CN104108476A - 一种卫星用多功能太阳翼 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星用多功能太阳翼，包括肩滚转关节、肩俯仰关节、若干肘俯仰关节和若干太阳翼板，肩滚转关节连接在卫星上，肩滚转关节与肩俯仰关节连接，若干太阳翼板依次通过肘俯仰关节连接以形成太阳翼板带，太阳翼板带的一端与肩俯仰关节连接，肩滚转关节能驱动太阳翼板带转动，肩俯仰关节和肘俯仰关节能驱动太阳翼板带折起和打开。与现有技术相比，本发明将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼板集成设计，具备电力供应、主动展开和对日定向的功能，解决了传统的太阳翼与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高。

Description

一种卫星用多功能太阳翼

技术领域

本发明涉及卫星载荷的技术领域，特别涉及一种卫星用多功能太阳翼。

背景技术

随着航天技术的快速发展，轻量化与集成化逐渐成为卫星载荷技术的发展趋势。目前，传统的卫星对日定向驱动机构与太阳翼本体之间均独立设计、独立安装，造成太阳翼与驱动机构之间接口复杂，重量大，不利于轻小型化，且太阳翼多采用被动机构展开，展开可靠性差。在视频监控技术方面，在卫星上安装视频监控设备已成为一个发展潮流，国外如加拿大、日本及欧洲均在空间机械臂上安装了相机以实现对空间站舱体的巡视检查，国内在火箭、卫星上也逐渐安装视频监控设备，且呈现出微小化的趋势。在卫星上安装微小型视频监控设备可应用在卫星的日常监控、试验观察上，也可用于卫星的故障诊断、非合作卫星侦查。监控相机多直接安装在卫星表面，不能移动，只能对一定范围内的情况进行视频监控，若要实现多点监控，则必须安装多个监控相机。太阳翼是几乎所有卫星都必须具备的载荷，设计一种能够实现主动展开、对日定向及大范围视频监控等多种功能的太阳翼，对实现推动卫星载荷的轻小型化与功能集成化，降低发射成本，提升卫星性能，具有重大意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种卫星用多功能太阳翼，以解决传统的卫星对日定向驱动机构与太阳翼本体之间均独立设计、独立安装，造成太阳翼与驱动机构之间接口复杂，重量大，不利于轻小型化，且太阳翼多采用被动机构展开，展开可靠性差的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种卫星用多功能太阳翼，包括肩滚转关节、肩俯仰关节、若干肘俯仰关节和若干太阳翼板，所述肩滚转关节连接在卫星上，所述肩滚转关节与所述肩俯仰关节连接，所述若干太阳翼板依次通过所述肘俯仰关节连接以形成太阳翼板带，所述太阳翼板带的一端与所述肩俯仰关节连接，所述肩滚转关节能驱动所述太阳翼板带转动，所述肩俯仰关节和所述肘俯仰关节能驱动所述太阳翼板带折起和打开。本发明将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼板集成设计，具备电力供应、主动展开和对日定向的功能，解决了传统的太阳翼与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高。

在本发明优选的实施例中，所述肩滚转关节包括肩滚转驱动电机、肩滚转电机法兰和肩滚转输出轴，所述肩滚转驱动电机的外壳与所述肩滚转电机法兰通过螺钉固定连接，所述肩滚转驱动电机的输出轴可带动所述肩滚转输出轴转动，所述肩滚转驱动电机的外壳通过固定法兰连接在卫星的侧板上。肩滚转关节具有一个滚转自由度，在肩滚转驱动电机的驱动下肩滚转输出轴可绕肩滚转轴旋转。

在本发明优选的实施例中，所述肩俯仰关节包括太阳翼连接件、肩俯仰关节外壳、肩俯仰驱动电机、肩俯仰电机法兰和肩俯仰输出壳体，所述肩俯仰驱动电机的外壳与所述肩俯仰电机法兰通过螺钉固定连接，所述肩俯仰关节外壳与所述肩俯仰电机法兰固定连接，所述肩俯仰输出壳体与所述肩俯仰驱动电机的输出轴连接，所述太阳翼连接件与肩俯仰输出壳体连接，所述肩滚转输出轴与所述肩俯仰关节外壳连接。所述肩俯仰关节具有一个俯仰自由度，在肩俯仰驱动电机的驱动下可带动太阳翼连接件绕肩俯仰轴转动。太阳翼板通过螺钉与太阳翼连接件固定连接。

