CN112319863B - 一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航天器展开装置技术领域，具体涉及一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，包括箱体、卫星、卫星底座、压紧装置、上盖板、反应舱、支撑件、太阳能电池板；本发明产生气体的反应舱，在重力条件下，此化学药品在隔板的阻挡下无法反应，在失重条件下或发射过程中，化学药品可越过隔板在反应间一部生成气体并通过出气口一部排出，排出的气体作为动力源展开太阳能电池阵；现有技术在生成气体时需要进行利用遥控点火器引爆火药，反应激烈容易损伤卫星，而本发明采用化学反应生成气体，反应更加柔和，不易损伤卫星，故本发明相比与现有技术稳定性更高，对卫星危害性更低。

Description

一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置
技术领域
本发明涉及航天器展开装置技术领域，具体涉及一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置。
背景技术
太阳电池阵作为卫星电源的主要来源，在轨将太阳光转换为电能，为卫星上设备供电。除部分微小卫星采用体装式太阳电池阵外，大部分卫星均采用展开式太阳电池阵，卫星需要的能源越多，就需要越大面积的太阳电池阵。传统卫星太阳电池阵结构重量大，成本高，微小卫星由于体积重量的限制，不能携带大面积的传统的刚性太阳电池阵。
为弥补上述不足，发明了第CN106809407B号中国授权专利“一种航天器用的在轨柔性太阳电池阵展开装置”上述装置在结构舱内设有火药，通过点火爆炸火药产生气体，利用爆炸产生的气体作为动力源展开太阳电池阵。上述装置达到的技术效果为展开太阳阵。上述装置产生气体的组件为气体发生器、缓冲气罐、气路管以及遥控点火器，气体的产生需要通过上述组件相互配合共同完成，上述装置通过产生的气体作为动力源展开太阳电池阵，但产生气体所需组件过多且生成气体过程过于复杂，可控性低，从而导致上述装置展开太阳电池阵的稳定性低。
上述装置在所述气体发生器内填充有火药，利用遥控点火器引爆火药产生气体，此过程在密闭空间进行且引爆空间小，会在短时间内生成大量热量，聚集，使得生成的气体产生巨大压强，从而引发爆炸，极大降低了太阳电池展开装置的稳定性且具有损伤卫星的危险。
上述装置采用气路管去收集火药爆炸生成的气体，爆炸后气路管进行收集气体，爆炸后气压大，气路管内无气压可进行收集气体，当气路管内气压与气体发生器气压相同时，气路管无法收集气体，导致无法收集到充足的气体，使太阳电池阵无法展开。上述装置采用爆炸的方式生成气体，但爆炸容易使气路管等元件造成损伤，使其无法工作，导致太阳电池阵无法展开。上述装置需要通过遥控点火器引爆气体发生器里的火药，故需要进行设置电路与控制系统，结构极为复杂在降低设备运行稳定性的同时大大的增加了卫星质量，大幅度提升卫星发射成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置解决了太阳电池阵展开装置结构复杂质量重的问题；本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，包括箱体，所述箱体包括箱体底部和箱体壁内侧；所述箱体底部顶部设置有反应舱，所述反应舱顶部设置有支撑件；所述支撑件顶部设置有卫星底座，所述卫星底座顶部设置有卫星，所述卫星四周设置有太阳能电池板；所述箱体壁内侧顶部设置有上盖板；所述反应舱顶部设置有容纳室一部和容纳室二部；所述容纳室一部和容纳室二部之间设置有隔板，所述隔板中部开设有反应间；所述反应舱顶部设置有反应舱上表面，所述反应舱上表面中间开设有出气口。
优选的，所述支撑件顶部中间开设圆形孔，所述圆形孔内部设置有支撑杆。
优选的，述箱体壁内侧顶部通过压紧装置与上盖板四周活动连接；所述压紧装置包括凯夫拉绳，所述凯夫拉绳在上盖板外围绕一圈；所述凯夫拉绳两端与螺杆两端连接；所述螺杆穿过涨断器，所述螺母紧固于涨断器内；所述涨断器右端设置有加热电缆。
优选的，所述卫星底座包括凹槽，所述凹槽侧壁开设有圆形槽。
优选的，所述太阳能电池板包括太阳能电池板外框，所述太阳能电池板外框外表面设置有卡槽；所述卡槽内部设置有太阳能电池；所述太阳能电池板外框用于保护太阳能电池；所述太阳能电池板外框外表面设置有卡槽；所述太阳能电池板外框内端设置有凸杆，所述凸杆与圆形槽相匹配。
