一种分离式返回器用姿态调整推进舱
1.本技术涉及一种分离式返回器，更具体地说，是涉及一种分离式返回器用 姿态调整推进舱。
背景技术：
2.随着空间站的发展，空间站的相关适配技术也在快速发展。各个参与国将 航天员，实验舱段，以及物资通过运载火箭发射进入太空。多项实验在空间站 进行，实验完成将产生大量的样本需要带回地球。等待大型载人飞船或货运飞 船带回地球，时间成本过高，价格过于昂贵，性比价过低。
3.因此需要一种更为轻便，体积更小，性价比更高的返回器来完成这一任务。 由运载火箭将多个小型返回器发射入轨，与空间站连接，即用即发。提升时间 效率，减少任务成本。而这样小体积的返回器同样需要体积小、具有姿态调整 能力的推进舱。
技术实现要素：
4.为解决上述问题，本技术采用的技术方案是：提供一种分离式返回器用姿 态调整推进舱，包括推进舱主体；还包括姿态调整推进机构、自展开太阳能供 电机构及与前两者连接的控制器；
5.其中，姿态推进机构位于推进舱主体内部，且包括向后喷射提供推进动力 的霍尔推进器、侧向喷射提供姿态调整动力的气瓶组件。
6.优选地，自展开太阳能供电机构，包括：
7.若干太阳能帆板，周向分布在推进舱主体外表面，且前端通过展开驱动机 构与推进舱主体可转动连接；
8.转向驱动机构，与展开驱动机构连接，用于驱动太阳能帆板轴向旋转。
9.优选地，展开驱动机构包括：
10.铰接座，与太阳能帆板前端铰接；
11.旋转轴，一端与铰接座内端面连接，另一端与转向驱动机构的输出端连接； 及
12.第一弹性件，设在铰接座与太阳能帆板的铰接处，且两端部分别搭在靠近 推进舱主体一侧的铰接座和太阳能帆板上。
13.优选地，铰接座包括：
14.与太阳能帆板铰接的两个铰接臂，
15.连接两个铰接臂底部的限位承托板，限位承托板外端突出两个铰接臂。
16.优选地，太阳能帆板至少有三个；推进舱主体上与之对应部分的横截面为 三角形或多边形，且该部分的外径小于推进舱主体上其他部分的外径。
17.优选地，每个太阳能帆板至少由两个帆板单元折叠而成，两个帆板单元相 对的端面凸设有相互铰接的铰接件，且在铰接处设有第二弹性件，第二弹性件 的两端部分别搭在两个帆板单元相对的端面上。
18.优选地，太阳能帆板表面设有光敏传感器。
19.优选地，转向驱动机构包括与若干太阳能帆板一一对应的若干驱动电机。
20.优选地，气瓶组件包括前端气瓶、后端气瓶，前端气瓶设有若干出气管， 若干出气管周向均匀的伸出推进舱主体；后端气瓶通过供气管与霍尔推进器连 通。
21.优选地，每个出气管、供气管上均设有控制通断的电磁阀，电磁阀与控制 器连接。
22.本发明的有益效果，空间利用合理，在满足小体积返回器需求的前提下， 涉及部件少，成本低，性价比高。本发明的推进舱设置有推进舱主体、姿态调 整推进机构、自展开太阳能供电机构及控制器，姿态推进机构包括向后喷射提 供推进动力的霍尔推进器、侧向喷射提供姿态调整动力的气瓶组件。自展开太 阳能供电机构，包括周向分布在推进舱主体外表面的若干太阳能帆板、驱动太 阳能帆板轴向旋转的转向驱动机构。太阳能帆板展开，吸收太阳能，为推进舱 供电。转向驱动机构独立控制各太阳能帆板，使其朝向能够接收阳光面积最大 的方向。控制器控制气瓶组件中的后端气瓶的电磁阀通断，为霍尔推进器供气， 霍尔推进器将稀有气体氙气电离向后喷射，为返回器提供动力。同时控制器控 制后端气瓶的六个独立电磁阀通断，使返回器及时完成姿态调整。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明分离式返回器的立体结构示意图；
25.图2为本发明分离式返回器用姿态调整推进舱的主视结构示意图；
26.图3为图2的a-a剖视结构示意图；
27.图4为图2的b-b剖视结构示意图；
28.图5为图3的a处放大示意图；
29.图6为图3的b处放大示意图；
30.图7为太阳能帆板展开的结构示意图；
31.图8为图7的c处放大示意图。