在本发明优选的实施例中，所述肘俯仰关节包括肘关节外壳、肘关节电机法兰、肘关节驱动电机、肘关节输出轴、第一太阳翼连接件和第二太阳翼连接件，所述肘关节驱动电机的外壳分别与所述肘关节电机法兰和所述肘关节外壳固定连接，所述肘关节驱动电机的输出轴与所述肘关节输出轴连接，所述第一太阳翼连接件与所述肘关节输出轴固定连接，所述第二太阳翼连接件与所述肘关节外壳固定连接。所述肘俯仰关节具有一个自由度，在肘关节驱动电机的驱动下肘关节输出轴可绕肘俯仰轴转动。

在本发明优选的实施例中，还包括腕滚转关节和腕俯仰关节，所述腕滚转关节和所述腕俯仰关节连接，所述太阳翼板带的另一端与所述腕滚转关节连接，所述腕俯仰关节上设有监控设备，所述腕滚转关节能驱动所述监控设备转动，所述腕俯仰关节能驱动所述监控设备相对于所述太阳翼板带折起和打开。所述监控设备包括视频监控相机。

在本发明优选的实施例中，所述腕滚转关节包括腕滚转驱动电机、腕滚转电机法兰和腕滚转输出轴，所述腕滚转驱动电机的外壳与所述腕滚转电机法兰连接，所述腕滚转输出轴与所述腕滚转驱动电机的输出轴连接，所述腕滚转电机法兰与所述太阳翼板带连接。所述腕滚转关节具有一个滚转自由度，在腕滚转驱动电机的驱动下，腕滚转输出轴可绕腕滚转轴旋转。

在本发明优选的实施例中，所述腕俯仰关节包括腕俯仰驱动电机、腕俯仰输出轴、监控设备连接件、腕俯仰关节外壳和腕俯仰电机法兰，所述腕俯仰驱动电机的外壳分别与所述腕俯仰电机法兰和所述腕俯仰关节外壳固定连接，所述腕俯仰驱动电机的输出轴与腕俯仰输出轴连接，所述监控设备连接件与所述腕俯仰输出轴固定连接，所述腕滚转输出轴与所述腕俯仰关节外壳连接。所述腕俯仰关节具有一个俯仰自由度，在腕俯仰驱动电机的驱动下腕俯仰输出轴可绕腕俯仰轴旋转。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼板集成设计，具备电力供应、主动展开和对日定向的功能，解决了传统的太阳翼板与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高；

2、本发明卫星多功能太阳翼还能实现大范围视频监控功能。

附图说明

图1为本发明的多功能太阳翼的结构示意图；

图2为本发明的多功能太阳翼收拢状态的示意图；

图3为本发明的多功能太阳翼主动展开过程的示意图；

图4为本发明的多功能太阳翼视频监控过程的示意图；

图5为本发明的多功能太阳翼的肩滚转关节和肩俯仰关节的结构示意图；

图6为本发明的多功能太阳翼的肘俯仰关节的结构示意图；

图7为本发明的多功能太阳翼的腕滚转关节和腕俯仰关节的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要针对现有的卫星对日定向驱动机构与太阳翼本体之间均独立设计、独立安装，造成太阳翼与驱动机构之间接口复杂，重量大，不利于轻小型化，且太阳翼多采用被动机构展开，展开可靠性差的缺陷，对多功能太阳翼的结构进行了重新设计，主要将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼集成设计，具备电力供应、主动展开、对日定向的功能，解决了传统的太阳翼与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高。

以下结合本发明的优选实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

请参阅图1、2，本发明的卫星用多功能太阳翼，包括肩滚转关节1、肩俯仰关节2、若干肘俯仰关节3、若干太阳翼板7、腕滚转关节5和腕俯仰关节6，肩滚转关节1固定连接在卫星4上，肩滚转关节1与肩俯仰关节2连接，若干太阳翼板7依次通过肘俯仰关节3连接以形成太阳翼板带，太阳翼板带的一端与肩俯仰关节2连接，另一端与腕滚转关节5连接，腕滚转关节5和腕俯仰关节6连接，腕俯仰关节6上设有视频监控相机，肩滚转关节1能驱动太阳翼板带转动，肩俯仰关节2和肘俯仰关节3能驱动太阳翼板带折起和打开；腕滚转关节5能驱动视频监控相机转动，腕俯仰关节6能驱动视频监控相机相对于太阳翼板带折起和打开。本发明将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼板集成设计，具备电力供应、主动展开、对日定向和大范围视频监控的功能，解决了传统的太阳翼与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高。

