，可拓展为“2u”、“3u”甚至“12u”(20 cm
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20 cm
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30cm)。常见12u立方星通常为4
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3u立方体堆叠形状。
4.但是，此种形状对于多种需要长基线平台的空间光学项目来说卫星平台观测基线过短。为满足平台基线长度要求，可以采用1
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12u立方体平台，然而直接采用1
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12u立方体平台，在发射部署期间会带来力学性能、运载便利性等诸多问题，可实现性过低。因此不得不采用更大体积的立方星，但也从而失去了立方星本身具有的小体积、低成本的优势，进而限制了立方星的应用范围。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术不足，提出一种可变形12u立方星平台，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明中3u立方星平台a、3u立方星平台b、3u立方星平台c和3u立方星平台d的立方星初始状态为4
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3u立方体，经第一次变形展开为2
×
6u平台；经第二次变形展开为1
×
12u立方星平台，立方星在空间变形展开，实现立方星空间变构型，达到提高立方星基线长度目的，解决同等基线长度立方星体积过大、运载部署困难、成本高等问题，且有效提升立方星应用范围。
6.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种可变形12u立方星平台,包括4个3u立方星平台,分别为3u立方星平台a、3u立方星平台b、3u立方星平台c和3u立方星平台d，3u立方星平台a、3u立方星平台b、3u立方星平台c和3u立方星平台d一端为变形连接端，另一端为变形分离端；3u立方星平台a和3u立方星平台d变形连接端的连接处安装有旋转机构a和锁定机构一；3u立方星平台b和3u立方星平台c变形连接端的连接处安装有旋转机构b和锁定机构二；3u立方星平台a和3u立方星平台b变形分离端的连接处安装有旋转机构c和锁定机构三；3u立方星平台b8的变形分离端17的底面上装有用于解除3u立方星平台a4与3u立方星平台d15之间，3u立方星平台b8与3u立方星平台c13之间固定的熔断线路装置a9；3u立方星平台d15的变形分离端17的底面上装有用于解除3u立方星平台c13和3u立方星平台d15之间的固定的熔断线路装置b14。
7.旋转机构a用于实现3u立方星平台a和3u立方星平台d的旋转；锁定机构一用于将旋转后的3u立方星平台a和3u立方星平台d锁定；旋转机构b用于实现3u立方星平台b和3u立方星平台c的旋转；锁定机构二用于将旋转后的3u立方星平台b和3u立方星平台c锁定；旋转
机构c用于实现3u立方星平台a和3u立方星平台b的旋转，锁定机构三用于将旋转后的3u立方星平台a和3u立方星平台b锁定。
8.作为本发明的更进一步技术方案：所述锁定机构一包括锁定机构a和锁定机构b。
9.作为本发明的更进一步技术方案：所述锁定机构二包括锁定机构c和锁定机构d。
10.作为本发明的更进一步技术方案：所述锁定机构三包括锁定机构e和锁定机构f。锁定机构a、锁定机构b、锁定机构c、锁定机构d、锁定机构e和锁定机构f结构相同，均为现有技术，具体结构包括压缩弹簧、定位销。当立方星平台旋转至180度后，在压缩弹簧的作用下，定位销在相应的孔内弹出，实现平台锁定。
11.作为本发明的更进一步技术方案：所述锁定机构a和锁定机构b分别设置在旋转机构a的上下两侧，锁定机构c和锁定机构d分别设置于旋转机构b的上下两侧，锁定机构e和锁定机构f分别设置于旋转机构c的两侧。在每处旋转位置的两侧均安装锁定装置，在增加可靠性的同时增强平台变形后的稳定性。
