CN105501468B - 一种空间站柔性太阳翼展开机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间站柔性太阳翼展开机构。刚性太阳电池阵的质量限制成为突出问题。本发明包括底部收藏箱、贮藏筒体、贮藏筒盖、伸展臂展开机构、顶部收藏箱、三棱柱伸展臂、翼面和翼面张紧机构；三棱柱伸展臂的底部三角架与贮藏筒体内的凸台固接，顶部三角架与桶盖固接；顶部收藏箱与贮藏筒盖固接，底部收藏箱与贮藏筒体固接；伸展臂展开机构固定于贮藏筒体底部，控制伸展臂匀速展开；翼面张紧机构固定于顶部收藏箱内，保证展开过程中对太阳翼的拉力，在展开后对太阳翼张紧，保持一定刚度。本发明的太阳翼质量小，翼面以及伸展臂折叠时所占用的体积小，伸展臂展开后可实现可靠锁定。
Description
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种空间站柔性太阳翼展开机构。
背景技术
太阳电池阵是航天器的主要供电装置，目前广泛使用的太阳电池阵是刚性基板的折叠式太阳电池阵，亦称为太阳翼。因航天器对电力的需求远远超过了普通卫星，故需要较大面积且能在运载火箭中装载折叠的大型太阳翼来提供主要能量。若采用刚性太阳电池阵，则质量限制就成为突出问题。随着航天技术的快速发展，各国均对太阳翼的供电功率提出了更高要求，需要质量轻、折展比更大且展开锁定可靠的太阳翼。
发明内容
本发明的目的是针对空间站不断增大的电力需求，提供一种空间站柔性太阳翼展开机构，在发射阶段通过外力折叠于贮藏筒内，展开机构将翼面展开后具有较大支撑刚度，展开和锁定可靠性高。
本发明采用以下技术方案实现：
本发明包括底部收藏箱、贮藏筒体、贮藏筒盖、伸展臂展开机构、顶部收藏箱、三棱柱伸展臂、翼面和翼面张紧机构；所述的底部收藏箱与贮藏筒体固定；所述的顶部收藏箱与贮藏筒盖固定；底部收藏箱内设有多个翼面。
所述伸展臂展开机构的固定架和电机架均固定在贮藏筒体底部；电机固定在电机架上；滚轮支撑轴通过轴承支承在固定架上；联轴器连接电机的输出轴和滚轮支撑轴；第一滚轮固定在滚轮支撑轴上；绳索的一端缠绕在第一滚轮上，另一端连接桶盖。
所述的三棱柱伸展臂最底部的三角架与贮藏筒体内的凸台固定，最顶部的三角架与贮藏筒盖固定；相邻三角架平行设置的每对杆件通过一对上折叠臂和下折叠臂连接；所述的上折叠臂与顶部的三角架铰接，下折叠臂与底部的三角架铰接；同一对上折叠臂和下折叠臂通过铰接轴铰接；所述的铰接轴开设有销孔；上折叠臂的阶梯销孔中穿入锁定销；所述锁定销的底端穿过扭臂，并与铰接轴的圆柱面接触；扭臂底部的圆弧槽与铰接轴的圆柱面接触；锁定销底部套有弹簧，弹簧的两端分别与上折叠臂和扭臂底端接触；所述的铰接轴上套置双扭簧，双扭簧的两端分别与上折叠臂和铰接轴连接；所有三角架平行设置的每组杆件通过两根拉索连接；杆件开设有两个索孔，相邻三角架平行设置的一对杆件上交错布置的两个索孔穿入同一根拉索。
所述的翼面最底部的柔性基板与底部收藏箱铰接；每相邻两块柔性基板铰接在一块基板连接板两端；所述的基板连接板铰接有索环；沿高度方向并排设置的所有索环穿入同一根绳索；所述绳索的一端与底部收藏箱固定，另一端与顶部收藏箱固定；每个翼面最顶部的柔性基板通过两个翼面张紧机构施加张紧力。
所述绳索的固定端位于贮藏筒体的中心轴线上。
所述三角架的三个角处均设有滑轮；所述的滑轮与贮藏筒体内壁的滑道构成滚动副。
所述的翼面张紧机构的轴承座固定在顶部收藏箱上；驱动器的输出轴支承在轴承座上，第二滚轮固定在输出轴上；张紧绳的一端缠绕在第二滚轮上，另一端与最顶部的柔性基板连接。
本发明的有益效果：
1、翼面连接处加入索环，有效地支撑了柔性翼面，且易于翼面的有序展开；