请参阅图2、5，在本发明优选的实施例中，肩滚转关节1包括肩滚转驱动电机11、肩滚转电机法兰12和肩滚转输出轴13，肩滚转驱动电机11的外壳与肩滚转电机法兰12通过螺钉固定连接，肩滚转驱动电机11的输出轴可带动肩滚转输出轴13转动，肩滚转驱动电机11的外壳通过固定法兰14连接在卫星4的侧板41上。肩滚转关节1具有一个滚转自由度，在肩滚转驱动电机11的驱动下肩滚转输出轴13可绕肩滚转轴16旋转。

请参阅图5，在本发明优选的实施例中，肩俯仰关节2包括太阳翼连接件21、肩俯仰关节外壳22、肩俯仰驱动电机25、肩俯仰电机法兰24和肩俯仰输出壳体23，肩俯仰驱动电机25的外壳与肩俯仰电机法兰24通过螺钉固定连接，肩俯仰关节外壳22与肩俯仰电机法兰24固定连接，肩俯仰输出壳体23与肩俯仰驱动电机25的输出轴连接，太阳翼连接件21与肩俯仰输出壳体23固定连接，肩滚转输出轴13通过肩关节连接件15与肩俯仰关节外壳22连接。肩俯仰关节2具有一个俯仰自由度，在肩俯仰驱动电机25的驱动下可带动太阳翼连接件21绕肩俯仰轴26转动。太阳翼板7通过螺钉与太阳翼连接件21固定连接。

请参阅图6，在本发明优选的实施例中，肘俯仰关节3包括肘关节外壳37、肘关节电机法兰33、肘关节驱动电机35、肘关节输出轴34、第一太阳翼连接件36和第二太阳翼连接件32，肘关节驱动电机35的外壳分别与肘关节电机法兰33和肘关节外壳37固定连接，肘关节驱动电机35的输出轴与肘关节输出轴34连接，第一太阳翼连接件36与肘关节输出轴34固定连接，第二太阳翼连接件32与肘关节外壳37固定连接。肘俯仰关节3具有一个自由度，在肘关节驱动电机35的驱动下肘关节输出轴34可绕肘俯仰轴31转动。

请参阅图7，在本发明优选的实施例中，腕滚转关节5包括腕滚转驱动电机51、腕滚转电机法兰53和腕滚转输出轴54，腕滚转驱动电机51的外壳与腕滚转电机法兰53连接，腕滚转输出轴54与腕滚转驱动电机51的输出轴连接，腕滚转电机法兰53通过连接件56与太阳翼板连接。腕滚转关节5具有一个滚转自由度，在腕滚转驱动电机51的驱动下，腕滚转输出轴54可绕腕滚转轴52旋转。

请参阅图7，在本发明优选的实施例中，腕俯仰关节6包括腕俯仰驱动电机64、腕俯仰输出轴63、监控设备连接件62、腕俯仰关节外壳66和腕俯仰电机法兰67，腕俯仰驱动电机64的外壳分别与腕俯仰电机法兰67和腕俯仰关节外壳66固定连接，腕俯仰驱动电机64的输出轴与腕俯仰输出轴63连接，监控设备连接件62与腕俯仰输出轴63固定连接，腕滚转输出轴54通过腕关节连接件55与腕俯仰关节外壳66连接。腕俯仰关节6具有一个俯仰自由度，在腕俯仰驱动电机64的驱动下腕俯仰输出轴63可绕腕俯仰轴65旋转。视频监控相机61固定设置在监控设备连接件62上。

实施例2

在本实施例中，本发明的卫星用多功能太阳翼只包括实施例1中的肩滚转关节、肩俯仰关节、若干肘俯仰关节和若干太阳翼板，肩滚转关节连接在卫星上，肩滚转关节与和肩俯仰关节连接，若干太阳翼板依次通过肘俯仰关节连接以形成太阳翼板带，太阳翼板带的一端与肩俯仰关节连接，肩滚转关节能驱动太阳翼板带转动，肩俯仰关节和肘俯仰关节能驱动太阳翼板带折起和打开。本发明将对日定向驱动机构、展开机构和太阳翼板集成设计，具备电力供应、主动展开和对日定向的功能，解决了传统太阳翼板与对日定向驱动机构独立设计造成的质量大、集成度低的问题，有效的实现了载荷轻小型化，提高了功能集成度，且展开可靠性高。