本发明有益效果
1.本发明产生气体的反应舱，在重力条件下，此化学药品在隔板的阻挡下无法反应，在失重条件下或发射过程中，化学药品可越过隔板在反应间一部生成气体并通过出气口一部排出，排出的气体作为动力源展开太阳能电池阵；
2.现有技术在生成气体时需要进行利用遥控点火器引爆火药，反应激烈容易损伤卫星，而本发明采用化学反应生成气体，反应更加柔和，不易损伤卫星，故本发明相比与现有技术稳定性更高，对卫星危害性更低。
附图说明
图1为本发明太阳能电池板展开剖视图。
图2为本发明卫星及卫星底座连接示意图。
图3为本发明反应舱内部示意图。
图4为本发明反应舱表面示意图。
图5为本发明太阳能电池板外框示意图。
图6为本发明太阳能电池板示意图。
图7为本发明撑件示意图。
图8为本发明压紧装置结构示意图。
图9为本发明涨断器结构示意图。
图10为本发明剖视图。
图11为本发明太阳能电池板展开示意图。
图12为本发明太阳能电池板展开示意图。
附图标记：11、箱体；111、箱体底部；112、箱体壁内侧；12、卫星；121、卫星下表面；13、卫星底座；131、凹槽；132、圆形槽；133、卫星底座上表面；134、卫星底座下表面；14、压紧装置；141、凯夫拉绳；142、螺杆；143、螺母；144、涨断器；145、加热电缆；15、上盖板；16、反应舱；161、容纳室一部；162、容纳室二部；163、隔板；164、反应间；165、出气口；166、反应舱上表面；167、反应舱下表面；17、支撑件；171、圆形孔；172、支撑杆；1721、支撑杆顶部；173、支撑件下表面；174、支撑件上表面；18、太阳能电池板；181、太阳能电池板外框；1811、卡槽；1812、凸杆；182、太阳能电池。
具体实施方式
本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于本发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。
如图1，图8，图10所示，一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，包括箱体11、卫星12、卫星底座13、压紧装置14、上盖板15、反应舱16、支撑件17、太阳能电池板18；
如图1所示，所述箱体11包括箱体底部111、箱体壁内侧112；所述卫星12包括卫星下表面121；
如图1，图2所示，所述卫星底座13包括凹槽131、圆形槽132、卫星底座上表面133、卫星底座下表面134；
如图1所示，所述卫星底座上表面133与卫星下表面121相连接；
如图8，图9所示，所述压紧装置14包括凯夫拉绳141、螺杆142、螺母143、涨断器144、加热电缆145；
所述压紧装置14的凯夫拉绳141在上盖板15外围绕一圈，凯夫拉绳141两端与压紧装置14的螺杆142两端连接；螺杆142穿过涨断器144，由螺母143紧固于涨断器144内；涨断器144由记忆合金制成，在加热电缆145的作用下，进行电流加热，涨断器144发生形变膨胀，使螺杆142断裂，上盖板15解锁展开；
如图1，图3，图4所示，所述反应舱16包括容纳室一部161、容纳室二部162、隔板163、反应间164、出气口165、反应舱上表面166、反应舱下表面167；
所述容纳室一部161放置超氧化钾，容纳室二部162放置水，在重力条件下超氧化钾与水在反应舱16内无法发生反应，因为隔板163阻挡两者反应；在失重或发射过程中，超氧化钾与水失重越过隔板163在反应间164处进行反应生成气体，其反应化学方程式为：2KO2+2H2O＝2KOH+H2O2+O2，2H2O2＝2H2O+O2，4KO2+2H2O＝4KOH+3O2，生成的气体从出气口165排出；
如图1，图7所示，所述支撑件17包括圆形孔171、支撑杆172、支撑件下表面173、支撑件上表面174；
如图7所示，所述圆形孔171内具有支撑杆172，所述支撑杆172由不透气的柔性材料制成；所述支撑杆172在充气的情况下为杆状结构，在未充气的情况下收缩于空腔内；
所述支撑杆172与出气口165相连，反应舱16内生成气体后，气体从出气口165进入支撑杆172,，使支撑杆172充气为杆状；
