[实用新型]通过插拔方式快速连接的立方星单元

说明书

本实用新型公开了一种通过插拔方式快速连接的立方星单元，其包括：若干立方星框架、立方星盖板和阳性接头，其中：立方星框架由12条长10cm的棱边搭建而成，每个面上都设置有阴性接口，立方星盖板安装于立方星框架的六个面上，阳性接头单独设置，两头的结构与立方星框架的阴性接口的结构相适应，可与阴性接口反复插拔，相邻的立方星框架通过阳性接头连接固定。本实用新型的有益之处在于：(1)阴性接口尺寸小，不存在凸出部分，不占用立方星有效载荷及空间，保留了立方星原有的基本属性；阳性接头结构简单、尺寸小、重量轻，具有标准化和模块化的特点，插拔操作容易，可快速将多个立方星连接到一起；(2)机械连接，无电磁干扰。

技术领域

本实用新型涉及一种立方星单元，具体涉及一种通过插拔方式快速连接的立方星单元，属于微纳卫星技术领域。

背景技术

立方星是国际上广泛用于大学开展航天科学研究与教育的一种小卫星，具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点，可应用于空间成像、通信、大气研究、生物学研究、新技术试验平台等方面，通过组网形成星座，可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测。

在国际标准中，立方星以1U(10cm×10cm×10cm立方体)为基本单元。

目前，国际上的立方星主要以2U、3U为主，但由于这些立方星体积小，能够开展的科学研究和应用任务受到限制较多，而完成特定的功能需要定制更大单元的立方星，所以这些2U、3U的立方星影响了执行任务的效率，并且提高了研制的成本。

所以，将立方星扩展至更大单元构型，并向高度模块化、即插即用方向发展，将突破其尺寸和功率的限制，有效缩短其研制周期，大幅降低其生产成本，同时可实现任务功能的灵活组装扩展与快速响应。

在国外，德国宇航中心(DLR)开展了IBOSS计划(Intelligent Building Blocksfor On-Orbit Satellite Servicing and Assembly)，该计划设计了一种嵌入立方星中心的智能连接装置，该智能连接装置的关键部分由散热结构、电机、电气连接单元、数据连接单元各机械连接单元组成。执行机构动作时，电机根据控制信号将机械连接单元螺旋推出，通过耦合实现两个立方星之间的机械连接；电气连接单元连接相邻的智能连接装置并传输电信号；数据连接单元固定在立方星表面的中央区域，可以在20mm的距离内以1GB/s全双工传输数据；散热结构实现相连后卫星组合体间传热。

IBOSS计划提出了立方星组合方案，设计多个立方星之间的机械连接接口，但存在以下不足：

(1)智能连接装置最小截面处的直径约为20cm，尺寸太大，不适用于立方星组装连接；

(2)智能连接装置部件多，重量大，降低了卫星的有效载荷；

(3)雌雄同体的机械连接接口结构复杂，增加了卫星的费用及潜在的故障风险；

(4)智能连接装置相关的硬件及算法开发难度大，费用高，一定程度上不适用于目前国际上大多立方星的研制工作。

在国内，中国专利CN106986050A《一种多立方星组合结构及其变化方法》，其所公开的立方星，参照图1，每个连接面上都设置有两个电磁铁(第一电磁铁1、第二电磁铁2)、两个永磁铁(第一永磁铁3、第二永磁铁4)和一个电信连接接口(电信连接接口5)，其中，电信连接接口5设置在每个连接面的中心处，第一电磁铁1和第二电磁铁2沿所在连接面的一个对角线设置，第一永磁铁3和第二永磁铁4沿另外一个对角线设置。该组合结构，通过立方星自身携带的永磁铁和电磁铁协同工作，来完成立方星间的锁定与解锁。但是，在立方星壳体内部安置电磁铁和永磁铁，会产生空间磁场，产生的空间磁场会对立方星中精密仪器的运行产生不利影响，影响立方星相关功能模块正常运行。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种无磁场干扰的、通过插拔方式快速连接的立方星单元。