2、三棱柱伸展臂折叠后占用体积小，拉索有效地增加了伸展臂的刚度，且利用两折叠臂铰接处的锁定销和弹簧可实现伸展臂的可靠锁定；
3、应用范围广，除可用于太阳翼展开，也可用于其它地面升降机构上。
附图说明
图1为本发明的折叠状态示意图；
图2为本发明的展开过程示意图；
图3为本发明展开锁定状态的结构立体图；
图4为本发明中伸展臂展开机构的结构立体图；
图5为本发明中三棱柱伸展臂的结构示意图；
图6为图5在A处的局部放大图；
图7为本发明中柔性基板的装配示意图；
图8为图7在B处的局部放大图；
图9为本发明中翼面张紧机构的结构立体图。
图中：1、底部收藏箱，2-1、贮藏筒体，2-2、贮藏筒盖，3、伸展臂展开机构，3-1、固定架，3-2、第一滚轮，3-3、电机，3-4、电机架，3-5、联轴器，3-6、滚轮支撑轴，3-7、绳索；4、顶部收藏箱，5、三棱柱伸展臂，5-1、三角架，5-2、上折叠臂，5-3、拉索，5-4、下折叠臂，5-5、滑轮，5-6、锁定销，5-7、弹簧，5-8、铰接轴，5-9、双扭簧，6、翼面，6-1、绳索，6-2、柔性基板，6-3、索环，6-4、基板连接板，7、翼面张紧机构，7-1、第二滚轮，7-2、输出轴，7-3、轴承座，7-4、张紧绳，7-5、驱动器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1、2和3所示，一种空间站柔性太阳翼展开机构，包括底部收藏箱1、贮藏筒体2-1、贮藏筒盖2-2、伸展臂展开机构3、顶部收藏箱4、三棱柱伸展臂5、翼面6和翼面张紧机构7；底部收藏箱1与贮藏筒体2-1固定；顶部收藏箱4与贮藏筒盖2-2固定。
如图4所示，伸展臂展开机构的固定架3-1和电机架3-4固定在贮藏筒体2-1底部；电机3-3固定在电机架3-4上；滚轮支撑轴3-6通过轴承支承在固定架3-1上；联轴器3-5连接电机3-3的输出轴和滚轮支撑轴3-6；第一滚轮3-2固定在滚轮支撑轴3-6上；绳索3-7的一端缠绕在第一滚轮3-2上，另一端连接桶盖2-2；绳索的固定端位于贮藏筒体2-1的中心轴线上。
如图2、图3、图5、图6所示，三棱柱伸展臂5最底部的三角架5-1与贮藏筒体2-1内的凸台固定，最顶部的三角架5-1与贮藏筒盖2-2固定；三角架5-1的三个角处均设有滑轮5-5；滑轮5-5与贮藏筒体2-1内壁的滑道构成滚动副；相邻三角架5-1平行设置的每对杆件通过一对上折叠臂5-2和下折叠臂5-4连接；上折叠臂5-2与顶部的三角架5-1铰接；下折叠臂5-4与底部的三角架5-1铰接；同一对上折叠臂5-2和下折叠臂5-4通过铰接轴5-8铰接；铰接轴5-8开设有销孔；上折叠臂5-2的阶梯销孔中穿入锁定销5-6；锁定销5-6的底端穿过扭臂，并与铰接轴5-8的圆柱面接触；扭臂底部的圆弧槽与铰接轴5-8的圆柱面接触；锁定销5-6底部套有弹簧5-7，弹簧5-7的两端分别与上折叠臂5-2和扭臂底端接触；铰接轴5-8上套置双扭簧5-9，双扭簧5-9的两端分别与上折叠臂5-2和铰接轴5-8连接；展开过程中，锁定销5-6底端与铰接轴5-8接触，扭臂底部的圆弧槽控制锁定销不发生径向窜动，完全锁定状态下，锁定销5-6底端插入铰接轴5-8的销孔中；所有三角架5-1平行设置的每组杆件通过两根拉索5-3连接；杆件开设有两个索孔，相邻三角架5-1平行设置的一对杆件上交错布置的两个索孔穿入同一根拉索5-3。
如图2、图3、图7、图8所示，翼面最底部的柔性基板6-2与底部收藏箱1铰接；每相邻两块柔性基板6-2铰接在一块基板连接板6-4两端；基板连接板6-4铰接有索环6-3；沿高度方向并排设置的所有索环穿入同一根绳索6-1；绳索6-1的一端与底部收藏箱1固定，另一端与顶部收藏箱4固定。
