CN113452316A - 一种可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空间用电池阵制造技术领域，具体提供了一种可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，包括碳纤维框架、绷膜基板和预紧力加载机构；所述碳纤维框架是绷膜式太阳电池阵的支撑基础；碳纤维框架与带有预紧力加载机构的绷膜基板连接在一起，绷膜基板的正反面均加载有太阳电池片。碳纤维框架为口字四边框，每条边框的截面结构为日字型结构；日字型结构的边框采用在碳片两侧缠绕两层碳布，构成一定厚度的薄壁三明治结构。本发明体现了基板框架轻量化的设计理念，使得绷膜式太阳电池板在相同力学与电学技术要求下，具有轻量化、小体积和易装配的特点；同时具有很高的通用性，可完成各种尺寸绷膜基板载荷的加载。
Description
技术领域
本发明属于空间用电池阵制造技术领域，具体提供了一种可加载预紧力的绷膜式空间太阳电池阵结构。
背景技术
目前，国内航天器太阳电池阵一般采用刚性基板和绷线式半刚性基板，其重量较重，同时基板收拢尺寸较大，单板厚度约为25mm，随着航天技术的发展，航天器的功率需求越来越大，同时对重量要求越来严格，因此研制轻量化高比功率的太阳电池阵，具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种绷膜式太阳电池阵结构，本发明的目的是为实现太阳电池阵轻量化的要求，此太阳电池阵结构相比于同规格传统太阳电池阵结构，其重量更轻，接口简单，且结构框架具备更好的力学性能，更适用于天线、卫星形成一体化结构，同时还基于此结构提供了一种绷膜基板预紧力加载机构。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种绷膜式太阳电池阵结构，包括碳纤维框架、绷膜基板和预紧力加载机构；所述碳纤维框架是绷膜式太阳电池阵的支撑基础；碳纤维框架与带有预紧力加载机构的绷膜基板连接在一起，绷膜基板的正反面均加载有太阳电池片。
作为优选的技术方案，所述碳纤维框架为口字四边框，每条边框的截面结构为日字型结构。为了进一步保证碳纤维框架的轻量化，日字型结构的边框采用在碳片两侧缠绕两层碳布，构成一定厚度的薄壁三明治结构，此结构在保证碳纤维框架力学性能基础上大大降低框架的重量。
作为优选的技术方案，所述绷膜基板包括玻璃丝布，玻璃丝布上下两侧粘接有聚酰亚胺薄板，此结构通过夹层的玻璃丝布能够保证基板具有很好的抗剪切性能，而聚酰亚胺薄板使得绷膜基板具有很好的刚性与抗拉性能同时还兼具很好的绝缘能力，整体结构为绷膜基板预紧力的加载提供了很好的力学性能，同时又兼具良好的绝缘性能，为太阳电池的组件与基板的装配提供了很好的电学性能。
作为优选的技术方案，所述预紧力加载机构包括铝合金框架；铝合金框架内侧中心处设有与碳纤维框架连接在一起的绷膜基板，绷膜基板正面和背面的四个边沿处粘贴有受载铝条；绷膜基板的四周与铝合金框架之间均匀的设有多个预紧力加载组件。
作为优选的技术方案，每个预紧力加载组件包括一个螺栓，一个花兰螺丝以及一个弹簧拉力计。花兰螺丝负责加载调节载荷、通过调节花兰螺丝保证预紧力的施加；弹簧拉力计显示载荷大小，可保证绷膜基板预紧力稳定加载与调节。
作为优选的技术方案，铝合金框架为高强度口字型框架，四条框上均等间距设有所述螺栓；绷膜基板与受载铝条对应处加工多个与所述螺栓一一对齐的通孔，每个所述通孔与一个弹簧测力计的挂钩连接，在弹簧测力计的另一端与对应的螺栓之间接有所述花兰螺丝。
作为优选的技术方案，碳纤维框架采用一体成型的方式，
本发明具有的优点和积极效果：
1.本发明的碳纤维框架结构采用一体成型的方式，无拼接状态，使整体刚度大大加强，极大的提升了框架各方面力学性能，提高了太阳电池板的安全性能，相比于同样力学性能的铝合金框架，相同尺寸下重量降低近三分之二，体现了基板框架轻量化的设计理念，使得绷膜式太阳电池板在相同力学与电学技术要求下，具有轻量化、小体积和易装配的特点；
2.三层材料复合绷膜基板具有较高的抗拉与抗剪的力学性能，且加载预紧力后具有一定刚度，与传统铝蜂窝基板相比，聚酰亚胺基板具有更轻的重量，更好的抗拉性能；
3.绷膜基板与碳纤维框架构成的太阳电池基板，在具备传统铝蜂窝所具有的力学性能与布片面积的基础上，其质量更轻，所需体积更小；
4.预紧力加载机构采取的模块化与标准化的设计，便于组合与拆卸，同时具有很高的通用性，可完成各种尺寸绷膜基板载荷的加载。
5.本发明预紧力加载机构通过弹簧拉力计与花兰螺丝的串连使载荷加载的大小可以灵活调节显示。
附图说明
图1为本发明的碳纤维框架的结构示意图；
图2为本发明的绷膜基板结构示意图；
图3为本发明的预紧力加载机构示意图；
图4为本发明太阳电池阵结构的示意图。
附图标记：1、碳纤维框架，2、日字型截面，3、碳布，4、碳片，5、绷膜基板，6、聚酰亚胺薄板，7、玻璃丝布，8、铝合金框架，9、螺栓，10、花兰螺丝，11、弹簧拉力计，12、受载铝条，13、太阳电池片，14、绷膜式太阳电池阵。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明公开了一种绷膜式太阳电池阵结构，包括碳纤维框架1、绷膜基板5和预紧力加载机构；
