CN104908979A - 一种柔性太阳翼压紧释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性太阳翼压紧释放装置，该压紧释放装置主要由主动端、被动端与支撑件组成，被动件与活动板固定，被动件上的滚轮在主动端的楔形压紧轮内滚动，通过楔形压紧轮的高度差实现活动板向固定板运动，从而压紧柔性翼的缓冲材料产生压紧力。压紧到位后，楔形压紧轮运动轨迹为圆弧轨迹，被动端滚轮不会自动滑动而降低压紧力。太阳翼在轨展开前，本压紧释放装置主动运动释放，解除活动板与固定板之间的固定约束，使得活动板在展开机构的驱动下顺利展开。该装置能够重复压紧与释放柔性太阳翼，且结构简单，压紧可靠。此外，该柔性太阳翼与舱体之间由多个支撑点提供支撑力，多个锁紧点提供压紧力，因此本压紧释放装置的承载能力高。

Description

一种柔性太阳翼压紧释放装置

技术领域

本发明涉及一种压紧释放装置，特别涉及一种柔性太阳翼压紧释放装置。

背景技术

太阳翼作为航天器空间电源的一种主要形式，现阶段技术成熟的刚性与半刚性太阳翼由于收拢体积、质量等限制，已不能满足大型航天器的任务与能源需求，因此柔性太阳翼收拢体积小、质量轻、输出功率大等特点，已成为空间大型太阳翼的主要研制方向。

由于受到发射包络与力学载荷条件、变轨力学载荷与返回力学载荷等影响，柔性太阳翼在发射工况、变轨工况与返回工况下需压紧在舱体上；柔性太阳翼在轨展开前需解除其与舱体的固定约束，因此柔性太阳翼的可重复压紧与释放技术为柔性太阳翼的一项重要技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性太阳翼压紧释放装置，以解决现有的柔性太阳翼压紧释放装置不能重复进行压紧释放以及结构复杂的问题

为实现上述目的，本发明提供了一种柔性太阳翼压紧释放装置，该装置连接柔性太阳翼及舱体，包括主动端、被动端及支撑件；

所述柔性太阳翼包括柔性翼、固定板及活动板，所述柔性翼由所述固定板及活动板夹在中间；

所述支撑件一端连接所述舱体，一端连接柔性太阳翼的固定板；

所述被动端包括被动件、滚轮及旋转轴，所述被动件的一端穿过所述固定板、柔性翼及活动板，并与活动板连接，另一端与所述旋转轴连接，所述滚轮与所述旋转轴转动连接；

所述主动端包括楔形压紧轮及驱动机构，所述楔形压紧轮固定在所述驱动机构的输出轴上；

压紧或释放柔性太阳翼时，所述驱动机构驱动楔形压紧轮旋转，所述滚轮在所述楔形压紧轮的工作面上滚动，工作面上具有楔形高度差，该高度差使得滚轮相对于主动端做直线的靠近或远离运动，从而带动活动板相对于固定板作压紧或释放运动。

较佳地，压紧到位后的楔形压紧轮的运动轨迹为圆弧型，以确保滚轮不会自动滑动。

较佳地，所述支撑件包括n个子支撑件，n为整数且n≥3，所有子支撑件均为一端连接所述舱体，一端连接固定板。

较佳地，所述被动端包括若干组子被动端，每组子被动端均包括所述被动件、滚轮及旋转轴；各组子被动端中的被动件在不同位置穿过所述固定板、柔性翼及活动板，并与活动板连接；所述主动端包括与所述子被动端同等数量的若干子主动端，每组子主动端包括所述楔形压紧轮及驱动机构；每组子被动端均与一组子主动端配合工作。

较佳地，每组子主动端的楔形压紧轮包括楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ，相应地，每组子被动端的滚轮包括滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ；所述被动件的另一端与所述旋转轴的中部连接，所述旋转轴的两端分别与所述滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ转动连接；压紧或释放柔性太阳翼时，所述楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ同步旋转，同时使得所述滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ分别在所述楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ的工作面上滚动。

较佳地，主动端的楔形压紧轮的旋转中心线与被动端的滚轮的旋转中心线位于同一平面内。

本发明提供的柔性太阳翼压紧释放装置具有以下技术效果：

1. 能够重复压紧与释放柔性太阳翼。柔性太阳翼在发射工况、在轨收拢工况与返回工况下，由本压紧释放装置压紧在舱体上，克服发射、变轨与返回带来的各种力学载荷，保护柔性太阳翼不被破坏。太阳翼在轨展开前，本压紧释放装置主动运动释放，解除活动板与固定板之间的固定约束，使得活动板在展开机构的驱动下顺利展开；

