推进装置、卫星以及推进装置的制作方法与流程

[0001]
本发明涉及卫星推进装置领域，特别是涉及一种推进装置、卫星以及推进装置的制作方法。


背景技术：

[0002]
推进装置具有调整卫星姿态、调整卫星轨道等功能，通常包括贮箱、管道及多个不同方向的喷嘴，贮箱用于储存推进剂，推进剂能够经由管道运输至喷嘴处并由喷嘴喷出，从而为卫星提供推动力。当需要调整卫星姿态、方向及速度时，通过改变各个喷嘴喷射的推进剂体积或速度，即能实现对卫星姿态等的调整。在传统的推进装置中，为了使得推进装置向小型化方向发展，多个喷嘴一般围绕贮箱设置。但是，这样的设置方式使得各个喷嘴之间的间距较小，喷嘴的扭矩转动比较小，导致卫星在调整姿态等参数时的速度较慢。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，有必要提供一种推进装置、卫星以及推进装置的制作方法。
[0004]
本发明提供一种推进装置，包括推进组件、动力组件及安装支架，所述推进组件包括管道及喷嘴，所述管道的一端与所述动力组件连接，另一端与所述喷嘴连接；所述安装支架固设于所述动力组件，所述安装支架包括第一安装杆，所述管道位于所述第一安装杆内，所述喷嘴固设于所述第一安装杆相对远离所述动力组件的一侧。
[0005]
在本发明的一个实施例中，所述安装支架延伸至所述动力组件相对背离的两侧，且所述动力组件相对背离的两侧均设置有喷嘴。
[0006]
在本发明的一个实施例中，所述喷嘴为多个，所述喷嘴成对设置，每对所述喷嘴固设于所述安装支架的一个边角处。
[0007]
在本发明的一个实施例中，所述动力组件的至少一侧设置有两对所述喷嘴，两对所述喷嘴分别位于所述安装支架的两个对角处，且每个所述喷嘴的朝向不同。
[0008]
在本发明的一个实施例中，所述喷嘴为四对，所述第一安装杆为四根，四根所述第一安装杆均延伸至所述动力组件相对背离的两侧，且所述第一安装杆具有相互背离的第一端及第二端；两对所述喷嘴分别设置在两根相对的第一安装杆的第一端，两对所述喷嘴分别设置在另外两根第一安装杆的第二端。
[0009]
在本发明的一个实施例中，所述第一安装杆内能够容纳至少两根所述管道。
[0010]
在本发明的一个实施例中，所述动力组件、所述管道、所述喷嘴以及所述第一安装杆均为金属件，且所述动力组件、所述管道、所述喷嘴以及所述第一安装杆三维打印一体成型。
[0011]
在本发明的一个实施例中，所述安装支架还包括支撑件，支撑件固定连接于第一安装杆；所述支撑件为金属件，且所述支撑件与所述第一安装杆三维打印一体成型，所述支撑件能够承载卫星器件及卫星载荷。
[0012]
在本发明的一个实施例中，所述安装支架还包括安装板，所述安装板固定连接于
所述支撑件；所述安装板为金属件，且所述安装板与所述支撑件及所述第一安装杆三维打印一体成型。
[0013]
本发明还提供一种卫星，包括上述的推进装置及电源装置，所述电源装置安装于所述安装支架。
[0014]
本发明还提供一种推进装置的制作方法，所述推进装置为上述的推进装置，所述制作方法包括：将预设的推进装置模型切片导入三维打印设备中；三维打印设备通过预设的金属增材制造程序打印出推进装置模型；对所述推进装置模型进行表面处理，得到所述推进装置。
[0015]
本发明提供的推进装置将喷嘴设置在安装支架相对远离动力组件的一侧，不仅提高了推进装置的空间利用率，还能够使得推动装置的扭矩转动比较大，能够加快卫星在调整姿态、方向、速度等参数的调整，推进装置的推进性能较优。
附图说明
[0016]
图1为第一个实施方式中推进装置的结构示意图；
[0017]
图2为第二个实施方式中推进装置的结构示意图；
[0018]
图3为图2所示推进装置中部分结构的示意图；
[0019]
图4为图2所示推进装置在另一角度的结构示意图；
[0020]
图5为图4所示推进装置在a-a面的剖视示意图。
[0021]
