CN106275515A - 一种卫星太阳帆板的展开机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种卫星太阳帆板的展开机构，包含：公铰、转轴、扭簧轴套、扭簧、滑道、母绞、关节轴承、锁定杆和压缩弹簧；公铰和母绞分别固定在卫星主体结构和太阳帆板上；扭簧轴套套置于转轴上，扭簧套置于扭簧轴套上；转轴一端连接关节轴承，另一端安装在公铰上；扭簧两端分别与公铰和母绞固定连接；关节轴承固定在母绞上；公铰和母铰通过关节轴承、转轴、扭簧轴套和扭簧进行转动连接，利用扭簧力矩来展开闭合帆板；表面带有凹槽的滑道固定在公铰上；锁定杆安装在母铰上；压缩弹簧套置于所锁定杆上，其两端分别顶住锁定杆和母绞；卫星太阳帆板展开后，母绞带动锁定杆沿滑道滑动到凹槽处，压缩弹簧推动锁定杆插入凹槽，从而锁定帆板的展开角度。

Description

一种卫星太阳帆板的展开机构

技术领域

本发明涉及一种卫星太阳帆板的展开机构，用于太阳帆板相对于卫星本体机构的展开和展开角度的锁定定位。

背景技术

卫星太阳帆板的展开机构在卫星的发射及运行过程中起重要作用，太阳帆板的展开是卫星进入真正工作状态的非常重要的环节，如果太阳帆板不能展开，卫星将因为电池剩余能量逐渐变小而失去工作能力，进而严重影响卫星在轨飞行的寿命，因此卫星太阳帆板的展开机构是保证卫星正常运行的关键部件。

目前卫星上广泛应用的展开机构比较复杂，并且对加工和安装精度要求相对较高，从而带来了高昂的成本，迫使一些低成本小卫星采用体装式电池板，从而因电量不足牺牲了很多功能和性能，制约着低成本小卫星的发展。

发明内容

本发明提出了一种卫星太阳帆板的展开机构，用于太阳帆板相对于卫星本体机构的展开和展开角度的锁定定位。该展开机构包含以下部件：公铰、转轴、扭簧轴套、扭簧、滑道、母绞、关节轴承、锁定杆和压缩弹簧；

所述公铰固定安装在卫星主体结构上；所述母绞固定安装在卫星太阳帆板上；

所述扭簧轴套套置于所述转轴上，所述扭簧套置于所述扭簧轴套上；所述转轴一端连接关节轴承，另一端安装在所述公铰上；所述扭簧一端与所述母绞固定连接，另一端与所述公铰固定连接；所述关节轴承固定安装在所述母绞上；所述公铰和母铰通过所述关节轴承、转轴、扭簧轴套和扭簧进行转动连接，从而利用所述扭簧的力矩来展开和闭合卫星太阳帆板；

所述滑道固定安装在所述公铰上，其表面带有凹槽；所述锁定杆安装在所述母铰上；所述压缩弹簧套置于所述锁定杆上，其两端分别顶住所述锁定杆和所述母绞；卫星太阳帆板展开后，所述母绞带动所述锁定杆沿所述滑道滑动，到达所述凹槽处时，所述压缩弹簧推动所述锁定杆插入所述凹槽，从而锁定卫星太阳帆板的展开角度。

优选的，所述公铰具有若干个通孔，所述扭簧另一端选择其中一个通孔进行固定连接，通过选择不同的通孔来调节所述扭簧的力矩。为了调节更加精确，所述通孔个数可以为16个。

优选的，为了实时获得太阳帆板的展开情况，所述展开机构还包含一个用于发出遥测信号的微动开关和一个定位凸起；所述微动开关固定安装在所述公铰上，所述定位凸起固定安装在所述母绞上；卫星太阳帆板展开后，所述定位凸起使所述微动开关的弹片处于压紧状态。

优选的，上述展开机构包含的所有部件中，相互之间活动接触的部件采用不同的金属材质。所述金属材质可以包括铝合金、钛合金和不锈钢。进一步的，所述公铰为铝合金材质，所述转轴为钛合金材质，所述扭簧轴套为铝合金材质，所述滑道为钛合金材质，所述母铰为铝合金材质，所述锁定杆为不锈钢材质。

优选的，上述展开机构包含的所有部件中，相互之间活动接触的部件表面都采用二硫化钼固体润滑涂层处理。

与现有的卫星太阳帆板展开机构相比：本发明提供的展开机构的设计复杂度较低，对加工和安装精度要求不高，并且具有成本低、系统可靠性高和重量轻的优点，易于安装和测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例的展开机构在卫星主体结构上的位置示意图；

图2为实施例的展开机构的公铰的剖面图；

图3为实施例的展开机构的母铰的剖面图；

图4为实施例的展开机构的整体剖面图；

图5为实施例的展开机构的整体图；

附图标记说明：1-卫星主体结构；2-卫星太阳帆板的展开机构；3-卫星太阳帆板；21-公铰；211-台阶孔；212-第一通孔；213-第二通孔；22-母铰；221-第三通孔；222-第四通孔；223-定位凸起；4-紧固件；5-扭簧轴套；6-扭簧；7-转轴；8-关节轴承；9-滑道；10-微动开关；11-锁定杆；12-压缩弹簧；13-紧固件；14-紧固件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例的卫星主体结构如图1所示，卫星主体结构1与卫星太阳帆板3通过卫星太阳帆板的展开机构2相连接，卫星太阳帆板的展开机构提供卫星太阳帆板3展开时所需要的扭矩以及卫星太阳帆板3展开到位后的锁定定位功能。

