CN105370713A - 一种微小卫星展开机构 - Google Patents

Abstract

一种微小卫星展开机构，涉及一种小型航天器设备展开领域，包括上基座、下基座和带状弹簧组件；上基座对称固定在下基座的上方，带状弹簧组件位于上基座与下基座之间的缝隙中，上基座和下基座之间配合的间隙分由三段圆弧组成，在对称放置时，上基座和下基座形成的缝隙用于安装带状弹簧组件，圆弧的弧度和带状弹簧组件的弧度一致，带状弹簧组件可以向正反两个方向弯曲，本发明提供一种微小卫星展开机构，该展开机构可以利用自身弯曲产生的应变能实现结构的自展开，在展开后依靠自身结构提供所需要的锁定力，达到自锁定状态，实现结构的空间自展开、自锁定运动。

Description

一种微小卫星展开机构

技术领域

本发明涉及一种小型航天器设备展开领域，特别是一种微小卫星展开机构。

背景技术

未来小型航天器，尤其是微小卫星，为适应天线、散热器、太阳能电池阵以及其他设备的展开，需要结构简单、可靠、超轻量构造、研制周期短的展开与锁定一体化的展开机构。

现有的铰链装置一般由驱动卷簧、轴承、锁定等部分组成，此外还需要配合联动装置同时使用，结构上较为复杂，此外铰链还包含了受载的主体结构，因此铰链整体重量大，不适用于微小卫星使用；铰链轴承的设计、锁定滑道，锁定弹簧的压紧力的设计和联动装置的调节等，都是影响铰链展开过程的关键因素，对铰链的展开可靠性产生影响；驱动弹簧的设计及加工过程复杂，表面另需要涂敷，驱动弹簧的质量直接影响铰链的展开性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种微小卫星展开机构，该展开机构可以利用自身弯曲产生的应变能实现结构的自展开，在展开后依靠自身结构提供所需要的锁定力，达到自锁定状态，实现结构的空间自展开、自锁定运动。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种微小卫星展开机构，包括上基座、下基座和带状弹簧组件；其中上基座的下端面和下基座的上端面均为波浪形状，上基座固定安装在下基座的上方，彼此突起部分与凹陷部分相互配合嵌入；带状弹簧组件的两端位于上基座与下基座相互配合的缝隙中。

在上述的一种微小卫星展开机构，带状弹簧组件包含n个带状弹簧，带状弹簧截面为弧线形状，每个带状弹簧的弧线形状一致。

在上述的一种微小卫星展开机构，带状弹簧组件中截面为凹形弧的带状弹簧安装在上基座与下基座相互配合的凹形缝隙中；截面为凸形弧的带状弹簧安装在上基座与下基座相互配合的凸形缝隙中，交替排列。

在上述的一种微小卫星展开机构，截面为凹形弧的带状弹簧和截面为凸形弧的带状弹簧间距为0.05-0.3mm。

在上述的一种微小卫星展开机构，所述的带状弹簧组件(3)每个带状弹簧为薄片结构，厚度为0.05-0.35mm。

在上述的一种微小卫星展开机构，n为不小于3的正整数。

在上述的一种微小卫星展开机构，带状弹簧组件两端与上基座、下基座的接触部分涂胶，每个带状弹簧组件的两端通过连接装置与基座固定。

在上述的一种微小卫星展开机构，带状弹簧组件采用高弹性材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明首次采用基座、下基座、带状弹簧组件的组合作为展开机构，带状弹簧利用利用自身弯曲产生的应变能实现结构的自展开，在展开后依靠自身结构提供所需要的锁定力，达到自锁定状态，实现结构的空间自展开、自锁定运动，加工过程简单、工艺可靠、表面无需涂敷，力学性能稳定，产品外观、尺寸和力学性能的一致性好，且批产质量稳定。

(2)本发明中带状弹簧组件采用了截面为圆弧形状的薄片结构，两端使用基座固定带状弹簧组件，展开过程中无摩擦，无润滑，无需驱动装置，提高了铰链展开的可靠性，减轻了铰链质量，实现了铰链利用自身形变产生的弹性能从而自展开的功能；

(3)本发明中相邻带状弹簧组件弯曲方向相反的固定在对应圆弧中，提高了结构的展开可靠性和锁定后的结构稳定性，实现了铰链展开和铰链锁定一体化的功能，提高了铰链展开的可靠性。

附图说明

图1为本发明微小卫星展开机构的组成结构图；

图2为本发明微小卫星展开机构带状弹簧组件示意图；

图3为本发明微小卫星展开机构弯曲180°示意图；

图4为本发明微小卫星展开机构弯曲90°示意图；

图5为本发明微小卫星展开机构展开状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为微小卫星展开机构的组成结构图，由图可知，微小卫星展开机构包括上基座1、下基座2和带状弹簧组件3；其中上基座1的下端面和下基座2的上端面均为波浪形状，上基座1固定安装在下基座2的上方，彼此突起部分与凹陷部分相互配合嵌入；带状弹簧组件3的两端位于上基座1与下基座2相互配合的缝隙中。