100、推进装置；10、推进组件；11、管道；12、喷嘴；13、第一连接通道；14、第二连接通道；15、紧固件；20、动力组件；21、贮箱；211、液腔；212、气腔；22、传感器接口；23、加排阀接口；24、传感器安装孔；25、阀岛接口；30、安装支架；31、第一安装杆；32、第二安装杆；33、支撑件；34、安装板；210、太阳能板；220、蓄电池组。
具体实施方式
[0022]
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
[0023]
需要说明的是，当组件被称为“连接于”另一个组件，它可以直接连接于另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0024]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0025]
请参阅图1，图1为第一个实施方式中推进装置100的结构示意图。
[0026]
本发明提供一种推进装置100，其用于为物体提供动力。本实施方式中，推进装置100用于卫星的推进器。可以理解，在其他实施方式中，推进装置100还可以应用于其他需要
提供动力的设备。
[0027]
推进装置100包括推进组件10、动力组件20及安装支架30，动力组件20用于容置推进剂并向推进组件10提供推进剂，推进组件10用于喷射推进剂并为推进装置100提供推进力，安装支架30用于承载卫星器件及卫星载荷。
[0028]
推进装置100包括管道11及喷嘴12，管道11的一端连接于动力组件20，另一端连接于喷嘴12，推进剂能够经由管道11到达喷嘴12后，由喷嘴12喷出并为推进装置100提供推进力。
[0029]
请一并参阅图5，动力组件20包括贮箱21，贮箱21内设有液腔211及气腔212，液腔211用于储存推进剂，推进剂能够在气腔212中气化，气腔212为推进组件10提供气态的推进剂；在本实施例中，液腔211和气腔212通过管道11连接，阀岛(图未示)能够控制气腔212和液腔211之间的通断。可以理解，在其他实施方式中，液腔211和气腔212也可以通过通孔等方式连接。
[0030]
贮箱21上设有传感器安装槽(未标号)，传感器安装槽用于供温度传感器(图未示)及/或压力传感器(图未示)安装，传感器安装槽的槽壁上设有传感器接口22，传感器接口22连通于气腔212，温度传感器及/或压力传感器通过传感器接口22检测气腔212内推进剂的温度及/或压力。
[0031]
贮箱21上还设有加排阀接口23，加排阀(图未示)能够通过加排阀接口23连通于液腔211，加排阀用于注入或排出推进剂。
[0032]
贮箱21上还设有传感器安装孔24，传感器安装孔24用于固定安装温度传感器或压力传感器。在本实施例中，共设置有两个传感器，每个传感器通过四个传感器安装孔24固定。可以理解，在其他实施例中，每个传感器也可以通过其他个数的传感器安装孔24固定；还可以通过卡扣连接等其他方式可拆卸安装于贮箱21上。
[0033]
请一并参阅图3，图3为图2所示推进装置100中部分结构的示意图，大致为推进装置100内部结构的示意图。
[0034]
贮箱21上还设有多个阀岛接口25，阀岛接口25分为三组，三组阀岛接口25均连通于阀岛，并通过阀岛实现启闭。贮箱21内还设有第一连接通道13和第二连接通道14；第一组阀岛接口25通过第一连接通道13连通于液腔211，第二组阀岛接口25通过第二连接通道14连通于气腔212，第三组阀岛接口25连通于管道11。如此设置，便能够在阀岛的控制下，通过启闭不同的阀岛接口25，实现液腔211与气腔212的连通以及气腔212与管道11的连通。
[0035]
可以理解的是，第一连接通道13和第二连接通道14至少为一个，也即，只需要有一个能够通向液腔211和一个能够通向气腔212的连接通道，就能够实现推进剂的流通。
[0036]
