CN105539880A - 一种大面积可展太阳能翻板 - Google Patents

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Abstract

一种大面积可展太阳能翻板，该太阳能翻板的底座焊接于卫星主体上，第二侧杆通过第十二圆柱销与底座连接，第一侧杆通过第九圆柱销与第二侧杆连接，第一旋转板和第二旋转板安装在第九圆柱销上，并可绕第九圆柱销转动，第二圆柱销焊接于第一侧杆顶部，复合铰链由复合铰链第一旋转体、复合铰链第二旋转体、复合铰链第三旋转体和复合铰链第四旋转体组合而成。该太阳能翻板采用变胞机构的形式，具有较强的可控性，它不仅具有二次展开的功能，而且能灵活调节太阳能板的角度，更好地接收阳光。

Description

一种大面积可展太阳能翻板
技术领域
本发明涉及一种航天机械领域，特别是一种大面积可展太阳能翻板。
背景技术
近年来，随着人类社会的不断发展，人们对卫星的依赖也变得越来越强，各式各样用途的卫星被人类发放到太空中去，有的装有天文观测设备，用来进行天文观测；有的装有通信转播设备，用来转播广播、电视、数据通讯、电话等通讯讯号；有的装有科学研究设备，可以用来进行科研及空间无重力条件下的特殊生产，因此，卫星的地位也越来越重要，然而卫星需要完成这些任务的前提是有源源不断的能量供给，这些能量来源于太阳能翻板，所以，太阳能翻板的地位也是不可或缺的。目前的太阳能翻板大多都采用平面拉开的形式，在展开面积和灵活性方面存在着一定的缺陷，因此有必要设计一种能大面积展开且翻转灵活的太阳能翻板。
目前尚未见有一种既能大面积展开又能灵活翻转的，且具有较高的可控性的太阳能翻板的创新发明设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种大面积可展太阳能翻板，它既能大面积展开又能灵活调整角度，且具有较高的可控性，让太阳能翻板更好地吸收能源。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种大面积可展太阳能翻板，该太阳能翻板的底座焊接于卫星主体上，第二侧杆通过第十二圆柱销与底座连接，第一侧杆通过第九圆柱销与第二侧杆连接，第一旋转板和第二旋转板安装在第九圆柱销上，并可绕第九圆柱销转动，第二圆柱销焊接于第一侧杆顶部的小矩形空间内，复合铰链由复合铰链第一旋转体、复合铰链第二旋转体、复合铰链第三旋转体和复合铰链第四旋转体组合而成，复合铰链第一旋转体和复合铰链第二旋转体通过第二圆柱销与第一侧杆连接，复合铰链第三旋转体通过第八圆柱销与复合铰链第一旋转体连接，复合铰链第四旋转体通过第七圆柱销与复合铰链第二旋转体连接，直杆通过第十圆柱销与复合铰链第四旋转体连接，三角杆通过第十一圆柱销与复合铰链第三旋转体连接，直杆与三角杆通过第一圆柱销连接，可展太阳能板通过第三圆柱销与三角杆连接，可展太阳能板由第一三角板、第二三角板、第三三角板、第四三角板和第五三角板组成，第一三角板通过第三圆柱销与第二三角板连接，第二三角板通过第四圆柱销与第三三角板连接，第三三角板通过第五圆柱销与第四三角板连接，第四三角板通过第六圆柱销与第五三角板连接，转轮固定体焊接于卫星主体上，转轮通过自身的圆形键安装于转轮固定体的圆形槽上，并可绕转轮固定体转动，第一虎克铰一端连接于转轮上，另一端与虎克杆连接，第二虎克铰一端与第二侧杆连接，另一端与虎克杆连接。
所述第一侧杆顶部设有一矩形空间，第二圆柱销焊接于该矩形空间内。
所述直杆侧面铣有长槽。
所述三角杆第一侧杆的侧面铣有长键，该长键与直杆上的长槽配合。
所述转轮内侧铣有圆形键。
所述转轮固定体上铣有圆形槽，该圆形槽与转轮上的圆形键相配。
本发明的突出优点在于：
1、该太阳能翻板具有二次展开的功能，首先是从空间状态转换到平面状态，然后在平面状态的基础上展开太阳能板，形成大面积的太阳能板，该太阳能翻板具有极强的可展性，并且在闭合状态时，占用空间小，能够在恶劣天气时有效保护展板。
2、该太阳能翻板的可展太阳能板在侧杆的带动下0°～180°范围内转动，且第一旋转板和第二旋转板可绕着侧杆旋转，以适应阳光的照射角度，具有极强的灵活性和适应性。
3、该太阳能翻板在张开或闭合的过程中，机构由两自由度变为单自由度，运动轨迹更为精准，运动更为平稳。
附图说明
图1是本发明所述的大面积可展太阳能翻板半展开状态下的主视图。
图2是本发明所述的大面积可展太阳能翻板完全闭合状态下的俯视图。
图3是本发明所述的可展太阳能板展开状态下的示意图。
图4是本发明所述的三角杆的主视图。
图5是本发明所述的复合铰链的俯视图。
图6是本发明所述的复合铰链的主视图。
图7是本发明所述的第一旋转板和第二旋转板的装配示意图。
图8是本发明所述的直杆的主视图。