2. 结构简单，压紧可靠。本压紧释放装置主要由主动端、被动端与支撑件组成，被动件与活动板固定，被动件上的滚轮在主动端的楔形压紧轮内滚动，通过楔形压紧轮的高度差实现活动板向固定板运动，从而压紧柔性翼的缓冲材料产生压紧力。压紧到位后，楔形压紧轮运动轨迹为圆弧轨迹，被动端滚轮不会自动滑动而降低压紧力。

3. 承载能力高。该柔性太阳翼与舱体之间由多个支撑点提供支撑力，多个锁紧点（被动件与活动板连接的点）提供压紧力。其中多个支撑点与固定板接触，多个锁紧点与活动板固定，固定板与活动板为主要承载结构，因此本压紧释放装置的承载能力高。

附图说明

图1为本发明优选实施例的柔性太阳翼压紧释放装置总体布局图；

图2为本发明优选实施例的柔性太阳翼压紧释放装置主动端与被动端的结构示意图；

图3为本发明优选实施例的柔性太阳翼压紧释放装置的压紧状态示意图；

图4为本发明优选实施例的柔性太阳翼压紧释放装置释放状态示意图。

标号说明：1—舱体；2—固定板；3—柔性翼；4—活动板；5—支撑件Ⅰ；6—支撑件Ⅱ；7—支撑件Ⅲ；8—被动件Ⅰ；9—被动件Ⅱ；10—驱动机构；11—楔形压紧轮Ⅰ；12—楔形压紧轮Ⅱ； 13—滚轮；14—旋转轴。

具体实施方式

为更好地说明本发明，兹以一优选实施例，并配合附图对本发明作详细说明，具体如下：

如图1所示，本实施例所提供的柔性太阳翼压紧释放装置连接柔性太阳翼及舱体，该装置包括固定板2、活动板4、支撑件Ⅰ5、支撑件Ⅱ6、支撑件Ⅲ7、被动件Ⅰ8、被动件Ⅱ9、驱动机构10、楔形压紧轮Ⅰ11、楔形压紧轮Ⅱ12、滚轮13、旋转轴14。

上述柔性太阳翼压紧释放装置由柔性太阳翼、主动端、被动端与支撑件组成。其中柔性太阳翼由柔性翼3、固定板2与活动板4组成；主动端由楔形压紧轮Ⅰ11、楔形压紧轮Ⅱ12与驱动机构10组成；被动端由被动件Ⅰ8、被动件Ⅱ9、滚轮13与旋转轴14组成；支撑件由支撑件Ⅰ5、支撑件Ⅱ6与支撑件Ⅲ7组成。

柔性太阳翼在展开时，固定板2保持不动，活动板4在展开机构的驱动下远离固定板2，并带动柔性翼3展开。太阳翼压紧在舱体1上由3个支撑点与2个压紧点完成，其中2个压紧点分布在柔性太阳翼的两端，确保压紧时太阳翼两端受力均衡；3个支撑点成三角形分布，确保固定板2停靠与压紧在舱体1上的姿态稳定。

上述压紧点包括主动端与被动端，其中主动端固定在舱体1上，由驱动机构10、楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ12组成；被动端与太阳翼的活动板4固定，由被动件Ⅰ8、被动件Ⅱ9、滚轮13与旋转轴14组成。上述支撑件包括支撑件Ⅰ5、支撑件Ⅱ 6与支撑件Ⅲ 7，3个支撑件与舱体1连接并固定，其工作面与太阳翼的固定板2连接，连接形式与接触面积可根据太阳翼压紧时支撑点处的结构形式与受力情况确定。

如图2所示，主动端由楔形压紧轮Ⅰ11、楔形压紧轮Ⅱ 12与驱动机构10组成，楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12固定在驱动机构10的输出轴上，由驱动机构10驱动同步运动。楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12呈对称设计，二者楔形面高度差保持一致。被动端分为两组，由被动件Ⅰ8或被动件Ⅱ9、滚轮13与旋转轴14组成，被动件Ⅰ8或被动件Ⅱ9末端均安装有旋转轴14，旋转轴14的两侧分别与2个滚轮13配合连接，2个滚轮13相对于被动件Ⅰ8或被动件Ⅱ9对称安装，且相对旋转轴14自转。其中，滚轮13的轴承可根据压紧载荷选用滚针轴承。

此外，主动端楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的旋转中心线与被动端滚轮13旋转中心线位于同一平面内。太阳翼压紧或释放时，主动端驱动机构10驱动楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12旋转，被动端滚轮13在主动端的楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的工作面上滚动，楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的楔形高度差实现活动板4相对于固定板2做直线的靠近或远离运动，从而压紧或释放柔性翼3的缓冲材料，产生或消除压紧力。压紧到位后楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的的运动轨迹为圆弧轨道，确保被动端的滚轮不会自动滑动而降低压紧力。