12.作为本发明的更进一步技术方案：所述旋转机构a、旋转机构b和旋转机构c结构相同，包括两个连接板一，两个连接板一之间设置连接块一，连接板一上设置有扭簧转轴，扭簧转轴两端与连接板一活动连接，扭簧转轴外环套有扭簧。立方星平台变形动力来自压缩扭簧，在初始状态扭簧处于压紧状态，当展开端熔断装置工作后，立方星平台在扭簧提供的动力下，实现装置平台旋转变形，所选扭簧能够扭转180度以上，进而实现平台能够完全展开。
13.作为本发明的更进一步技术方案：所述锁定机构a、锁定机构b、锁定机构c、锁定机构d、锁定机构e和锁定机构f结构相同，均包括两个连接板二，每个连接板二上均固定设置有两个压紧板，压紧板之间设置有连接块二，连接块二与压紧板活动连接，连接块二上部和下部均开设孔一，孔一内设置弹簧，弹簧两端连接定位销，压紧板开设旋转后用于定位销穿出的孔二。旋转前，孔一和孔二不对应，压紧板压紧定位销，旋转后，压紧板随之旋转，孔一和孔二位置对应，定位销弹出，完成锁定。
14.作为本发明的更进一步技术方案：所述熔断线路装置a和熔断线路装置b均包括加热片，加热片与绕线连接，绕线与连接板连接。变形时，熔断线路装置a和熔断线路装置b接收到立方星发出的变形信号后，加热片工作，当加热到一定温度后，熔断线路装置a和熔断线路装置b中的绕线烧断，进而解除立方星的固定，熔断线路实现变形释放。
15.作为本发明的更进一步技术方案：所述熔断线路装置a和熔断线路装置b采用螺钉、螺母方式固定在立方星平台上。熔断线路装置a和熔断线路装置b通过螺钉、螺母固定在变形分离端，用于固定展开分离端，能够承受发射部署阶段的振动，保证立方星在发射阶段处于稳定状态。
16.作为本发明的更进一步技术方案：所述立方星平台为框架结构，由螺栓、螺母连接而成。可靠性高，便于拆装。同时又可实现多种规格变形平台，也可作标准化设计，实现模块化生产。
17.本发明的有益效果：本发明发射部署状态为4
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3u立方体状态，设有三处变形装置，当收到变形信号时，依次在空间中变形展开，经第一次变形为2
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6u立方体状态，经第二次变形为1
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12u立方星平台，采用最少的变形次数以及简单的方式实现平台变形，能够在立方星体积的限制
之下占用最少乃至不占用立方星内部空间的前提下完成平台变形，保证立方星内部具有充足空间安装星上载荷，从而最大程度满足立方星功能要求。
18.熔断线路装置a和熔断线路装置b固定在变形分离端的底面上，设置在同一平面内，可在最大程度上减少变形装置对平台内部的影响。能够承受发射部署阶段的振动，保证立方星在发射阶段处于稳定状态，使在未进行变形前立方星处于稳定的立方体状态。
19.锁定装置将旋转后的立方星平台固定限位，防止回弹；每处旋转位置均安装有两处锁定装置，在增加可靠性的同时也增加平台变形后的稳定性。
20.本发明在各装置装配均采用螺栓、螺母的固定连接，可靠性高，便于拆装。同时又可实现多种规格变形平台，也可作标准化设计，实现模块化生产。
21.本发明平台相比原有的立方星平台，本技术平台变换灵活，在满足发射部署便利性的同时，可满足多种空间变形平台要求。根据此种方式实现多变形方式。可满足如系外行星探测需长基线等多种空间任务要求。
附图说明
22.图1为12u立方星平台初始状态结构示意图；图2为第一次变形展开60度后立方星平台结构示意图；图3为第一次变形展开后立方星平台结构示意图；图4为第二次变形展开120度后立方星平台结构示意图；图5为第二次变形完成后立方星平台最终状态结构示意图；图6为立方星平台变形分离端主要结构示意图；图7为立方星平台变形连接端主要结构示意图；图8为旋转机构主要结构示意图；图9为锁定机构主要结构示意图；图10为锁定机构旋转前主要结构剖面图。
23.1-锁定机构a、2-旋转机构a、3-锁定机构b、4-3u立方星平台a、5-锁定机构c、6-旋转机构b、7-锁定机构d、8-3u立方星平台b、9-熔断线路装置a、10-锁定机构e、11-旋转机构c、12-锁定机构f、13-3u立方星平台c、14-熔断线路装置b、15-3u立方星平台d、16-变形连接端、17-变形分离端、18-加热片、19-绕线、20-连接板、21-连接板一、22-连接块一、23-扭簧转轴、24-扭簧、25-连接板二、26-压紧板、27-连接块二、28-孔一、29-弹簧、30-定位销、31-孔二。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本技术的描述中，需要说明的是，“3