图9是本发明所述的转盘固定体的主视图。
图10是本发明所述的转盘的主视图。
图11是本发明所述的大面积可展太阳能翻板完全展开状态的俯视图。
图12是本发明所述的大面积可展太阳能翻板状态转换示意图。
图中标记为：1.第一圆柱销；2.三角杆；3.可展太阳能板；4.直杆；5.复合铰链；6.第二旋转板；7.第一旋转板；8.第一侧杆；9.第一虎克铰；10.虎克杆；11.第二虎克铰；12.底座；13.卫星主体；14.转轮；15.转轮固定体；16.第二圆柱销；17.第一三角板；18.第三圆柱销；19.第二三角板；20.第四圆柱销；21.第三三角板；22.第五圆柱销；23.第四三角板；24.第六圆柱销；25.第五三角板；26.第七圆柱销；27.复合铰链第四旋转体；28.第八圆柱销；29.复合铰链第三旋转体；30.复合铰链第一旋转体；31.复合铰链第二旋转体；32.第二侧杆；33.第九圆柱销；34.第十圆柱销；35.第十一圆柱销；36.第十二圆柱销。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图1、图2、图3、图5和图6所示，本发明所述的大面积可展太阳能翻板，具体结构和连接关系为：
该太阳能翻板的底座12焊接于卫星主体13上，第二侧杆32通过第十二圆柱销36与底座12连接，第一侧杆8通过第九圆柱销33与第二侧杆32连接，第一旋转板7和第二旋转板6安装在第九圆柱销33上，并可绕第九圆柱销33转动，第二圆柱销16焊接于第一侧杆8顶部，复合铰链5由复合铰链第一旋转体30、复合铰链第二旋转体31、复合铰链第三旋转体29和复合铰链第四旋转体27组合而成，复合铰链第一旋转体30和复合铰链第二旋转体31通过第二圆柱销16与第一侧杆8连接，复合铰链第三旋转体29通过第八圆柱销28与复合铰链第一旋转体30连接，复合铰链第四旋转体27通过第七圆柱销26与复合铰链第二旋转体31连接，直杆4通过第十圆柱销34与复合铰链第四旋转体27连接，三角杆2通过第十一圆柱销35与复合铰链第三旋转体29连接，直杆4与三角杆2通过第一圆柱销1连接，可展太阳能板3通过第三圆柱销18与三角杆2连接，可展太阳能板3由第一三角板17、第二三角板19、第三三角板21、第四三角板23和第五三角板25组成，第一三角板17通过第三圆柱销18与第二三角板19连接，第二三角板19通过第四圆柱销20与第三三角板21连接，第三三角板21通过第五圆柱销22与第四三角板23连接，第四三角板23通过第六圆柱销24与第五三角板25连接，转轮固定体15焊接于卫星主体13上，转轮14通过自身的圆形键安装于转轮固定体15的圆形槽上，并可绕转轮固定体15转动，第一虎克铰9一端连接于转轮14上，另一端与虎克杆10连接，第二虎克铰11一端与第二侧杆32连接，另一端与虎克杆10连接。
本发明的工作原理是：
由于该太阳能翻板具有对称结构，由六个相同的单元组成，每个单元的结构与运动方式均相同，因此，在这里只分析一个单元的工作原理，其余单元的工作原理都相同。单元由第一虎克铰9、第二虎克铰11、虎克杆10、第一侧杆8、第二侧杆32、第一旋转板7、第二旋转板6、复合铰链5、三角杆2、直杆4和可展太阳能板3组成，当卫星未发射到太空中时，太阳能翻板处于完全闭合状态，；当卫星发射成功之后，太阳能翻板需要展开，首先使三角杆2和直杆4分别绕着第十圆柱销34和第十一圆柱销35由内向外转动，转动到三角杆2所处的平面与第一侧杆8所处的平面平行时停止转动，然后转动转轮14，转轮14通过与第二虎克铰11的连接关系拉动虎克杆10旋转，从而拉动第二侧杆32绕着第十二圆柱销36向外旋转，可在0°～180°的范围内转动，当转动到适当的角度时停止转动，太阳能翻板完成第一次展开，此时要展开可展太阳能板3来完成第二次展开，第二三角板19可绕着第三圆柱销18转动，第三三角板21可绕着第四圆柱销20转动，第四三角板23可绕着第五圆柱销22转动，第五三角板25可绕着第六圆柱销24转动，依次转动第二三角板19、第三三角板21、第四三角板23和第五三角板25使可展太阳能翻板展开，太阳能翻板完成第二次展开。第一旋转板7和第二旋转板6可绕着第九圆柱销33转动，以调整吸收光照的角度。反之，当太阳能翻板需要闭合时，反方向转动转轮14，转轮14通过与第二虎克铰11的连接关系拉动虎克杆10旋转，从而拉动第二侧杆32绕着第十二圆柱销36向内旋转，在转动的过程中，三角杆2上的长键逐渐与直杆4上的长槽重合，当完全重合时，机构拓扑结构发生改变，此时自由度从两个变为一个，第二侧杆32无法再继续向内转动，只有三角杆2和直杆4分别绕着第十圆柱销34和第十一圆柱销35由外向内转动，直转到完全闭合状态。在机构运行的过程中复合铰链5充当着球副的作用，它是由轴线沿着x轴、y轴和z轴的转动副组合而成的，如图5和图6所示。