32.图中符号说明：
33.1.推进舱；2.负载储存舱；3.推进舱主体；4.霍尔推进器；5.气瓶组件； 6.太阳能帆板；8.旋转轴；9.第一弹性件；10.转向驱动机构；11.铰接臂；12. 限位承托板；13.铰接块；14.连接凸块；15.铰接轴；16.帆板单元；17.第二弹 性件；18.铰接件；19.前端气瓶；20.后端气瓶；21.出气管；22.供气管。
具体实施方式
34.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示 或暗示
相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第 一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术 的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.现对本技术实施例提供的分离式返回器用姿态调整推进舱1进行说明。
37.请参阅图1，为分离式返回器的结构示意图。分离式返回器用姿态调整推 进舱1，用于通过解锁环机构与负载储存舱2连接，构成分离式返回器。推进 舱1为负载储存舱2提供推力，并完成姿态调整。
38.关于解锁环机构，非本技术的发明点，优选采用现有技术中的非火工分离 装置，如申请号为cn201610909284.5的中国专利已经公开的一种基于锁钩机构 联动的非火工分离装置，可作参考，在此不做赘述。
39.请参阅图2和图3，分离式返回器用姿态调整推进舱1，包括推进舱主体3、 姿态调整推进机构、自展开太阳能供电机构及控制器；自展开太阳能供电机构 吸收太阳能，并为姿态调整推进机构、控制器供电。其中，姿态推进机构位于 推进舱主体3内部，且包括向后喷射提供推进动力的霍尔推进器4、侧向喷射 提供姿态调整动力的气瓶组件5。
40.在其中一实施例中，自展开太阳能供电机构，包括若干太阳能帆板6、转 向驱动机构10。若干太阳能帆板6，周向分布在推进舱主体3外表面，且前端 通过展开驱动机构与推进舱主体3可转动连接。转向驱动机构10与展开驱动机 构连接，用于驱动太阳能帆板6轴向旋转。
41.请参阅图2、图3和图5，展开驱动机构包括铰接座、旋转轴8和第一弹性 件9。铰接座与太阳能帆板6前端铰接；旋转轴8一端与铰接座内端面连接， 另一端与转向驱动机构10的输出端连接，由转向驱动机构10带动旋转；第一 弹性件9设在铰接座与太阳能帆板6的铰接处，且两端部分别搭在靠近推进舱 主体3一侧的铰接座和太阳能帆板6上。在初始状态下，第一弹性件9处在压 缩状态，第一弹性件9为恢复自然状态，释放弹性势能，给太阳能帆板6施加 向外张开的推力，帮助太阳能帆板6完成打开动作。
42.为了支撑并对展开的太阳能帆板6进行限位，铰接座除了包括用于与太阳 能帆板6铰接的两个铰接臂11，还包括连接两个铰接臂11底部的限位承托板 12，限位承托板12外端突出两个铰接臂11。太阳能帆板6打开时，第一弹性 件9、限位承托板12分别位于其两侧，配合构成限位。
43.进一步地说明，为了方便与铰接座连接，太阳能帆板6的前端设有铰接块 13，铰接块13前端设有两个连接凸块14，两个连接凸块14与两个铰接臂11 通过铰接轴15可转动连接，前述的第一弹性件9即套设在铰接轴15上。具体 地，第一弹性件9可以是弹簧、弹性金属板成型件等可以提供弹性势能的结构。
44.在其中一实施例中，第一弹性件9选用扭簧，扭簧的两个扭臂设在靠近推 进舱主体3一侧的限位承托板12与太阳能帆板6之间。优选地，扭簧为180
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扭簧，且与太阳能帆板6之间的连接为固定连接，如图5所示。
45.请参阅图4，关于太阳能帆板6的数量设置，不做具体的限定。但是优选 地，太阳能帆板6至少有三个，相应地，推进舱主体3上与之对应部分的横截 面为三角形或多边形，且该部分的外径小于推进舱主体3上其他部分的外径。