卫星太阳帆板的展开结构包含的部件有：公铰、转轴、扭簧轴套、扭簧、滑道、微动开关、母绞、关节轴承、锁定杆、压缩弹簧和定位凸起。图2为公铰的剖面图，图3为母铰的剖面图，图4为展开机构的整体剖面图，图5为展开机构的整体侧视图。下面详细说明展开结构的各部件之间的连接关系。

公铰21通过紧固件13固定安装在卫星主体结构上，母绞22通过紧固件14固定安装在卫星太阳帆板上，公铰21和母绞22之间是转动连接的。

公铰的底部具有一个台阶孔211，台阶孔周围还均匀分布有十六个第一通孔212，公铰的顶部有两个第二通孔213。台阶孔211用于安装转轴7的一端(转轴7的另一端连接关节轴承8)，扭簧轴套5套置于转轴7上，扭簧6套置于扭簧轴套5上。选择十六个第一通孔212的其中之一来安装扭簧的一端(扭簧的另一端与母绞固定连接)，通过紧固件4进行固定。两个第二通孔213用于通过紧固件将滑道9固定安装在公铰上，滑道9的表面带有一个半圆形凹槽。本实施例之所以设置多个第一通孔是为了通过选择不同的第一通孔安装扭簧来调节扭簧的力矩，从而消除因扭簧生产制造产生的误差。为了调节更加精确，本实施例的第一通孔的个数设置为16。为了实时获得太阳帆板展开情况，在滑道9的上方还固定了一个可以发出遥测信号的微动开关10。

母铰22上具有一个第三通孔221、一个第四通孔222和一个定位凸起223。第三通孔221用于安装关节轴承8，关节轴承8连接转轴7的另一端。第四通孔222用于安装锁定杆11和压缩弹簧12，压缩弹簧12套置于锁定杆11，其两端分别顶住锁定杆11和母绞22。

公铰21和母铰22通过关节轴承8、转轴7、扭簧轴套5和扭簧6进行转动连接，从而利用扭簧6的力矩来展开和闭合卫星太阳帆板。卫星太阳帆板展开后，母绞22带动锁定杆11沿滑道9滑动，锁定杆11到达半圆形凹槽处时，压缩弹簧12推动锁定杆11插入滑道9的半圆形凹槽，从而锁定卫星太阳帆板的展开角度，并且此时微动开关10上的弹片被定位凸起223压紧，触发微动开关发出遥测信号，系统可以实时获得太阳帆板展开情况。太阳帆板3闭合时，只需要把锁定杆11往外拉出脱离道滑道9的半圆形凹槽即可实现重新闭合。

在展开机构包含的所有部件中，相互之间活动接触的部件可以采用不同的金属材质，以避免在太空中出现部件相互冷焊的问题。部件可采用的金属材质包括铝合金、钛合金和不锈钢。本实施例中，公铰21为铝合金材质，转轴7为钛合金材质，扭簧轴套5为铝合金材质，滑道9为钛合金材质，母铰22为铝合金材质，锁定杆11为不锈钢材质。此外，相互之间活动接触的部件表面都采用二硫化钼固体润滑涂层处理也可以避免冷焊问题。

采用本实施例的展开机构在地面进行太阳帆板3的展开和锁定试验时，可通过多次往复试验，系统可靠性高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种卫星太阳帆板的展开机构，其特征在于：

所述展开机构包含以下部件：公铰、转轴、扭簧轴套、扭簧、滑道、母绞、关节轴承、锁定杆和压缩弹簧；

所述公铰固定安装在卫星主体结构上；所述母绞固定安装在卫星太阳帆板上；

所述扭簧轴套套置于所述转轴上，所述扭簧套置于所述扭簧轴套上；所述转轴一端连接关节轴承，另一端安装在所述公铰上；所述扭簧一端与所述母绞固定连接，另一端与所述公铰固定连接；所述关节轴承固定安装在所述母绞上；所述公铰和母铰通过所述关节轴承、转轴、扭簧轴套和扭簧进行转动连接，从而利用所述扭簧的力矩来展开和闭合卫星太阳帆板；

所述滑道固定安装在所述公铰上，其表面带有凹槽；所述锁定杆安装在所述母铰上；所述压缩弹簧套置于所述锁定杆上，其两端分别顶住所述锁定杆和所述母绞；卫星太阳帆板展开后，所述母绞带动所述锁定杆沿所述滑道滑动，到达所述凹槽处时，所述压缩弹簧推动所述锁定杆插入所述凹槽，从而锁定卫星太阳帆板的展开角度。

2.根据权利要求1所述的展开机构，其特征在于：

所述公铰具有若干个通孔，所述扭簧另一端选择其中一个通孔进行固定连接，通过选择不同的通孔来调节所述扭簧的力矩。

3.根据权利要求1所述的展开机构，其特征在于：所述通孔有16个。

4.根据权利要求1所述的展开机构，其特征在于：

所述展开机构还包含一个用于发出遥测信号的微动开关和一个定位凸起；所述微动开关固定安装在所述公铰上，所述定位凸起固定安装在所述母绞上；卫星太阳帆板展开后，所述定位凸起使所述微动开关的弹片处于压紧状态。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的展开机构，其特征在于：

所述展开机构包含的所有部件中，相互之间活动接触的部件采用不同的金属材质。

6.根据权利要求5所述的展开机构，其特征在于：

所述金属材质包括铝合金、钛合金和不锈钢。

7.根据权利要求6所述的展开机构，其特征在于：

所述公铰为铝合金材质，所述转轴为钛合金材质，所述扭簧轴套为铝合金材质，所述滑道为钛合金材质，所述母铰为铝合金材质，所述锁定杆为不锈钢材质。

8.根据权利要求1～4任意一项所述的展开机构，其特征在于：

所述展开机构包含的所有部件中，相互之间活动接触的部件表面都采用二硫化钼固体润滑涂层处理。