CN102826236A - 一种卫星 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星，包括卫星主体和安装于卫星主体上的太阳能装置。太阳能装置包括第一太阳能帆板和第二太阳能帆板。第一太阳能帆板具有第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边相邻，第一太阳能帆板通过第一侧边可转动地铰接于卫星主体的侧面。第二太阳能帆板的一侧边可转动地铰接于第一太阳能帆板的第二侧边。太阳能装置具有折叠状态和展开状态。根据本发明的卫星以简单的太阳能帆板折叠和展开方式，实现了卫星太阳能帆板有效受照面积的扩展，较好地提高了太阳能装置对卫星的电力供给。

Description

一种卫星

技术领域

本发明涉及一种航天器，具体涉及一种卫星，特别是涉及一种低轨道的微小卫星。

背景技术

微小卫星一般指质量不大于100kg的轻量化、小型化和高功能密度的小卫星，以其成本低廉、研制周期短和技术创新等特点受到国际航天界近十几年来的高度重视，各国争相研制和发射了数十甚至上百颗微小卫星。

微小卫星在轨道工作需要电能作为驱动力，而目前航天器电能的产生大多依靠贴有光电池的太阳能帆板获取电能。受限于微小卫星的体积和复杂程度，这个量级的微小卫星无法安装带有旋转驱动机构和导电滑环的转动式帆板，大多直接采用在卫星主体的表面直接布贴太阳能电池片的方法，或者采用侧板折叠太阳能帆板的直接展开方式。常见的微小卫星构型和太阳能电池贴装方式参见文献《现代小卫星技术与应用》（余金培、杨根庆、梁旭文，上海科学普及出版社，2004.3）。

对于运行于500km以下的低轨道微小卫星，在轨运行过程中，受到太阳光的照射主要来自于水平线之上，特别是天顶方向较多。主要原因是由于轨道高度低，卫星下方的地球遮挡太阳光线较多。以空间站轨道350km为例，该轨道高度的微纳卫星地平锥半角约78°，即太阳在水平面之下仅3分钟就被地球遮挡。这里，卫星在轨道中面对地球的卫星主体的表面称为对地面，面对天顶方向的卫星主体的表面称为对天面，卫星主体的其他表面称为侧面。一般来说，对地面与对天面相反。

由此可知，低轨道航天器（例如微小卫星）的主要光照方向为当地水平面之上（上方及侧上方）。为了获取更多的电能，微小卫星设计应增加对天面的太阳能电池的面积。目前，微小卫星传统的太阳能电池片布贴方式为体装式，即，在卫星主体的表面直接布贴太阳能电池片。其中，最有效的太阳能电池阵为布贴在对天面的太阳能电池，其次为侧面的太阳能电池，同样面积的侧面太阳能电池一轨中获取的电功率约相当于对天面的一半。受限于微小卫星尺寸及卫星对天面安装的单机等其他装置，布贴在卫星主体的对天面上的太阳能电池很难获得较大面积。从而限制了其能为卫星所提供的电能。而提供电能的限制极大制约了微小卫星可以支持载荷的使用能力和卫星的实用化水平。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种卫星，该卫星能够获得较大的太阳能电池的面积，从而提高了对卫星提供电能的能力，并且提高了卫星支持载荷的使用能力和卫星的实用化水平。

本发明提供一种卫星，包括卫星主体和安装于卫星主体上的太阳能装置，其特征在于，太阳能装置包括：第一太阳能帆板，第一太阳能帆板具有第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边相邻，第一太阳能帆板通过第一侧边可转动地铰接于卫星主体的侧面；和第二太阳能帆板，第二太阳能帆板的一侧边可转动地铰接于第一太阳能帆板的第二侧边；太阳能装置具有折叠状态和展开状态。

较佳地，在太阳能装置的折叠状态下，第一太阳能帆板和第二太阳能帆板叠合于卫星主体的侧面，通过火工品将折叠的第一太阳能帆板和第二太阳能帆板锁定于卫星主体的侧面。

较佳地，在太阳能装置的折叠状态下，第二太阳能帆板的受光面朝向卫星主体的外侧。

较佳地，在太阳能装置的展开状态下，第一太阳能帆板和第二太阳能帆板从卫星主体的侧面展开，第一太阳能帆板和第二太阳能帆板的受光面位于同一侧。

较佳地，第一太阳能帆板的第一侧边可转动地铰接于靠近卫星主体的侧面与卫星主体的对地面的交界处，第一太阳能帆板可通过第一扭簧铰链从卫星主体的侧面相对于卫星主体的侧面转动小于等于90度。

较佳地，第一太阳能帆板可通过第一扭簧铰链从卫星主体的侧面相对于卫星主体的侧面转动90度。

较佳地，第二太阳能帆板的一侧边通过第二扭簧铰链铰接于第一太阳能帆板的第二侧边，第二太阳能帆板可通过第二扭簧铰链从第一太阳能帆板相对于第一太阳能帆板转动大于等于90度，小于等于180度。