带状弹簧组件3包含n个带状弹簧，n为不小于3的正整数，本实施例中设置了3个带状弹簧，带状弹簧组件3中截面为凹形弧的带状弹簧安装在上基座1与下基座2相互配合的凹形缝隙中；截面为凸形弧的带状弹簧安装在上基座1与下基座2相互配合的凸形缝隙中，交替排列。

截面为凹形弧的带状弹簧和截面为凸形弧的带状弹簧间距为0.05-0.3mm。

带状弹簧组件3两端与上基座1、下基座2的接触部分涂胶，每个带状弹簧组件3的两端通过连接装置与基座固定。

如图2所示为微小卫星展开机构中带状弹簧组件示意图，由图可知，带状弹簧截面为弧线形状，每个带状弹簧的弧线形状一致。

所述的带状弹簧组件3每个带状弹簧为薄片结构，厚度为0.05-0.35mm。

带状弹簧组件3采用高弹性材料。

在上基座1和带状弹簧组件3上表面及下基座和带状弹簧组件3下表面接触的部分涂胶，以保证带状弹簧组件3在工作状态时不会窜动，每一带状弹簧组件3的两端使用螺钉将其与基座固定，保证带簧的安装精度，并保证带簧在工作中不发生扭转变形。

如图3所示为微小卫星展开机构弯曲180°示意图示意图，由图可知，在地面安装中，将带状弹簧组件3弯曲至相应的展开角度，带状弹簧组件3的弯曲角度最大为180°。展开机构一端固定安装，展开机构另一端和展开负载相连，并将展开负载在该位置锁定。此时，带状弹簧组件3为弯曲状态，带状弹簧组件3内积蓄应变能。

如图4所示为微小卫星展开机构中弯曲90°示意图，由图可知，在地面安装中，将带状弹簧组件3弯曲至相应的展开角度，弯曲90°时，展开机构一端固定安装，另一端和展开负载相连，并将展开负载在该位置锁定。此时，带状弹簧组件3为弯曲状态，带簧内积蓄应变能。

如图5所示为微小卫星展开机构展开状态的示意图，由图可知，在空间运行，负载解锁后，带状弹簧组件3在自身储备的能量的驱动下自行展开，释放积蓄的能量，并逐渐恢复平直状态，带动负载展开到位，直至3条带状弹簧组件3达水平状态，展开过程结束。

微小卫星展开机构的工作原理如下：将带状弹簧组件3弯曲，带状弹簧组件3在弯曲过程中屈曲，材料大变形，带状弹簧组件3内积聚了应变能，在所需的弯曲角度将带状弹簧组件3固定；在带状弹簧组件3的释放过程中，带状弹簧组件3应变能释放，从弯曲状态恢复带状弹簧组件3初始构型，带状弹簧组件3展开的同时带动其他负载展开，完成驱动展开的功能，在展开到位后，带状弹簧组件3的几何结构构型使得单片带状弹簧组件3的反向弯曲的临界弯矩远大于正向弯曲的临界弯矩，带状弹簧组件3利用自身结构锁定，保持较高刚度，完成锁定功能。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种微小卫星展开机构，其特征在于：包括上基座(1)、下基座(2)和带状弹簧组件(3)；其中上基座(1)的下端面和下基座(2)的上端面均为波浪形状，上基座(1)固定安装在下基座(2)的上方，彼此突起部分与凹陷部分相互配合嵌入；带状弹簧组件(3)的两端位于上基座(1)与下基座(2)相互配合的缝隙中。

2.根据权利要求1所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：带状弹簧组件(3)包含n个带状弹簧，带状弹簧截面为弧线形状，每个带状弹簧的弧线形状一致。

3.根据权利要求1或2所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：带状弹簧组件(3)中截面为凹形弧的带状弹簧安装在上基座(1)与下基座(2)相互配合的凹形缝隙中；截面为凸形弧的带状弹簧安装在上基座(1)与下基座(2)相互配合的凸形缝隙中，交替排列。

4.根据权利要求3所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：截面为凹形弧的带状弹簧和截面为凸形弧的带状弹簧间距为0.05-0.3mm。

5.根据权利要求2所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：所述的带状弹簧组件(3)每个带状弹簧为薄片结构，厚度为0.05-0.35mm。

6.根据权利要求2所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：n为不小于3的正整数。

7.根据权利要求1所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：带状弹簧组件(3)两端与上基座(1)、下基座(2)的接触部分涂胶，每个带状弹簧组件(3)的两端通过连接装置与基座固定。

8.根据权利要求1所述的一种微小卫星展开机构，其特征在于：带状弹簧组件(3)采用高弹性材料。