Claims (6)

1.一种大面积可展太阳能翻板，其特征在于，该太阳能翻板的底座焊接于卫星主体上，第二侧杆通过第十二圆柱销与底座连接，第一侧杆通过第九圆柱销与第二侧杆连接，第一旋转板和第二旋转板安装在第九圆柱销上，并可绕第九圆柱销转动，第二圆柱销焊接于第一侧杆顶部的矩形空间内，复合铰链由复合铰链第一旋转体、复合铰链第二旋转体、复合铰链第三旋转体和复合铰链第四旋转体组合而成，复合铰链第一旋转体和复合铰链第二旋转体通过第二圆柱销与第一侧杆连接，复合铰链第三旋转体通过第八圆柱销与复合铰链第一旋转体连接，复合铰链第四旋转体通过第七圆柱销与复合铰链第二旋转体连接，直杆通过第十圆柱销与复合铰链第四旋转体连接，三角杆通过第十一圆柱销与复合铰链第三旋转体连接，直杆与三角杆通过第一圆柱销连接，可展太阳能板通过第三圆柱销与三角杆连接，可展太阳能板由第一三角板、第二三角板、第三三角板、第四三角板和第五三角板组成，第一三角板通过第三圆柱销与第二三角板连接，第二三角板通过第四圆柱销与第三三角板连接，第三三角板通过第五圆柱销与第四三角板连接，第四三角板通过第六圆柱销与第五三角板连接，转轮固定体焊接于卫星主体上，转轮通过自身的圆形键安装于转轮固定体的圆形槽上，并可绕转轮固定体转动，第一虎克铰一端连接于转轮上，另一端与虎克杆连接，第二虎克铰一端与第二侧杆连接，另一端与虎克杆连接。
2.根据权利要求1所述的大面积可展太阳能翻板，其特征在于：所述第一侧杆顶部设有一矩形空间，第二圆柱销焊接于该矩形空间内。
3.根据权利要求1所述的大面积可展太阳能翻板，其特征在于：所述直杆侧面铣有长槽。
4.根据权利要求1所述的大面积可展太阳能翻板，其特征在于：所述三角杆第一侧杆的侧面铣有长键，该长键与直杆上的长槽配合。
5.根据权利要求1所述的大面积可展太阳能翻板，其特征在于：所述转轮内侧铣有圆形键。
6.根据权利要求1所述的大面积可展太阳能翻板，其特征在于：所述转轮固定体上铣有圆形槽，该圆形槽与转轮上的圆形键相配。
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