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4u”立方星平台代表长宽高分别为30mm、20mm、20mm的立方体状态，“2
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6u”立方星平台代表长宽高分别为60mm、20mm、10mm的立方体状态，“1
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12u”立方星平台代表长宽高分别为120mm、10mm、10mm的立方体状态。
26.参照图1-7，一种可变形12u立方星平台,包括4个3u立方星平台,分别为3u立方星平台a4、3u立方星平台b8、3u立方星平台c13和3u立方星平台d15，4个3u立方星平台为4
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3u立方体堆叠形状。3u立方星平台属于现有技术。立方星平台为框架结构，由螺栓、螺母连接而成，可靠性高，便于拆装。同时又可实现多种规格变形平台，也可作标准化设计，实现模块化生产。
27.参照图1，3u立方星平台a4、3u立方星平台b8、3u立方星平台c13和3u立方星平台d15一端为变形连接端16，另一端为变形分离端17。
28.参照图1和图7，3u立方星平台a4和3u立方星平台d15变形连接端16的连接处安装有旋转机构a2和锁定机构一，锁定机构一包括锁定机构a1和锁定机构b3。旋转机构a2和锁定机构一均安装在框架横梁处，对变形后平台内部不会产生干涉。旋转机构a2用于实现3u立方星平台a4和3u立方星平台d15的旋转；锁定机构一用于将旋转后的3u立方星平台a4和3u立方星平台d15锁定。
29.参照图8，旋转机构a2包括两个连接板一21，两个连接板一21之间设置连接块一22，连接板一21上设置有扭簧转轴23，扭簧转轴23两端与连接板一21活动连接，扭簧转轴23外环套有扭簧24。在初始状态扭簧24处于压紧状态，立方星平台变形动力来自压缩扭簧24。3u立方星平台a4和3u立方星平台d15在扭簧24提供的动力下，实现装置平台旋转变形，所选扭簧24能够扭转180度以上，进而实现3u立方星平台a4和3u立方星平台d15能够完全展开。
30.参照图9-10，锁定机构a1和锁定机构b3包括两个连接板二25，每个连接板二25上均固定设置有两个压紧板26，压紧板26之间设置有连接块二27，连接块二27与压紧板26活动连接，连接块二27上部和下部均开设孔一28，孔一28内设置弹簧29，弹簧29两端连接定位销30，压紧板26开设旋转后用于定位销30穿出的孔二31。当3u立方星平台a4和3u立方星平台d15旋转至180度后，孔一28和孔二31位置对应，在弹簧29的作用下，定位销30弹出，实现3u立方星平台a4和3u立方星平台d15锁定。
31.参照图1和图7，3u立方星平台b8和3u立方星平台c13变形连接端16的连接处安装有旋转机构b6和锁定机构二，锁定机构二包括锁定机构c5和锁定机构d7。旋转机构b6和锁定机构二均安装在框架横梁处，对变形后平台内部不会产生干涉。旋转机构b6用于实现3u立方星平台b8和3u立方星平台c13的旋转；锁定机构二用于将旋转后的3u立方星平台b8和3u立方星平台c13锁定。
32.旋转机构b6结构同旋转机构a2，3u立方星平台b8和3u立方星平台c13在扭簧24提供的动力下，实现装置平台旋转变形，所选扭簧24能够扭转180度以上，进而实现3u立方星平台b8和3u立方星平台c13能够完全展开。锁定机构c5和锁定机构d7结构同锁定机构a1，在弹簧29的作用下，定位销30弹出，将展开的3u立方星平台b8和3u立方星平台c13锁定。
33.3u立方星平台a4和3u立方星平台b8变形分离端17的连接处安装有旋转机构c11和锁定机构三；锁定机构三包括锁定机构e10和锁定机构f12。旋转机构c11用于实现3u立方星平台a4和3u立方星平台b8的旋转，锁定机构e10和锁定机构f12用于将旋转后的3u立方星平台a4和3u立方星平台b8锁定。
34.旋转机构c11结构同旋转机构a2，3u立方星平台a4和3u立方星平台b8在扭簧24提供的动力下，实现装置平台旋转变形，所选扭簧24能够扭转180度以上，进而实现3u立方星平台a4和3u立方星平台b8能够完全展开。锁定机构e10和锁定机构f12结构同锁定机构a1，
旋转后在弹簧29的作用下，定位销30在孔内弹出，将展开的3u立方星平台a4和3u立方星平台b8锁定。
