CN102582851A - 形成卫星的装备有太阳能发电机的天线的可展开结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可装备卫星的可展开结构领域。本发明涉及一种由形成装备有太阳能发电机的天线的面板构成的可展开结构。所述可展开结构(32)包括：一组天线面板(151-157)，每个天线面板都具有基本上矩形的有用表面，所述天线面板在彼此平行的第一侧上彼此邻接，至少一个光电太阳能面板(331-334)，每个光电太阳能面板在垂直于所述第一侧的所述天线面板的第二侧上邻接天线面板(151，157)，第一铰接系统(16)，所述铰接系统(16)中的每一个都能使天线面板(151，157)相对于邻近的天线面板绕着基本上平行于所述天线面板的第一侧的轴枢转，第二铰接系统(19)，第二铰接系统(19)用于每个光电太阳能面板(331-334)，所述铰接系统(19)中的每一个都能使光电太阳能面板(331-334)相对于其邻接的天线面板(151-157)绕着基本上平行于所述天线面板的第二侧的轴进行枢转。

Description

形成卫星的装备有太阳能发电机的天线的可展开结构
技术领域
本发明属于可装备卫星的可展开结构领域。本发明涉及一种由面板构成的可展开结构，所述面板可形成装备有太阳能发电机的天线。
背景技术
明显地，卫星用作雷达系统。为了这个目的，在操作配置中，卫星包括采用平板形式的雷达天线。所述平板通常具有一定尺寸，以致于它在操作配置中不能放置在用于将卫星送入轨道的运载火箭的整流罩下面。因此，通常由所谓的可展开结构形成雷达天线。这种结构包含彼此铰接的一组天线面板，用这种方式以使其能够采用运载的装载配置，其中所述面板彼此堆叠，并且在所述卫星处于轨道之后，能够通过采用操作配置来展开所述天线面板，并且所述天线面板形成平板。为了更加精确，在装载配置中，所述天线面板堆叠在所述卫星主体两个相对表面的每一侧上。所述面板铰接到在所述主体第三表面上固定的中心天线面板。卫星还需要电能源，通常由包括太阳能面板的太阳能发电机提供。就能量而言，任务变得日益“昂贵”，它们需要越来越大的太阳能面板。然而，对于雷达天线的堆叠配置和操作配置两者来说，太阳能面板尺寸的增大出现了问题。实际上，所述卫星的主体形成平行六面体形状的整体体积，其中，在堆叠配置中将所述天线面板堆叠在平行六面体形状的整体体积的两个表面上，所述两个表面比固定中心天线面板的第三表面宽很多。因此，相对地限制了在与所述第三表面相对的表面上装载太阳能面板的可用体积。在操作配置中，展开所述太阳能面板，并且使其离开所述卫星的主体。因此，存在天线面板和太阳能面板彼此遮挡的风险。所述太阳能面板容易干扰雷达天线的操作。
发明内容
明显地，本发明的一个目的是通过使卫星包括由可展开结构形成的天线和相对大的太阳能面板而改善上述不足，让其不存在天线和太阳能面板的相互遮挡。为了这个目的，本发明由可装备卫星的可展开结构构成，所述可展开结构包括：
一组天线面板，每个天线面板都具有基本上矩形的有用表面，所述天线面板在彼此平行的第一侧上彼此邻接，
至少一个光电太阳能面板，每个光电太阳能面板在垂直于所述第一侧的第二天线面板的第二侧上邻接天线面板，
第一铰接系统，所述铰接系统中的每一个都能使天线面板相对于邻近的天线面板绕着基本上平行于所述天线面板的第一侧的轴枢转，
第二铰接系统，所述第二铰接系统用于每个光电太阳能面板，所述铰接系统中的每一个都能使光电太阳能面板相对于其邻接的所述天线面板绕着基本上平行于所述天线面板的第二侧的轴枢转。
明显地，本发明具有以下优点：可以为天线面板和太阳能面板提供相同的堆叠、展开和铰接系统。
附图说明
通过阅读参照附图给出的以下说明书，将更好地理解本发明并且其他优点就变得显而易见，其中：
图1A和1B分别以透视图和横截面的方式示意性地显示了在装载配置中安装有包括雷达天线的运载火箭整流罩；
图2以透视图的方式示意性地示出了在操作配置中来自图1A和1B的装备有雷达天线的卫星；
图3A，3B和3C分别以正面图、纵截面和横截面图的方式示意性地示出了在装载配置中安装有包括本发明的示例性的可展开结构的卫星的运载火箭整流罩；
图4以透视图的方式示意性地示出了在操作配置中包括来自图3A，3B和3C的可展开结构的卫星；