较佳地，第二太阳能帆板可通过第二扭簧铰链从第一太阳能帆板相对于第一太阳能帆板转动180度。

较佳地，卫星主体具有四个侧面，在卫星主体的四个侧面分别安装太阳能装置的第一太阳能帆板和第二太阳能帆板，在太阳能装置的展开状态下，分别安装于卫星主体的相邻两侧面的太阳能装置的第二太阳能帆板之间不重叠。

较佳地，卫星主体的侧面和/或对天面设置有太阳能电池板，太阳能电池板的受光面朝向所述卫星主体的外侧。

根据本发明的卫星以简单的太阳能帆板折叠和展开方式，实现了卫星太阳能帆板有效受照面积的扩展，较好地提高了太阳能装置对卫星的电力供给。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于折叠状态；

图2是根据本发明的第一实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于展开状态；

图3是根据本发明的第二实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于折叠状态；

图4是根据本发明的第二实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于展开状态。

具体实施方式

下面结合附图1-4描述本发明的实施例。需要说明的是，本发明并不限于下文描述的实施例。在图1-4中，出于整洁与清楚的目的，对于相同的部件或者部位省略了其附图标记，并且不会造成本领域的技术人员对本发明的理解的困难。

<第一实施例>

图1-2显示了根据本发明的第一实施例的卫星1，卫星1分别处于折叠状态和展开状态。图1是根据本发明的第一实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于折叠状态。图2是根据本发明的第一实施例的卫星的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于展开状态。

如图1-2所示，卫星1包括卫星主体2和安装于卫星主体2上的太阳能装置3。卫星主体2为矩形体框架结构，并且包括容纳在其内部的空间的各种功能模块，例如，通讯模块等。太阳能装置3包括第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32。

进一步地说，如图1和2所示，第一太阳能帆板31具有第一侧边311和第二侧边312。第一侧边311和第二侧边312相邻，第一太阳能帆板31通过第一侧边311可转动地铰接于卫星主体2的侧面23。更具体地说，如图2所示，第一太阳能帆板31的第一侧边311通过第一扭簧铰链5铰接于卫星主体2的侧面23。第二太阳能帆板32的一侧边可转动地铰接于第一太阳能帆板31的第二侧边312。第二太阳能帆板32的一侧边通过第二扭簧铰链6铰接于第一太阳能帆板31的第二侧边312。卫星主体2的四个侧面23都安装有太阳能装置3的第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32。

如图1-2所示，卫星1的太阳能装置3具有如图1所示的折叠状态和如图2所示的展开状态。在太阳能装置3的折叠状态下，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32叠合于卫星主体2的侧面，通过火工品4将折叠的第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32锁定于卫星主体2的侧面23。

进一步地说，如图1所示，在太阳能装置3的折叠状态下，第二太阳能帆板32的受光面朝向卫星主体2的外侧。也就是说，第二太阳能帆板32的受光面朝向能够接收太阳光的一侧。如此，在太阳能装置3的折叠状态下，也可以确保四个侧面的第二太阳能帆板32电池片对外，在受光照情况下可以提供电能。在折叠状态下，当第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32锁定于卫星主体2的侧面23时，分别铰接于相邻卫星主体2的两个侧面的两个第一太阳能帆板31和两个第二太阳能帆板32的铰接边彼此不相对。

进一步地说，如图2所示，在太阳能装置3的展开状态下，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32从卫星主体2的侧面23展开，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32的受光面位于同一侧。如图2所示，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32的受光面与卫星主体2的对天面21的朝向相同。在展开状态下，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32形成为环绕卫星主体2的太阳能帆板环。

进一步地说，第一太阳能帆板31可通过第一扭簧铰链5从卫星主体2的侧面23相对于卫星主体的侧面转动小于等于90度。更好地，第一太阳能帆板31可通过第一扭簧铰链5从卫星主体2的侧面23相对于卫星主体2的侧面23转动90度。

进一步地说，第二太阳能帆板32可通过第二扭簧铰链6从第一太阳能帆板31相对于第一太阳能帆板31转动大于等于90度，小于等于180度。更好地，第二太阳能帆板32可通过第二扭簧铰链6从第一太阳能帆板31相对于第一太阳能帆板31转动180度。

进一步地说，卫星主体2具有四个侧面23，在卫星主体2的四个侧面23分别安装太阳能装置3的第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32，在太阳能装置3的展开状态下，分别安装于卫星主体2的相邻两侧面23的太阳能装置3的第二太阳能帆板32之间不重叠。