35.锁定机构a1、锁定机构b3、锁定机构c5、锁定机构d7、锁定机构e10和锁定机构f12能够防止立方星平台在碰撞后反弹，在每个旋转处，两端均装有锁定机构，有效保证立方星平台的稳定性。锁定机构均属于现有技术，也可采用其他锁定机构。熔断线路装置、旋转机构和锁定机构均也为现有技术，均为直接购买安装使用。
36.3u立方星平台b8的变形分离端17的底面上装有用于解除3u立方星平台a4与3u立方星平台d15之间、3u立方星平台b8与3u立方星平台c13之间固定的熔断线路装置a9；3u立方星平台d15的变形分离端17的底面上装有用于解除3u立方星平台c13和3u立方星平台d15之间的固定的熔断线路装置b14。熔断线路装置a9和熔断线路装置b14均包括加热片18，加热片18与绕线19连接，绕线19与连接板20连接。
37.熔断线路装置a9通过螺钉、螺母方式固定于3u立方星平台b8的底面上，熔断线路装置b14通过螺钉、螺母方式固定于3u立方星平台d15的底面上。变形分离端17由熔断线路装置a9和熔断线路装置b14固定，能够承受发射部署阶段的振动，使在未进行变形前立方星处于稳定的立方体状态。熔断线路装置a9和熔断线路装置b14安装在同一平面内，可在最大程度上减少变形装置对平台内部的影响，实现立方星的固定与释放，并且熔断装置中的绕线将固定在装置上，无多分离物。
38.第一次变形时，熔断线路装置a9接收到立方星发出的变形信号后，加热片18工作，当加热到一定温度后，将熔断装置a9中的绕线19烧断，进而解除立方星的固定。平台展开过程参照图2，在旋转机构a2的作用下3u立方星平台a4和3u立方星平台d15展开180度，锁定机构a1和锁定机构b3将展开的3u立方星平台a4和3u立方星平台d15锁定。旋转机构b6的作用下，3u立方星平台b8和3u立方星平台c13展开180度，锁定机构c5和锁定机构d7将展开的3u立方星平台b8和3u立方星平台c13锁定。第一次变形完成后，平台状态参照图3。
39.第二次变形时，参照图4，熔断线路装置b14接收到立方星发出的变形信号后，加热片18工作，当加热到一定温度后，将熔断线路装置b14中的绕线19烧断，将3u立方星平台c13和3u立方星平台d15之间的固定解除。
40.旋转机构c11的作用下3u立方星平台a4和3u立方星平台b8在旋转至180度时，锁定机构e10和锁定机构f12将旋转后的3u立方星平台a4和3u立方星平台b8锁定，达到最终状态的1
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12u立方星平台，最终状态图参照图5。
41.本发明具体实施方式：实施例一参照图1，发射部署状态为4
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3u立方体状态。第一次变形时，熔断线路装置a9接收到立方星发出的变形信号后，加热片18工作，当加热到一定温度后，将熔断装置a9中的绕线19烧断，进而解除立方星的固定。平台展开过程参照图2，在旋转机构a2的作用下3u立方星平台a4和3u立方星平台d15展开180度，锁定机构a1和锁定机构b3将展开的3u立方星平台a4和3u立方星平台d15锁定。旋转机构b6的作用下，3u立方星平台b8和3u立方星平台c13展开180度，锁定机构c5和锁定机构d7将展开的3u立方星平台b8和3u立方星平台c13锁定。第一次变形完成后，为2
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6u立方体状态，平台状态参照图3。
42.第二次变形时，参照图4，熔断线路装置b14接收到立方星发出的变形信号后，加热
片18工作，当加热到一定温度后，将熔断线路装置b14中的绕线19烧断，将3u立方星平台c13和3u立方星平台d15之间的固定解除。
43.旋转机构c11的作用下3u立方星平台a4和3u立方星平台b8在旋转至180度时，锁定机构e10和锁定机构f12将旋转后的3u立方星平台a4和3u立方星平台b8锁定，达到最终状态的1
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12u立方星平台，最终状态图参照图5。
44.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
45.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。