图5A，5B，5C和5D示意性地示出了使可展开结构的两个面板彼此相铰接的示例性铰接系统；
图6A，6B，6C，6D和6E示出了来自图3A，3B，3C和4的可展开结构的示例性展开运动；
图7以透视图的方式示意性示出了在操作配置中包括本发明另一个示例性可展开结构的卫星。
具体实施方式
图1A和1B分别以透视图和横截面图示意性地示出了在装载配置中安装有包括雷达天线的运载火箭整流罩。运载火箭整流罩10包括空心圆柱部分11和圆锥部分12。卫星13安装在空心圆柱部分11中。卫星13包括平行六面体的整体形状的主体14。主体14具有适合于接收可展开结构的四个外侧面14A，14B，14C和14D。在这里，卫星13装备有可展开天线15，所述天线15由通过铰接系统16彼此铰接的一组天线面板151-157形成。天线面板151-157具有基本上矩形的形状。第一天线面板154固定到主体14的表面14A。表面14A和相对表面14C的宽度小于表面14B和14D的宽度。天线面板154，或直接地，卫星13通过铰接系统16连接到两个其他天线面板153和155。天线面板153和155通过铰接系统16分别连接到天线面板152和连接到天线面板156。天线面板152和156通过铰接系统16连接到天线面板151和157。在图1A和1B示出的装载配置中，天线面板151-153在一面以及天线面板155-157在另一面被彼此平行地堆叠。相对于天线面板154折叠天线面板151-153，使得天线面板153施加压力于主体14的表面14D上。相对于天线面板154折叠天线面板155-157，使得天线面板155施加压力于主体14的表面14B上。卫星13还装备有包括光电太阳能面板17的太阳能发电机，光电太阳能面板17通过延伸臂18连接到表面14C。天线面板151-157必须能够形成相对延伸的天线表面。由于这个原因，它们堆叠在较宽的表面14B和14D上。因此，太阳能面板17的可用体积很小。因此，太阳能面板17可能只难以具有大的尺寸。
图2以透视图的方式示意性地示出了在操作配置中(也被称为运行配置)装备有可展开天线15的卫星13。在这个配置中，天线面板154在两个相对侧上邻接天线面板153和155。以类似方式，一面的天线面板151和152以及另一面的天线面板156和157分别逐次地邻接153和155，用这种方式以使其形成基本上平面的且连续的矩形的全体有用表面。太阳能面板17通过延伸臂18离开主体14。在卫星13的某些配置中，相对于天线15和太阳能面板17的方向，以及太阳的相对位置，太阳能面板17易于形成太阳和天线15之间的隔板。由于天线15遭受热塑性变形，因而降低了天线15的操作。
图3A，3B和3C分别以正面图、纵截面和横截面图的方式示意性地示出了在装载配置中安装有包括本发明示例性可展开结构的卫星的运载火箭整流罩。本发明的卫星31和参照图1A，1B和2描述的卫星13的本质区别在于，卫星31装备有包括形成可展开天线15的天线面板151-157和太阳能面板331-334两者的可展开结构32。装备卫星31的可展开天线15基本上与装备卫星13的相同。第一天线面板154固定在主体14的表面14A上。天线面板151-153在一面以及天线面板155-157在另一面通过铰接系统16逐次连接到天线面板154的两侧。天线面板151-153和155-157可以固定在卫星13的主体14上，或者可以固定在天线面板154上。在图3A，3B和3C示出的装载配置中，天线面板151-153在一面以及天线面板155-157在另一面彼此平行地堆叠。相对于天线面板154折叠天线面板151-153，使得天线面板153施加压力于主体14的表面14D上。相对于天线面板154折叠天线面板155-157，使得天线面板155施加压力于主体14的表面14B上。可展开结构32还包括四个太阳能面板331-334。太阳能面板331和332通过铰接系统19连接到天线面板151。太阳能面板333和334通过铰接系统19连接到天线面板157。在图3A，3B和3C示出的装载配置中，天线面板151-153与太阳能面板331和332彼此平行地堆叠，天线面板153施加压力于主体14的表面14D，并且太阳能面板332形成面板堆叠的最外层。天线面板155-157与太阳能面板333和334彼此平行地堆叠，天线面板155施加压力于主体14的表面14B，并且太阳能面板334形成面板堆叠的最外层。这个位置能使它们在卫星13轨道的第一阶段中打开，从而给所述卫星供给电能。这个种局部打开确保航天器的生存，并且由于展开的结构尺寸小，因而在位置入轨期间便于对航天器进行控制。太阳能面板331-334的宽度可能稍微短于天线面板151-157的宽度，用这种方式以使其符合运载火箭整流罩10的空心圆柱部分11的可用空间。
