一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法技术

一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法，首先计算纵向载荷作用下需要最小的预紧力F

【技术实现步骤摘要】
一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法


[0001]本专利技术涉及堆叠式卫星压紧释放机构预紧力计算方法，属于航天器结构力学分析


技术介绍

[0002]近年来，商业化、低成本、批量化成为小卫星发展的重要方向。堆叠式卫星系统方案可有效解决传统多星发射存在的空间利用率低、部署效率低、部署周期长、研制周期长和发射成本高的问题。堆叠式卫星通过压紧释放机构连接成一个整体，其整体刚度以及能否安全承受外部载荷很大程度上取决于其预紧力分析。
[0003]传统卫星多星发射采用每个卫星分别连接运载适配器、逐个释放的压紧释放方式，针对堆叠式卫星组批压紧释放装置的预紧力分析尚无有效的分析评估方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于给出一种堆叠式平板卫星压紧释放机构预紧力计算的方法，是堆叠式卫星压紧释放机构设计的基础。
[0005]本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0006]第一方面，一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法，多个卫星外围分别固定连接压紧释放机构，形成多层结构；压紧释放机构的底部固定连接基板，基板固定安装连接火箭适配器；多个压紧释放机构与基板固定连接的位置作为压紧点，压紧点共面，两两压紧点一组，同组中的两压紧点关于卫星所形成的多层结构的质心对称设置；包括：
[0007]根据多层结构中卫星的数量N
sat
、单个卫星的质量m
sat
和压紧释放机构的数量N
y
，计算纵向载荷作用下每个压紧释放机构需要提供的最小的预紧力F
ver
；
[0008]根据多层结构中卫星的数量N
sat
、单个卫星的质量m
sat
和多层结构的质心高度H
c
，计算横向载荷作用下每个压紧释放机构需要提供的最小的预紧力F
hor
；
[0009]根据最小的预紧力F
ver
和最小的预紧力F
hor
，计算横向和纵向组合载荷作用下每个压紧释放机构所需要提供的最小的预紧力F。
[0010]优选地，纵向载荷作用下，每个压紧释放机构需要提供的最小的预紧力F
ver
的计算方法，具体为：
[0011][0012]其中，g为重力加速度；β为安全系数，A
ver
为纵向加速度过载系数。
[0013]优选地，β取1.5～2。
[0014]优选地，横向载荷作用下，每个压紧释放机构需要提供的最小的预紧力F
hor
的计算方法，具体为：
[0015][0016]其中，β为安全系数，A
hor
为横向加速度过载系数，L为关于基板中心对称的两对压紧点之间的距离，取最小的值。
[0017]优选地，两相邻卫星质心之间的轴向距离相等。
[0018]优选地，堆叠卫星组合体的质心高度H
c
的计算方法，具体为：
[0019][0020]其中，H
sat
为两相邻卫星质心之间的轴向距离，N
c
为多层结构的层数。
[0021]优选地，每个压紧释放机构需要提供的最小的预紧力F的计算方法，具体为：
[0022]F＝F
ver
+F
hor
。
[0023]第二方面，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法的步骤。
[0024]第三方面，一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第一方面所述方法。
[0025]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0026]本专利技术采用理论推导的方法给出了堆叠式卫星压紧释放机构的预紧力计算方法，方法简单、可靠，是堆叠式卫星压紧释放机构设计的关键技术之一。
附图说明
[0027]图1为本专利技术堆叠式卫星压紧释放机构预紧力计算方法流程图。