如图1所示，所述碳纤维框架1是绷膜式太阳电池阵14的支撑基础，故其刚度的可靠性就尤为重要；具体的，碳纤维框架1为口字四边框，每条边框的截面结构为日字型结构，同时对日字型结构进行轻量化设计，日字型结构的边框采用在3k碳片4两侧缠绕两层碳布3，构成一定厚度的薄壁三明治结构，此结构在保证碳纤维框架1力学性能基础上大大降低框架的重量。
如图2所示，所述绷膜基板5包括玻璃丝布7，玻璃丝布7上下两侧通过环氧胶粘接有聚酰亚胺薄板6，此结构通过夹层的玻璃丝布7能够保证基板具有很好的抗剪切性能，而与传统铝蜂窝基板相比，聚酰亚胺薄板6使得绷膜基板5具有很好的刚性与抗拉性能同时还兼具很好的绝缘能力，整体结构为绷膜基板5预紧力的加载提供了很好的力学性能，同时又兼具良好的绝缘性能，为太阳电池的组件与基板的装配提供了很好的电学性能。
如图3所示，所述预紧力加载机构包括铝合金框架8；其中铝合金框架8为高强度口字型框架，每条框上等间距布置有螺纹孔，螺纹孔拧入螺栓9作为定位，铝合金框架8内侧中心处设有与碳纤维框架1连接在一起的绷膜基板5，绷膜基板5正面和背面的四个边沿处通过环氧胶粘贴有受载铝条12，绷膜基板5与受载铝条12对应处加工多个与所述螺栓9一一对齐的通孔，每个所述通孔上连接有一个弹簧测力计11的挂钩，在弹簧测力计的另一端与对应的螺栓9之间接有花兰螺丝10，也就是花兰螺丝10通过其上自带的挂钩与弹簧拉力计串连，同时花兰螺丝10另一端通过螺栓9连接到铝合金框架8，形成稳定的加载状态，受载铝条12与绷膜基板5粘接在一起后与弹簧拉力计串连，进一步保证绷膜基板5受载的均匀。该结构里，花兰螺丝10负责加载调节载荷、通过调节花兰螺丝10保证预紧力的施加；弹簧拉力计11显示载荷大小，可保证绷膜基板5预紧力稳定加载与调节。预紧力加载机构采取的模块化与标准化的设计，便于组合与拆卸，同时具有很高的通用性，可完成各种尺寸绷膜基板5载荷的加载。
图4示意了绷膜式太阳电池阵14的结构组成，从图中可以看出碳纤维框架1与加载有预紧力的绷膜基板5与太阳电池片13通过环氧胶粘接在一起，此结构使绷膜式太阳电池板在相同力学与电学技术要求下，大大降低了重量。
本发明的一种绷膜式太阳电池阵14结构，碳纤维框架1采用一体成型的方式，无拼接状态，使整体刚度大大加强，极大的提升了框架各方面力学性能，提高了太阳电池板的安全性能，相比于同样力学性能的铝合金框架8，相同尺寸下重量降低近三分之二，体现了基板框架轻量化的设计理念，使得绷膜式太阳电池板在相同力学与电学技术要求下，大大降低了重量。同时提供一种绷膜基板5加载预紧力的预紧力加载机构，为绷膜基板5成型的工艺实现探索出一种新的思路。
本申请所述实施例只是本发明的部分实施例，并非全部。根据上述说明书的解释和指导，本领域的技术人员基于本发明及实施例，能够对实施方式进行变更、改进、替换等，但在没有做出创新性研究前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范畴。
Claims (6)
1.一种可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：包括碳纤维框架、绷膜基板和预紧力加载机构；所述碳纤维框架是绷膜式太阳电池阵的支撑基础；碳纤维框架与带有预紧力加载机构的绷膜基板连接在一起，绷膜基板的正反面均加载有太阳电池片。
2.如权利要求1所述的可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：所述碳纤维框架为口字四边框，每条边框的截面结构为日字型结构；日字型结构的边框采用在碳片两侧缠绕两层碳布，构成一定厚度的薄壁三明治结构。
3.如权利要求1所述的可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：所述绷膜基板包括玻璃丝布，玻璃丝布上下两侧粘接有聚酰亚胺薄板。
4.如权利要求1所述的可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：所述预紧力加载机构包括铝合金框架；铝合金框架内侧中心处设有与碳纤维框架连接在一起的绷膜基板，绷膜基板正面和背面的四个边沿处粘贴有受载铝条；绷膜基板的四周与铝合金框架之间均匀的设有多个预紧力加载组件。
5.如权利要求4所述的可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：每个预紧力加载组件包括一个螺栓，一个花兰螺丝以及一个弹簧拉力计。
6.如权利要求5所述的可加载预紧力的绷膜式太阳电池阵结构，其特征在于：铝合金框架为高强度口字型框架，四条框上均等间距设有所述螺栓；绷膜基板与受载铝条对应处加工多个与所述螺栓一一对齐的通孔，每个所述通孔与一个弹簧测力计的挂钩连接，在弹簧测力计的另一端与对应的螺栓之间接有所述花兰螺丝。
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