图4以透视图的方式示意性地示出了在操作配置中装备有可展开结构32的卫星31。在这个配置中，天线面板151-157在它们较宽的侧上逐次邻接，用这种方式以使其形成基本上平面且连续的矩形整体有用的表面15A。太阳能面板331和332在天线面板151的每一侧上展开。天线面板151在其较窄侧之一上邻接太阳能面板331较窄侧之一，并且在其较窄侧之一的相对侧上邻接太阳能面板332较窄侧之一。以类似的方式，太阳能面板333和334在天线面板157的每一侧上展开。天线面板157在其较窄侧之一上邻接太阳能面板333较窄侧之一，并且在其较窄侧之一的相对侧上邻接太阳能面板334较窄侧之一。太阳能面板331-334不需要在与可展开天线15的有用表面15A相同的平面上展开。它们每个都可以与所述天线面板的有用表面呈一定角度，用这种方式以使其朝向太阳辐射。
为了能够从装载配置进行到操作配置，可展开结构32包括铰接系统16和19。这些铰接系统16和19在结构上可以与在天线面板151-157之间的连接器以及在天线面板151、157和太阳能面板331-334之间的连接器相同。同样，它们也可以不同，通常作为可展开结构适合于用两种不同的垂直方向展开时的情形。在专利FR2635077中可以明显地得到铰接系统19的一个示例。每个铰接系统16或19都必须能够使一个面板相对于另一个面板绕着基本上平行于这些面板的有用表面的轴枢转。在不同天线面板151-157之间的铰接系统16的转动轴基本上彼此平行，并且平行于天线面板151-157的较宽侧。在天线面板151，157和太阳能面板331-334之间的铰接系统19的转动轴基本上平行于上述面板的较窄侧。
图5A-5D示出了将两个面板彼此连接的铰接系统的一个示例。在此考虑作为在天线面板151和天线面板152之间的铰接系统16的示例。图5A示出了在与所述装载配置对应的位置中的铰接系统。图5B和5C示出了天线面板151和152相对彼此展开的位置中的铰接系统16。图5D示出了在与所述操作配置对应的位置中的铰接系统16，其中，天线面板151和152正在被展开。铰接系统16包括第一部分161，在其上安装天线面板151，第二部分162，在其上安装天线面板152，以及第三部分163。第二部分162连接到第一部分161以绕着第一轴164枢转。第三部分163连接到第一部分161以绕着基本上平行于第一轴164的第二轴165枢转。第二部分162包括适合于施加压力于在与所述操作配置对应的位置中的第一部分161的支撑表面167的止挡166，如图5D所示。一旦到达了与操作配置对应的位置，止挡166和支撑表面167就能够限制第一部分161和第二部分162之间转动运动。第三部分163包括适合于施加压力于在与所述操作配置对应的位置中的第二部分162的支撑表面169的止回止挡(non-return stop)168。一旦到达了展开位置，止回止挡168和支撑表面169就能够防止第一部分161和第二部分162之间朝向装载位置的转动运动。因此，铰接系统16具有转动引导功能和面板锁定功能这两种功能。同样，它们也可以具有在于将面板从装载配置驱动到操作配置的驱动功能。例如，由螺旋弹簧提供驱动扭矩。由已知现有技术的点火装置可以触发所述面板的展开。
图6A-6E示出了图3A，3B，3C和4所示可展开结构的展开运动的实例。图6A示出了处于可展开结构32展开的第一步骤中的卫星31。在这个步骤中，展开天线面板151和157。驱动它们分别相对于天线面板152和156绕着基本上平行于天线面板152和156的较宽侧的两个轴转动。太阳能面板331-334连接到天线面板151和157，同样驱动它们绕着这些轴转动。天线面板152，153，155和156保持靠着卫星31的主体14的表面14B和14D的堆叠。图6B示出了在可展开结构32展开的第二步骤中的卫星31。当天线面板151和157到达它们与天线15的操作配置对应的位置时开始所述第二步骤。