如图9所示，翼面张紧机构7的轴承座7-3固定在顶部收藏箱4上；驱动器7-5的输出轴7-2支承在轴承座7-3上，第二滚轮7-1固定在输出轴7-2上；张紧绳7-4的一端缠绕在第二滚轮7-1上，另一端与最顶部的柔性基板6-2连接。
该空间站柔性太阳翼展开机构的工作原理：
如图1～9所示，该空间站柔性太阳翼展开机构的三棱柱伸展臂5折叠状态下储藏在贮藏筒体2-1内，贮藏筒盖2-2对其进行约束；翼面6折叠储藏在底部收藏箱1内。入轨稳定后，解除贮藏筒体2-1与贮藏筒盖2-2的约束力，该太阳翼伸展臂展开机构工作，将翼面展开到位且锁定。具体展开锁定过程如下：三棱柱伸展臂5在双扭簧5-9的驱动下展开，伸展臂展开机构3的绳索3-7控制伸展臂的展开速度，滑轮5-5沿贮藏筒体2-1内壁的滑道滚动，使得三棱柱伸展臂轴向展开；翼面6在张紧绳7-4的拉动下展开；绳索6-1支撑柔性基板，保证柔性基板沿规定方向展开且不发生窜动；当锁定销5-6锁定于铰接轴5-8的销孔内时，三棱柱伸展臂完全锁定，拉索5-3张紧并同时达到预设张紧力，提高了三棱柱伸展臂的支撑刚度；三棱柱伸展臂完全锁定后，翼面张紧机构7的驱动器7-5驱动第二滚轮7-1转动，张紧绳7-4拉紧翼面6到预定张紧力，该空间站柔性太阳翼展开机构实现全部展开锁定功能。
Claims (4)
1.一种空间站柔性太阳翼展开机构，包括底部收藏箱、贮藏筒体、贮藏筒盖、伸展臂展开机构、顶部收藏箱和翼面，其特征在于：还包括三棱柱伸展臂和翼面张紧机构；所述的底部收藏箱与贮藏筒体固定；所述的顶部收藏箱与贮藏筒盖固定；底部收藏箱内设有多个翼面；
所述伸展臂展开机构的固定架和电机架均固定在贮藏筒体底部；电机固定在电机架上；滚轮支撑轴通过轴承支承在固定架上；联轴器连接电机的输出轴和滚轮支撑轴；第一滚轮固定在滚轮支撑轴上；绳索的一端缠绕在第一滚轮上，另一端连接桶盖；
所述的三棱柱伸展臂最底部的三角架与贮藏筒体内的凸台固定，最顶部的三角架与贮藏筒盖固定；相邻三角架平行设置的每对杆件通过一对上折叠臂和下折叠臂连接；所述的上折叠臂与顶部的三角架铰接，下折叠臂与底部的三角架铰接；同一对上折叠臂和下折叠臂通过铰接轴铰接；所述的铰接轴开设有销孔；上折叠臂的阶梯销孔中穿入锁定销；所述锁定销的底端穿过扭臂，并与铰接轴的圆柱面接触；扭臂底部的圆弧槽与铰接轴的圆柱面接触；锁定销底部套有弹簧，弹簧的两端分别与上折叠臂和扭臂底端接触；所述的铰接轴上套置双扭簧，双扭簧的两端分别与上折叠臂和铰接轴连接；所有三角架平行设置的每组杆件通过两根拉索连接；杆件开设有两个索孔，相邻三角架平行设置的一对杆件上交错布置的两个索孔穿入同一根拉索；
所述的翼面最底部的柔性基板与底部收藏箱铰接；每相邻两块柔性基板铰接在一块基板连接板两端；所述的基板连接板铰接有索环；沿高度方向并排设置的所有索环穿入同一根绳索；所述绳索的一端与底部收藏箱固定，另一端与顶部收藏箱固定；每个翼面最顶部的柔性基板通过两个翼面张紧机构施加张紧力。
2.根据权利要求1所述的一种空间站柔性太阳翼展开机构，其特征在于：所述绳索的固定端位于贮藏筒体的中心轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种空间站柔性太阳翼展开机构，其特征在于：所述三角架的三个角处均设有滑轮；所述的滑轮与贮藏筒体内壁的滑道构成滚动副。
4.根据权利要求1所述的一种空间站柔性太阳翼展开机构，其特征在于：所述的翼面张紧机构的轴承座固定在顶部收藏箱上；驱动器的输出轴支承在轴承座上，第二滚轮固定在输出轴上；张紧绳的一端缠绕在第二滚轮上，另一端与最顶部的柔性基板连接。
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