在本实施方式中，动力组件20的两侧设有两个阀岛，每个阀岛对应控制动力组件20一侧的喷嘴；相应地，阀岛接口25也是两组，每组阀岛接口25为8个至10个。可以理解，在其他实施方式中，也可以仅设置一个阀岛，通过一个阀岛控制所有的喷嘴；还可以设置更多个阀岛以控制不同的喷嘴；当然，每组阀岛接口25的个数也可以少于8个或多于10个，在此不做限制。
[0037]
需要特别说明的是，每个阀岛均应当至少连接一个第二连接通道14，从而能够保证气体推进剂能够进入阀岛，并在阀岛的控制下流向不同的喷嘴。而整个推进装置100中，第一连接通道13的个数最少为一个，只需要一个阀岛控制即可实现液腔211与气腔212之间
的连通。当然，若为了提高设备的使用可靠性，也可以设置多个第一连接通道13，分别连接于同一个或不同的阀岛，在此不做限定。
[0038]
在其中一个实施方式中，为了更好地固定管道11的相对位置，推进装置100还包括紧固件15，紧固件15固定连接于管道11并位于管道11相对靠近喷嘴12的一侧，用于固定管道11。可以理解，紧固件15可以用来固定不同管道11的相对位置，也可以用来固定一根管道11与第一安装杆31的相对位置。将紧固件15设置在相对靠近喷嘴12的一侧，能够减小喷嘴12喷射时对管道11产生的冲击力，确保管道11与喷嘴12之间的连接稳定性，延长管道11的使用寿命。
[0039]
在本实施方式中，每根管道11连通于一个喷嘴12，且液腔211与气腔212之间通过一根管道11连通，阀岛能够控制每根管道11的通断。可以理解，在其他实施方式中，每个喷嘴12也可以对应地连通于多根管道11，同样地，液腔211与气腔212之间也可以通过多根管道11连通。
[0040]
在本实施方式中，阀岛、温度传感器、压力传感器、加排阀通过螺纹件固定连接于动力组件20。可以理解，在其他实施方式中，阀岛、温度传感器、压力传感器、加排阀也可以通过其他常见的方式固定，如胶接、焊接等。
[0041]
推进装置100的使用过程为：通过加排阀接口23向液腔211中加入推进剂；当推进装置100接收到姿态调整指令后，阀岛控制第一连接通道13和第二连接通道14开启，使得气腔212与液腔211之间相互连通，推进剂由液腔211进入气腔212中并气化，气腔212内的推进剂经由温度传感器及/或压力传感器检测温度及/或压力达标后，阀岛控制第一连接通道13及/或第二连接通道14关闭，使得气腔212与液腔211之间连通断开；根据不同的控制指令，阀岛接通对应的管道11以及第一连接通道13，使得气化后的推进剂进入管道11，并通过喷嘴12喷出。通过调整不同喷嘴12的启闭、喷射的速度及喷射的流量大小来调整卫星的姿态、方向、速度等参数。
[0042]
在本实施方式中，推进剂为1,1,1,2-四氟乙烷(r-134a)、六氟丙烷(r-236fa)或六氟化硫(sf6)中的至少一种。可以理解，推进剂也可以选用其他常见的中低温制冷剂。
[0043]
在传统的推进装置100中，为了使得推进装置100向小型化方向发展，多个喷嘴12一般围绕贮箱21设置。但是，这样的设置方式使得各个喷嘴12之间的间距较小，喷嘴12的扭矩转动比较小，导致卫星在调整姿态等参数时的速度较慢。
[0044]
基于此，在本发明提供的推进装置100还包括安装支架30，安装支架30固设于动力组件20，安装支架30用于承载卫星器件及卫星载荷；安装支架30包括第一安装杆31，管道11位于第一安装杆31内，喷嘴12固设于第一安装杆31相对远离动力组件20的一侧。如此设置，不仅提高了推进装置100的空间利用率，还能够使得推动装置的扭矩转动比较大，能够加快卫星在调整姿态、方向、速度等参数的调整，推进装置100的推进性能较优。
[0045]
可以理解的是，本发明中的卫星器件指的是卫星在运行时的必要功能器件，如太阳能板210、蓄电池组220，综合电子及控制系统(图未示)等；卫星载荷指的是卫星在执行任务时需要携带的器件，如光学相机，天线，激光器等。
[0046]
传统的推进装置中通常另设安装支架，需依次将推进装置、卫星器件和卫星载荷等安装至安装支架上，不仅安装步骤复杂、安装可靠性较低，而且由于安装支架通常与推进组件或动力组件的材质不同，需要另设辅助支架过渡，以保证安装支架与推进组件或动力