然后，天线面板151和157与天线面板154形成平面。在所述第二步骤中，展开太阳能面板332和334。驱动它们分别相对于天线面板151和157绕着基本上平行于天线面板151和157的较窄侧的两个轴转动。天线面板152，153，155和156保持靠着主体14堆叠。展开太阳能面板332和334，直到它们到达操作配置中所需的位置。然后，在第三步骤中展开太阳能面板331和333。可以通过锁定打开天线面板151和157的铰接系统16来控制太阳能面板331和333。驱动太阳能面板331和333分别相对于天线面板151和157绕着基本上平行于天线面板151和157的较窄侧的两个轴转动。展开太阳能面板331和333，直到它们到达操作配置中所需的位置。在图6C中示出了这个位置。图6D示出了在可展开结构32展开的第四步骤中的卫星31。在这个步骤中，展开那些还没有展开的天线面板。在这里，驱动天线面板152，153，155和156同时相对于天线面板151，154和157绕着基本上平行于这些天线面板的较宽侧的轴转动。还驱动一面的天线面板152和153以及另一面的天线面板155和156相对于彼此绕着基本上平行于这些面板的较宽侧的两个轴转动。展开天线面板152，153，155和156，直到它们到达它们与图6E中所示的操作配置对应的位置。
可展开结构32的展开运动可以与参照图6A-6E描述的展开运动不同。在这里，在结束展开天线面板151和157之前，可以触发天线面板152-153和155-157以及太阳能面板331-334的展开。
可展开结构32可以包括比图3A，3B，3C和4中所示的太阳能面板更多数量的太阳能面板。图7以透视图的方式示意性地示出了在操作配置中装备有包括12个太阳能面板的本发明的实例的可展开结构72的卫星71。相对于卫星31的可展开结构32，可展开结构72包括在每个太阳能面板331-334的每一侧上的附加太阳能面板。换句话说，每个太阳能面板包含连接到天线面板151或157之一的主太阳能面板和连接到主太阳能面板331-334的辅助太阳能面板341-348。主太阳能面板331在其较长侧之一上邻接第一辅助太阳能面板341，并且在其相对侧上邻接第二辅助太阳能面板342。因此，太阳能面板331，341和342形成基本上矩形的有用表面。在不机械地连接到这个太阳能面板的条件下，太阳能面板342在其较窄侧上邻接天线面板152。以类似的方式，主太阳能面板332，333和334中的每一个在它们较长侧上都分别邻接第一辅助太阳能面板343，345和347，以及第二辅助太阳能面板344，346和348。通过与将天线面板151-157彼此连接的铰接系统以及将天线面板151，157连接到主太阳能面板331-334的铰接系统相同的铰接系统，可以将太阳能面板331-334和341-348连接在一起。每个铰接系统都能使辅助太阳能面板341-348相对于主太阳能面板331-334绕着平行于所述太阳能面板较长侧的轴进行枢转。将所述太阳能面板彼此铰接，而不是将它们单独与天线面板铰接的优点是可以通过单个铰接系统，即在主太阳能面板331，332，333或334以及天线面板151或157之间的单个铰接系统，就可确定所有太阳能面板的方向。与必须将太阳能面板只构造在固定的位置相比，在太阳能面板之间的铰链系统要简单的多，也就是说，对应于所述面板在同一平面上的操作配置。在装载配置中，可以平行于辅助太阳能面板341-348所连接到的主太阳能面板331-334来折叠辅助太阳能面板341-348。因而，可展开结构72的展开则包括由驱动辅助太阳能面板341-348相对于主太阳能面板331-334绕着基本上平行于这些太阳能面板较宽侧的轴转动组成的附加步骤。可以通过锁定打开主太阳能面板331-334的铰接系统19来控制太阳能面板341-348的打开。同样，在装载配置中可以平均地排列主太阳能面板331-334和辅助太阳能面板341-348，用这种方式以能够使其通过仅展开天线面板151和157就能够供给电能。当然，本发明的可展开结构可以包括连接到任意天线面板或任意太阳能面板的任意数量的太阳能面板。

Claims (6)

1.一种能够装备卫星(71)的可展开结构，其特征在于，所述可展开结构包括：