[0028]图2为堆叠式卫星组合体示意图。
具体实施方式
[0029]图2中展现了由底部向顶部看的堆叠式卫星组合体示意图，多个等高的卫星外围分别固定连接压紧释放机构1，形成多层结构；两相邻卫星之间不接触。多层结构的外围设置有多个压紧释放机构1，压紧释放机构1的底部固定连接基板2，基板2固定安装连接火箭适配器。多个压紧释放机构1与基板2固定连接的位置作为压紧点，多个压紧点共面，两两压紧点一组，同组中的两压紧点关于基板2中心对称，不同组的压紧点到基板2中心的距离可以相等也可以不相等。不同卫星的轴向高度相等。压紧释放机构1用于对多个卫星所形成的多层结构进行轴向定位。压紧释放机构1与基板2之间还设置有解锁机构3，解锁机构3解锁后，压紧释放机构1向外运动，解除对卫星的约束。
[0030]如图1所示为堆叠式卫星预紧力计算的流程图，由图可知，本专利技术是通过如下步骤予以实现的：
[0031]步骤一：计算纵向载荷作用下每个压紧释放机构1需要提供的最小的预紧力F
ver
，该预紧力可通过如下公式计算：
[0032][0033]其中，N
sat
为卫星的数量，m
sat
为单个卫星的质量；N
y
为压紧释放机构1的数量；g为重力加速度；β为安全系数，可根据经验取1.5～2；A
ver
为纵向加速度过载系数，为卫星的设
计载荷，由运载火箭给出。
[0034]步骤二：计算横向载荷作用下每个压紧释放机构1需要提供的最小的预紧力F
hor
，该预紧力可通过如下公式计算：
[0035][0036]其中，A
hor
为横向加速度过载系数，为卫星的设计载荷，由运载火箭给出；H
c
为堆叠卫星组合体的质心高度，H
sat
为上下两个卫星质心之间的距离，N
c
为组合体的层数；L为关于基板2中心对称的两对压紧点之间的距离，取最小的值，此时算出的预紧力对于距离近的两个压紧释放机构1是合适的，对于距离较远的压紧释放机构1来说此预紧力大于实际所需要提供的预紧力，但是安全的。当压紧点分布在同一分度圆上(半径为R)时，L＝2R。
[0037]步骤三：计算横向和纵向组合载荷作用下所需最小的预紧力F，根据材料力学的叠加原理，该预紧力可通过如下公式得到，F＝F
ver
+F
hor
。
[0038]实施例
[0039]步骤一：计算纵向载荷作用下需要最小的预紧力F
ver
，该预紧力可通过如下公式计算：其中，β为安全系数，此处取2；g为重力加速度，一般取9.8m/s2，N
sat
为卫星的数量，此处以10个为例；m
sat
为单个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法，多个卫星外围分别固定连接压紧释放机构(1)，形成多层结构；压紧释放机构(1)的底部固定连接基板(2)，基板(2)固定安装连接火箭适配器；多个压紧释放机构(1)与基板(2)固定连接的位置作为压紧点，压紧点共面，两两压紧点一组，同组中的两压紧点关于卫星所形成的多层结构的质心对称设置；其特征在于，包括：根据多层结构中卫星的数量N
sat
、单个卫星的质量m
sat
和压紧释放机构(1)的数量N
y
，计算纵向载荷作用下每个压紧释放机构(1)需要提供的最小的预紧力F
ver
；根据多层结构中卫星的数量N
sat
、单个卫星的质量m
sat
和多层结构的质心高度H
c
，计算横向载荷作用下每个压紧释放机构(1)需要提供的最小的预紧力F
hor
；根据最小的预紧力F
ver
和最小的预紧力F
hor
，计算横向和纵向组合载荷作用下每个压紧释放机构(1)所需要提供的最小的预紧力F。2.根据权利要求1所述的一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法，其特征在于，纵向载荷作用下，每个压紧释放机构(1)需要提供的最小的预紧力F
ver
的计算方法，具体为：其中，g为重力加速度；β为安全系数，A
ver
为纵向加速度过载系数。3.根据权利要求2所述的一种堆叠式卫星星箭压紧释放机构预紧力计算方法，其特征在于，β...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘质加，冯振伟，彭向中，扈勇强，杨新峰，马雨嘉，刘江，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：