如图3所示，当柔性太阳翼处于收拢状态时，柔性翼3夹持在固定板2与活动板4之间，固定板2由支撑件Ⅰ5、支撑件Ⅱ 6与支撑件Ⅲ 7支撑在舱体1上。驱动机构10驱动楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12逆时针旋转，被动端的2个滚轮13在楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的工作面滚动，2个楔形压紧轮工作面高度差转化为被动端的直线移动。压紧释放装置被动端带动活动板4向固定板2做直线的靠近运动，压紧柔性翼3的缓冲材料产生压紧力。当压紧力达到预定目标值时，楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12工作面变为圆弧面，滚轮13在圆弧工作面滚动一定行程后完成压紧。

如图4所示，在柔性太阳翼展开前需首先解除活动板4与固定板2的固定约束，其中，固定板2由支撑件Ⅰ5、支撑件Ⅱ 6与支撑件Ⅲ 7支撑在舱体1上。驱动机构10驱动楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12顺时针旋转，被动端的2个滚轮13在楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12的工作面滚动，待滚轮13与楔形压紧轮Ⅰ11与楔形压紧轮Ⅱ 12工作面完全脱离。活动板4在柔性翼3的缓冲材料弹性力的作用下向远离固定板2的方向做直线运动。活动板4与固定板2之间约束完全解除后，柔性太阳翼即可在展开机构的驱动下完成展开。

因此本实施例提供的压紧释放装置可在发射工况、变轨工况与返回工况下压紧柔性太阳翼，柔性太阳翼展开前解除其与舱体的固定约束。

综上，本实施例提供的柔性太阳翼压紧释放装置可实现重复压紧柔性太阳翼功能、重复释放柔性太阳翼功能。具有压紧释放可重复、结构简单、压紧可靠、承载能力高等特点。应当理解，上述实施例仅为本发明提供的优选实施例，其中，主动端与被动端配合构成的压紧点不仅限于2点，在其他情况下，可根据需要酌情增加或减少，同理，支撑件中所构成的支撑点，也可以酌情增加或减少，各部分部件在可以完成本发明所实现的技术效果的情况下，本发明并不以上述实施例为限。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种柔性太阳翼压紧释放装置，该装置连接柔性太阳翼及舱体，其特征在于，包括主动端、被动端及支撑件；

所述柔性太阳翼包括柔性翼、固定板及活动板，所述柔性翼由所述固定板及活动板夹在中间；

所述支撑件一端连接所述舱体，一端连接柔性太阳翼的固定板；

所述被动端包括被动件、滚轮及旋转轴，所述被动件的一端穿过所述固定板、柔性翼及活动板，并与活动板连接，另一端与所述旋转轴连接，所述滚轮与所述旋转轴转动连接；

所述主动端包括楔形压紧轮及驱动机构，所述楔形压紧轮固定在所述驱动机构的输出轴上；

压紧或释放柔性太阳翼时，所述驱动机构驱动楔形压紧轮旋转，所述滚轮在所述楔形压紧轮的工作面上滚动，工作面上具有楔形高度差，该高度差使得滚轮相对于主动端做直线的靠近或远离运动，从而带动活动板相对于固定板作压紧或释放运动。

2.根据权利要求1所述的柔性太阳翼压紧释放装置，其特征在于，压紧到位后的楔形压紧轮的运动轨迹为圆弧型，以确保滚轮不会自动滑动。

3.根据权利要求1所述的柔性太阳翼压紧释放装置，其特征在于，所述支撑件包括n个子支撑件，n为整数且n≥3，所有子支撑件均为一端连接所述舱体，一端连接固定板。

4.根据权利要求1所述的柔性太阳翼压紧释放装置，其特征在于，所述被动端包括若干组子被动端，每组子被动端均包括所述被动件、滚轮及旋转轴；各组子被动端中的被动件在不同位置穿过所述固定板、柔性翼及活动板，并与活动板连接；所述主动端包括与所述子被动端同等数量的若干子主动端，每组子主动端包括所述楔形压紧轮及驱动机构；每组子被动端均与一组子主动端配合工作。

5.根据权利要求4所述的柔性太阳翼压紧释放装置，其特征在于，每组子主动端的楔形压紧轮包括楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ，相应地，每组子被动端的滚轮包括滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ；所述被动件的另一端与所述旋转轴的中部连接，所述旋转轴的两端分别与所述滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ转动连接；压紧或释放柔性太阳翼时，所述楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ同步旋转，同时使得所述滚轮Ⅰ及滚轮Ⅱ分别在所述楔形压紧轮Ⅰ及楔形压紧轮Ⅱ的工作面上滚动。

6.根据权利要求1所述的柔性太阳翼压紧释放装置，其特征在于，主动端的楔形压紧轮的旋转中心线与被动端的滚轮的旋转中心线位于同一平面内。