一组天线面板(151-157)，每个天线面板都具有基本上矩形的有用表面，所述天线面板在彼此平行的第一侧上彼此邻接，
至少一个光电太阳能面板(331-334)，每个光电太阳能面板都具有基本上矩形的有用表面，并且在所述天线面板的第二侧上邻接天线面板(151，157)，所述第二侧垂直于所述第一侧，
第一铰接系统(16)，所述铰接系统(16)中的每一个都能使天线面板(151，157)相对于邻近的天线面板绕着基本上平行于所述天线面板的第一侧的轴枢转，
第二铰接系统(19)，所述第二铰接系统(19)用于每个光电太阳能面板(331-334)，所述铰接系统(19)中的每一个都能使光电太阳能面板(331-334)相对于其邻接的天线面板(151-157)绕着基本上平行于所述天线面板的所述第二侧的轴枢转，
包括主光电太阳能面板(331-334)和至少一个辅助太阳能面板(341-348)的至少一个光电太阳能面板，所述主太阳能面板(331-334)邻接相关的所述天线面板(151-157)，每个辅助光电太阳能面板(341-348)在与所述主光电太阳能面板(331-334)和相关的所述天线面板(151-157)相邻接的一侧相垂直的一侧之一上邻接所述主光电太阳能面板(331-334)，所述可展开结构(72)进一步包括用于每个辅助光电太阳能面板(341-348)的第三铰接系统(16)，所述铰接系统中的每一个都能使所述辅助光电太阳能面板(341-348)相对于所述主光电太阳能面板(331-334)绕着基本上平行于它们邻接的一侧上的轴枢转。
2.根据权利要求1所述的可展开结构，其特征在于，
包括主光电太阳能面板(331-334)和至少一个辅光电太阳能面板(341-348)的至少一个光电太阳能面板进一步包括至少一个第三级光电太阳能面板，每个第三级光电太阳能面板在与所述主和辅助太阳能面板彼此邻接的一侧相平行的一侧上邻接辅助光电太阳能面板(341-348)或其他第三级光电太阳能面板，所述可展开结构(72)进一步包括用于每个第三级光电太阳能面板的第三铰接系统(16)，所述铰接系统中的每一个都能使所述第三级光电太阳能面板相对于其邻接的所述光电太阳能面板绕着基本上平行于所述主和辅助光电太阳能面板(341-348)和第三级光电太阳能面板彼此邻接的一侧上的轴枢转。
3.根据权利要求1和2中的任意一项所述的可展开结构，其特征在于，其配置成，使得在装载配置中，天线面板(151-153，155-157)和所述太阳能面板(331-334，341-348)彼此平行地堆叠，并且使得在操作配置中，所述天线面板(151-157)形成基本上平面的且连续的全体有用表面(15A)，并且每个太阳能面板(331-334，341-348)形成基本上平面的且连续的局部有用表面。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的可展开结构，其特征在于，
所述天线面板之一(154)适合于固定到所述卫星(31，71)的主体(14)的第一表面(14A)上，第一子组的天线面板(151-153)和邻接所述第一子组的天线面板之一的所述光电太阳能面板(331，332)适合于靠着所述主体(14)的第二表面(14D)堆叠，第二子组的天线面板(155-157)和邻接所述第二子组的天线面板之一的所述光电太阳能面板(333，334)适合于靠着所述主体(14)的第三表面(14C)堆叠，所述主体(14)的所述第二和第三表面(14C，14D)基本上垂直于所述主体(14)的第一表面(14A)。
5.根据权利要求4所述的可展开结构，其特征在于，
所述第一子组的天线面板(151-153)和邻接所述第一子组的天线面板之一的所述光电太阳能面板(331，332)都适合于以所述光电太阳能面板(331，332)之一形成面板堆叠最外层的方式进行堆叠，所述第二子组的天线面板(155-157)和邻接所述第二子组的天线面板之一的所述光电太阳能面板(333，334)都适合于以所述光电太阳能面板(333，334)之一形成面板堆叠最外层的方式进行堆叠。
6.根据权利要求5所述的可展开结构，其特征在于，
形成面板堆叠最外层的所述光电太阳能面板(331-334)适合于以它们的有用表面朝外的方式进行堆叠。
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