组件之间结合的稳定性，进一步增加了安装时的复杂程度。
[0047]
在本发明中，动力组件20、管道11、喷嘴12以及第一安装杆31均为金属件，且动力组件20、管道11、喷嘴12以及第一安装杆31三维打印一体成型。如此设置，不仅可以使得动力组件20、管道11、喷嘴12及第一安装杆31一体化，还可以根据具体任务快速更改系统布局，降低产品研发迭代，降低整体成本；并且相对于安装支架30另设的方式，减少了推进装置100上的装配量，提高了系统的稳定性和可靠性。
[0048]
在本实施方式中，为了进一步减轻推进装置100的重量，第一安装杆31内为中空，管道11容置于第一安装杆31内。可以理解，在其他实施方式中，也可以是第一安装杆31内设有通道以形成管道11。
[0049]
在其中一个实施方式中，安装支架30延伸至动力组件20相对背离的两侧，且动力组件20相对背离的两侧均设置有喷嘴12。如此设置，动力组件20的两侧均设置有喷嘴12，能够进一步增加推进装置100的灵活性。
[0050]
可以理解，在其他实施方式中，安装支架30可以延伸至动力组件20的多个方向，以实现推进装置100更加灵活的调整。
[0051]
在其中一个实施方式中，喷嘴12为多个，喷嘴12成对设置，每对喷嘴12固设于安装支架30的一个边角处。如此设置，便于多个喷嘴12相互配合调整卫星的姿态，并且便于三维打印成型，减少三维打印制作的成本。
[0052]
可以理解，在其他实施方式中，若不考虑加工成本以及卫星器件或卫星载荷的安装，也可以是每个喷嘴12固设于安装支架30的一个边角处，只要能够实现卫星的姿态调整即可。
[0053]
进一步的，动力组件20的至少一侧设置有两对喷嘴12，两对喷嘴12分别位于安装支架30的两个对角处，且每个喷嘴12的朝向不同。
[0054]
更进一步的，喷嘴12为四对，第一安装杆31为四根，四根第一安装杆31均延伸至动力组件20相对背离的两侧，且第一安装杆31具有相互背离的第一端及第二端；两对喷嘴12分别设置在两根相对的第一安装杆31的第一端，两对喷嘴12分别设置在另外两根第一安装杆31的第二端。这样，通过8个喷嘴即可灵活实现装置多自由度的运动和旋转。
[0055]
具体而言，动力组件20大致呈长方体状，四根第一安装杆31与动力组件20一体成型并位于动力组件20的四个边角处；安装支架30还包括第二安装杆32，第二安装杆32位于第一安装杆31相对远离动力组件20的一侧，并与第一安装杆31共同形成中空的架体。每对喷嘴12分别位于第一安装杆31的两侧，且喷嘴12安装于第二安装杆32上。可以理解，第二安装杆32可以为中空，内部设置有管道11；也可以是第二安装杆32中设置管道11的部分中空，其他位置为实心；还可以是第二安装杆32内设有通道以形成管道11。
[0056]
在本实施方式中，每根第一安装杆31内容纳两根连通于不同喷嘴12的管道11。可以理解，在其他实施方式中，根据实际需要，每根第一安装杆31内也可以仅容纳一根管道11，或者容纳两根及以上连通于同一喷嘴12的管道11，还可以容纳更多根管道11。可以理解，若第一安装杆31内无需供管道11通过，第一安装杆31内可以是中空或实心。
[0057]
在本实施例中，每个喷嘴12均朝向动力组件20设置，喷嘴12在喷射的推进剂时具有朝向动力组件20的速度分量，能够防止推进剂在喷射后损坏周边其他的飞行器。可以理解，在其他实施方式中，部分或全部喷嘴12也可以朝向背离动力组件20的方向设置，只要多
个喷嘴12相互配合，能够实现对卫星姿态的调整即可。
[0058]
请一并参阅图2至图5，图2为第二个实施方式中推进装置100的结构示意图；图3为图2所示推进装置中部分结构的示意图；图4为图2所示推进装置100在另一角度的结构示意图；图5为图4所示推进装置100在a-a面的剖视示意图。
[0059]