46.除此之外，请参阅图3和图6，为了尽可能多的接收太阳光，每个太阳能 帆板6至少
由两个帆板单元16折叠而成，两个帆板单元16之间相互铰接，且 在铰接处设有第二弹性件17，第二弹性件17的两端部分别搭在两个帆板单元 16相对的端面上。
47.关于两个帆板单元16之间的铰接结构，两个帆板单元16相对的端面上凸 设有相互铰接的铰接件18，在两个帆板单元16以该铰接点为中心旋转展开后， 两个帆板单元16相邻的端面相抵(请参阅图8)，与第二弹性件17配合，形 成限位条件。具体地，第二弹性件17也可以是弹簧、弹性金属板成型件等可以 提供弹性势能的结构。
48.如此，太阳能帆板6原本处于折叠且竖直贴近推进舱主体3的状态。返回 器发射后，在真空状态下无空气阻力，第二弹性件17释放弹性势能，两个帆板 单元16在其作用下展开。同时，太阳能帆板6前端受第一弹性件9的作用，向 外旋转打开。并且在完全展开的状态下，受限位承托板12、第一弹性件9及第 二弹性件17的作用，能够确保太阳能帆板6状态(请参阅图7)不再变。
49.在其中一实施例中，太阳能帆板6表面设有光敏传感器，用于与控制器、 转向驱动机构10配合，将太阳能帆板6旋转相应角度，使其能用最大面积接收 太阳光。
50.在其中一实施例中，转向驱动机构10包括与若干太阳能帆板6一一对应的 若干驱动电机，用于使太阳能帆板6能够完成独立转动。
51.关于姿态调整推进机构，其中的霍尔推进器4，位于推进舱主体3尾部内 腔；气瓶组件5位于推进舱1中部内腔，且出气管21侧向伸出推进舱主体3。
52.进一步地，气瓶组件5为双联气瓶，包括前端气瓶19、后端气瓶20，前端 气瓶19设有若干出气管21，若干出气管21周向均匀的伸出推进舱主体3；后 端气瓶20通过供气管22与霍尔推进器4连通。并且，每个出气管21、供气管 22上均设有控制通断电磁阀。控制器单独控制每个出气管21上电磁阀的通断， 及时完成返回器所需的姿态调整；控制器控制供气管22上电磁阀的通断，为霍 尔推进器4供气。后端气瓶20装有高压氙气，霍尔推进器4将稀有气体氙气电 离向后喷射，为返回器提供动力。
53.具体地，在其中一实施例中，请参阅图4，太阳能帆板6设有三个，推进 舱主体3上与之对应部分的横截面为三角形，前端气瓶19的出气管21设有六 个，三个为一组，共分为两组，分别设置在前端气瓶19的前后两侧。并且，每 组的三个出气管21分布在三角形的三个顶点处。
54.在其中一实施例中，推进舱1内部还设有蓄电池，用于储存太阳能提供的 电，并供给推进舱1的各个部分。太阳能帆板6完全展开为蓄电池充电，蓄电 池为推进舱1供电。使霍尔推进器4完成降速动作配合气瓶组件5完成姿态调 整，完成返回器的快速降轨。
55.推进舱1提供动力将返回器由太空站所处轨道(高度约为400km)，降至 卡门线附近，开始进入大气层。此时，解锁环机构完成解锁动作，解锁负载储 存舱2与推进舱1，推进舱1任务结束。
56.本发明推进舱1设置有推进舱主体3、姿态调整推进机构、自展开太阳能 供电机构及控制器，姿态推进机构包括向后喷射提供推进动力的霍尔推进器4、 侧向喷射提供姿态调整动力的气瓶组件5。自展开太阳能供电机构，包括周向 分布在推进舱主体3外表面的若干太阳能帆板6、驱动太阳能帆板6轴向旋转 的转向驱动机构10。太阳能帆板6展开，吸收太阳能，为推进舱1供电。转向 驱动机构10独立控制各太阳能帆板6，使其朝向能够接收阳光面积最大的方向。 控制器控制气瓶组件5中的后端气瓶20的电磁阀通断，为霍尔推进器4供
气， 霍尔推进器4将稀有气体氙气电离向后喷射，为返回器提供动力。同时控制器 控制后端气瓶20的六个独立电磁阀通断，使返回器及时完成姿态调整。