进一步地说，如图2所示，第一太阳能帆板31的第一侧边311可转动地铰接于靠近卫星主体2的侧面23与卫星主体2的对地面22的交界处。

下面，描述卫星1的太阳能装置3的安装。

首先，将第一太阳能帆板31的第一侧边311通过第一扭簧铰链5装配到卫星主体2的侧面23。接着，将第二太阳能帆板32的一侧边通过第二扭簧铰链6铰接于第一太阳能帆板31的第二侧边312。

下面，描述卫星1的太阳能装置3的折叠。

对于已经安装于卫星主体2的太阳能装置3，在需要将其折叠时，首先，将第二太阳能帆板32通过外力作用克服第二扭簧铰链6的扭力使得将第二太阳能帆板32的背面叠合于第一太阳能帆板31的背面。接着，通过外力作用克服第二扭簧铰链6的扭力使得第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32叠合于卫星主体2的侧面23。然后通过火工品4将叠合于卫星主体2的侧面23的第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32锁定于卫星主体2的侧面23。

下面，描述卫星1的太阳能装置3的展开。

首先火工品4爆炸，解除对叠合于卫星主体2的侧面23的太阳能装置3的第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32的锁定，第一太阳能帆板31和第二太阳能帆板32分别在第一扭簧铰链5和6的扭力的作用下展开呈图2所示的展开状态。

<第二实施例>

下面参照图3-4，描述根据本发明的第二实施例。图3是根据本发明的第二实施例的卫星10的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于折叠状态。图4是根据本发明的第二实施例的卫星10的示意性的立体图，其中，太阳能装置处于展开状态。对于根据本发明的第二实施例的卫星10与本发明的第一实施例的卫星1相同的部件，在附图中给予相同的标记。

参照图3和4，可以看出，与根据本发明的第一实施例的卫星1不同的是，在根据本发明的第二实施例的卫星10中，在卫星主体2的侧面23和对天面21设置有太阳能电池板7。太阳能电池板7的受光面朝向所述卫星主体的外侧。显然，本领域的技术人员可以根据需要只在卫星主体2的侧面23或对天面21设置太阳能电池板7。也可以只在卫星主体2的四个侧面23中的若干个设置太阳能电池板7。

以上结合附图描述了本发明的卫星的实施例。本领域的技术人员可以知道，本发明并不限于上述实施例，他们可以在本发明的精神的基础上对本发明进行改进和变化。因此，本发明的保护范围以所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种卫星，包括卫星主体和安装于所述卫星主体上的太阳能装置，其特征在于，所述太阳能装置包括：

第一太阳能帆板，所述第一太阳能帆板具有第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和第二侧边相邻，所述第一太阳能帆板通过第一侧边可转动地铰接于所述卫星主体的侧面；和

第二太阳能帆板，所述第二太阳能帆板的一侧边可转动地铰接于所述第一太阳能帆板的第二侧边；

所述太阳能装置具有折叠状态和展开状态。

2.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

在所述太阳能装置的折叠状态下，所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板叠合于所述卫星主体的侧面，通过火工品将折叠的所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板锁定于所述卫星主体的侧面。

3.如权利要求2所述的卫星，其特征在于，

在所述太阳能装置的折叠状态下，所述第二太阳能帆板的受光面朝向所述卫星主体的外侧。

4.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

在所述太阳能装置的展开状态下，所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板从所述卫星主体的侧面展开，所述第一太阳能帆板和第二太阳能帆板的受光面位于同一侧。

5.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

所述第一太阳能帆板的第一侧边可转动地铰接于靠近所述卫星主体的侧面与所述卫星主体的对地面的交界处；所述第一太阳能帆板通过第一扭簧铰链从所述卫星主体的侧面相对于所述卫星主体的侧面转动小于等于90度。

6.如权利要求5所述的卫星，其特征在于，

所述第一太阳能帆板通过第一扭簧铰链从所述卫星主体的侧面相对于所述卫星主体的侧面转动90度。

7.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

所述第二太阳能帆板的一侧边通过第二扭簧铰链铰接于所述第一太阳能帆板的第二侧边，所述第二太阳能帆板通过第二扭簧铰链从所述第一太阳能帆板相对于所述第一太阳能帆板转动大于等于90度，小于等于180度。

8.如权利要求7所述的卫星，其特征在于，

所述第二太阳能帆板通过第二扭簧铰链从所述第一太阳能帆板相对于所述第一太阳能帆板转动180度。

9.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

所述卫星主体具有四个侧面，在所述卫星主体的四个侧面分别安装所述太阳能装置的所述第一太阳能帆板和所述第二太阳能帆板，在所述太阳能装置的展开状态下，分别安装于所述卫星主体的相邻两侧面的所述太阳能装置的所述第二太阳能帆板之间不重叠。

10.如权利要求1所述的卫星，其特征在于，

所述卫星主体的侧面和/或对天面设置有太阳能电池板，太阳能电池板的受光面朝向所述卫星主体的外侧。

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