在其中一个实施方式中，安装支架30还包括支撑件33，支撑件33固定连接于第一安装杆31；支撑件33为金属件，且支撑件33与第一安装杆31三维打印一体成型，支撑件33能够承载卫星器件及卫星载荷。如此设置，支撑件33便于成型，并且根据不同的需要，能够快速调整支撑件33的形状及分布，便于各种卫星器件及卫星载荷的安装。
[0060]
在本实施方式中，为了增加支撑件33的承载力，支撑件33为实心。可以理解，在其他实施方式中，为了减轻推进装置100的重量，支撑件33也可以为空心，只要能起到承载卫星器件及卫星载荷的作用即可。
[0061]
支撑件33优选为杆状，并且固定设置在两根相邻的第一安装杆31之间；可以理解，在其他实施方式中，根据实际需要，支撑杆也可以是凸块、卡扣或其他形式，只要能够配合外部卫星器件及卫星载荷安装即可，在此不做限定。
[0062]
可以理解，根据不同的需要，支撑件33也可以固定连接于动力组件20，或者与动力组件20三维打印一体成型，在此不做限定。
[0063]
在其中一个实施方式中，为了便于蓄电池组220的安装，安装支架30还包括安装板34，安装板34固定连接于支撑件33；安装板34为金属件，且安装板34与支撑件33及第一安装杆31三维打印一体成型。
[0064]
可以理解，在其他实施方式中，根据实际需要，安装板34也可以通过焊接、螺纹件、胶接等其他方式固定安装于支撑件33；安装板34也可以固定连接于动力组件20、第一安装杆31或第二安装杆32，只要能实现承载卫星器件及卫星载荷的作用即可。
[0065]
在本实施方式中，推进组件10、动力组件20及安装支架30均为铝合金或钛合金，铝合金或钛合金质轻，并且便于三维打印加工。
[0066]
具体的，管道11、喷嘴12、贮箱21、第一安装杆31、第二安装杆32、支撑件33、安装板34均为铝合金或钛合金。
[0067]
本发明还提供了一种卫星，包括上述的推进装置100及电源装置(未标号)，电源装置安装于安装支架30，电源装置安装简便。
[0068]
具体而言，在本实施方式中，电源装置包括太阳能板210及蓄电池组220，太阳能板210安装于安装支架30上，蓄电池组220安装于安装板34上。可以理解，在其他实施方式中，太阳能板210和蓄电池组220也可以通过其他的方式安装，只要能达到固定安装的效果即可。
[0069]
本发明还提供了一种推进装置的制作方法，推进装置100为上述的推进装置，制作方法包括：
[0070]
步骤s1、将预设的推进装置模型切片导入三维打印设备中；
[0071]
步骤s2、三维打印设备通过预设的金属增材制造程序打印出推进装置100。
[0072]
进一步的，步骤s2还包括：
[0073]
步骤s21、三维打印设备通过预设的金属增材制造程序打印出推进装置模型；
[0074]
步骤s22、对推进装置模型进行表面处理，得到推进装置100。
[0075]
此时，制作方法包括：
[0076]
步骤s1、将预设的推进装置模型切片导入三维打印设备中；
[0077]
步骤s21、三维打印设备通过预设的金属增材制造程序打印出推进装置模型；
[0078]
步骤s22、对推进装置模型进行表面处理，得到推进装置100。
[0079]
更进一步的，步骤s2中的金属增材制造为粉材式激光选区熔化、粉材式等离子选区融化、粉材式激光近净成形、粉材式喷墨式打印、丝材式电弧增材制造中的至少一种。
[0080]
本发明提供的推进装置100将喷嘴12设置在安装支架30相对远离动力组件20的一侧，不仅提高了推进装置100的空间利用率，还能够使得推动装置的扭矩转动比较大，能够加快卫星在调整姿态、方向、速度等参数的调整，推进装置100的推进性能较优。
[0081]
以上实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0082]
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

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