如图1所示，所述支撑杆172包括支撑杆顶部1721；
如图5，图6所示，所述太阳能电池板18包括太阳能电池板外框18和太阳能电池182，太阳能电池板外框181用于保护太阳能电池182；
如图5所示，所述太阳能电池板外框181包括卡槽1811、凸杆1812；
所述卡槽1811用于安装固定太阳能电池182，凸杆1812插入卫星底座13的圆形槽132内使太阳能电池板18可在凹槽131内进行上下旋转；
如图1，图10所示，所述箱体底部111与反应舱下表面167相连，反应舱上表面166与支撑件下表面173相连，卫星底座下表面134与支撑件上表面174相连，卫星下表面121与卫星底座上表面133相连，支撑杆顶部1721与卫星底座下表面134相连；
本发明工作原理
如图1，图11，图12所示，当卫星12进入轨道时，内部处于失重条件或发射过程中，容纳室一部161的超氧化钾与容纳室二部162的水越过隔板163在反应间164进行反应，反应生成的气体进入支撑杆172，支撑杆172充气成杆状，支撑杆顶部1721与卫星底座下表面134相接触，因此在支撑杆172充气成杆状后向上顶卫星底座13，使卫星底座13产生向上的挤压力，压紧装置14在加热电缆145的作用下，进行电流加热，涨断器144发生形变膨胀，使螺杆142断裂，上盖板15解锁展开，卫星底座13在支撑杆172作用下完全把卫星12顶出箱体11时，太阳能电池板18完全展开；本发明结构简单，耗能低，展开太阳电池板流程更加优化，设备稳定性高，设备更可控，组件间协调性好，展开效率高，质量轻，大幅降低卫星12质量，减少发射成本。

Claims (5)

1.一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，包括箱体(11)，其特征在于：所述箱体(11)包括箱体底部(111)和箱体壁内侧(112)；所述箱体底部(111)顶部设置有反应舱(16)，所述反应舱(16)顶部设置有支撑件(17)；所述支撑件(17)顶部设置有卫星底座(13)，所述卫星底座(13)顶部设置有卫星(12)，所述卫星(12)四周设置有太阳能电池板(18)；所述箱体壁内侧(112)顶部设置有上盖板(15)；所述反应舱(16)顶部设置有容纳室一部(161)和容纳室二部(162)；所述容纳室一部(161)和容纳室二部(162)之间设置有隔板(163)，所述隔板(163)中部开设有反应间(164)；所述反应舱(16)顶部设置有反应舱上表面(166)，所述反应舱上表面(166)中间开设有出气口(165)。
2.根据权利要求1所述的一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，其特征在于：所述支撑件(17)顶部中间开设圆形孔(171)，所述圆形孔(171)内部设置有支撑杆(172)。
3.根据权利要求1所述的一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，其特征在于：所述箱体壁内侧(112)顶部通过压紧装置(14)与上盖板(15)四周活动连接；所述压紧装置(14)包括凯夫拉绳(141)，所述凯夫拉绳(141)在上盖板(15)外围绕一圈；所述凯夫拉绳(141)两端与螺杆(142)两端连接；所述螺杆(142)穿过涨断器(144)，螺母(143)紧固于涨断器(144)内；所述涨断器(144)右端设置有加热电缆(145)。
4.根据权利要求1所述的一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，其特征在于：所述卫星底座(13)包括凹槽(131)，所述凹槽(131)侧壁开设有圆形槽(132)。
5.根据权利要求1或4所述的一种非干预式在轨柔性太阳电池阵展开装置，其特征在于：所述太阳能电池板(18)包括太阳能电池板外框(181)，所述太阳能电池板外框(181)外表面设置有卡槽(1811)；所述卡槽(1811)内部设置有太阳能电池(182)；所述太阳能电池板外框(181)用于保护太阳能电池(182)；所述太阳能电池板外框(181)外表面设置有卡槽(1811)；所述太阳能电池板外框(181)内端设置有凸杆(1812)，所述凸杆(1812)与圆形槽(132)相匹配。
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