发射时，肩滚转关节1、肩俯仰关节2、肘俯仰关节3、腕滚转关节5和腕俯仰关节6旋转适当角度使太阳翼板收拢，并通过压紧释放机构42、43压紧在卫星4侧板41上，如图2所示。发射入轨后，通过肩俯仰关节2和肘俯仰关节3的旋转，实现主动展开，如图3所示。通过肩滚转关节1及肩俯仰关节2旋转后实现太阳翼板对日定向，通过各关节的旋转，可使视频监控相机61对准星体表面和外部目标，实现视频监控功能，如图4所示。

当太阳翼板完成展开，需要对星体其他表面进行视频监控时，首先肩滚转关节1在肩滚转驱动电机11的驱动下绕肩滚转轴16转动90°，其次肩俯仰关节2首先在肩俯仰驱动电机25的驱动下绕肩俯仰轴26旋转90°，最后肘俯仰关节3在肘俯仰驱动电机35的驱动下绕肘俯仰轴31旋转90°，使视频监控相机61对准待监控表面进行视频监控。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种卫星用多功能太阳翼，其特征在于，包括肩滚转关节、肩俯仰关节、若干肘俯仰关节和若干太阳翼板，所述肩滚转关节连接在卫星上，所述肩滚转关节与所述肩俯仰关节连接，所述若干太阳翼板依次通过所述肘俯仰关节连接以形成太阳翼板带，所述太阳翼板带的一端与所述肩俯仰关节连接，所述肩滚转关节能驱动所述太阳翼板带转动，所述肩俯仰关节和所述肘俯仰关节能驱动所述太阳翼板带折起和打开。

2.如权利要求1所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，所述肩滚转关节包括肩滚转驱动电机、肩滚转电机法兰和肩滚转输出轴，所述肩滚转驱动电机的外壳与所述肩滚转电机法兰固定连接，所述肩滚转驱动电机的输出轴可带动所述肩滚转输出轴转动，所述肩滚转驱动电机的外壳通过固定法兰连接在卫星上。

3.如权利要求2所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，所述肩俯仰关节包括太阳翼连接件、肩俯仰关节外壳、肩俯仰驱动电机、肩俯仰电机法兰和肩俯仰输出壳体，所述肩俯仰驱动电机的外壳与所述肩俯仰电机法兰固定连接，所述肩俯仰关节外壳与所述肩俯仰电机法兰固定连接，所述肩俯仰输出壳体与所述肩俯仰驱动电机的输出轴连接，所述太阳翼连接件与肩俯仰输出壳体连接，所述肩滚转输出轴与所述肩俯仰关节外壳连接。

4.如权利要求1所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，所述肘俯仰关节包括肘关节外壳、肘关节电机法兰、肘关节驱动电机、肘关节输出轴、第一太阳翼连接件和第二太阳翼连接件，所述肘关节驱动电机的外壳分别与所述肘关节电机法兰和所述肘关节外壳固定连接，所述肘关节驱动电机的输出轴与所述肘关节输出轴连接，所述第一太阳翼连接件与所述肘关节输出轴固定连接，所述第二太阳翼连接件与所述肘关节外壳固定连接。

5.如权利要求1所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，还包括腕滚转关节和腕俯仰关节，所述腕滚转关节和所述腕俯仰关节连接，所述太阳翼板带的另一端与所述腕滚转关节连接，所述腕俯仰关节上设有监控设备，所述腕滚转关节能驱动所述监控设备转动，所述腕俯仰关节能驱动所述监控设备相对于所述太阳翼板带折起和打开。

6.如权利要求5所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，所述腕滚转关节包括腕滚转驱动电机、腕滚转电机法兰和腕滚转输出轴，所述腕滚转驱动电机的外壳与所述腕滚转电机法兰连接，所述腕滚转输出轴与所述腕滚转驱动电机的输出轴连接，所述腕滚转电机法兰与所述太阳翼板带连接。

7.如权利要求6所述的卫星用多功能太阳翼，其特征在于，所述腕俯仰关节包括腕俯仰驱动电机、腕俯仰输出轴、监控设备连接件、腕俯仰关节外壳和腕俯仰电机法兰，所述腕俯仰驱动电机的外壳分别与所述腕俯仰电机法兰和所述腕俯仰关节外壳固定连接，所述腕俯仰驱动电机的输出轴与腕俯仰输出轴连接，所述监控设备连接件与所述腕俯仰输出轴固定连接，所述腕滚转输出轴与所述腕俯仰关节外壳连接。