57.本发明空间利用合理，在推进舱主体3外径不变的情况下，设置了自展开 太阳能供电机构、姿态调整推进机构，自展开太阳能供电机构以弹性势能为动 力驱动太阳帆板自展开，再通过限位固定。姿态调整推进机构提供了推进力、 姿态调整力，装置在能够满足小体积返回器需求的前提下，整体部件较少，降 低了成本，性价比高。
58.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申 请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种分离式返回器用姿态调整推进舱，包括推进舱主体；其特征在于：还包括姿态调整推进机构、自展开太阳能供电机构及与前两者连接的控制器；其中，所述姿态推进机构位于所述推进舱主体内部，且包括向后喷射提供推进动力的霍尔推进器、侧向喷射提供姿态调整动力的气瓶组件。2.如权利要求1所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述自展开太阳能供电机构，包括：若干太阳能帆板，周向分布在所述推进舱主体外表面，且前端通过展开驱动机构与所述推进舱主体可转动连接；转向驱动机构，与所述展开驱动机构连接，用于驱动所述太阳能帆板轴向旋转。3.如权利要求2所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述展开驱动机构包括：铰接座，与所述太阳能帆板前端铰接；旋转轴，一端与所述铰接座内端面连接，另一端与所述转向驱动机构的输出端连接；及第一弹性件，设在所述铰接座与太阳能帆板的铰接处，且两端部分别搭在靠近所述推进舱主体一侧的所述铰接座和所述太阳能帆板上。4.如权利要求3所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述铰接座包括：与所述太阳能帆板铰接的两个铰接臂，连接两个铰接臂底部的限位承托板，所述限位承托板外端突出两个所述铰接臂。5.如权利要求2所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述太阳能帆板至少有三个；所述推进舱主体上与之对应部分的横截面为三角形或多边形，且该部分的外径小于所述推进舱主体上其他部分的外径。6.如权利要求2所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：每个所述太阳能帆板至少由两个帆板单元折叠而成，两个所述帆板单元相对的端面凸设有相互铰接的铰接件，且在铰接处设有第二弹性件，所述第二弹性件的两端部分别搭在两个所述帆板单元相对的端面上。7.如权利要求2所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述太阳能帆板表面设有光敏传感器。8.如权利要求2所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述转向驱动机构包括与若干所述太阳能帆板一一对应的若干驱动电机。9.如权利要求1所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：所述气瓶组件包括前端气瓶、后端气瓶，所述前端气瓶设有若干所述出气管，若干所述出气管周向均匀的伸出所述推进舱主体；所述后端气瓶通过供气管与所述霍尔推进器连通。10.如权利要求9所述的分离式返回器用姿态调整推进舱，其特征在于：每个所述出气管、供气管上均设有控制通断的电磁阀，所述电磁阀与所述控制器连接。
技术总结
本申请提供了一种分离式返回器用姿态调整推进舱，其解决了现有技术缺少小体积、具有姿态调整能力的推进舱的技术问题；包括推进舱主体；还包括姿态调整推进机构、自展开太阳能供电机构及与前两者连接的控制器；其中，姿态推进机构位于推进舱主体内部，且包括向后喷射提供推进动力的霍尔推进器、侧向喷射提供姿态调整动力的气瓶组件。本申请广泛应用于航天返回器技术领域。回器技术领域。回器技术领域。
