CN113636108A - 一种可重复折展的板式空间结构 - Google Patents

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Abstract

一种可重复折展的板式空间结构，包括第一折展翼板、第二折展翼板，两个折展翼板的底部通过转动铰链连接，两个折展翼板的上部为端点相接的连接边，两个折展翼板的连接边之间通过连接铰链连接偶数个具有相同扇形夹角的连接翼板，连接翼板的扇形角之间围绕扇形首尾相连，并且折展翼板的连接边的端点，电机控制转动铰链正向转动使两个折展翼板及二者之间的连接翼板打开，两个折展翼板的连接边相对于转动铰链的轴对称；电机控制转动铰链反向转动，将连接翼板折叠收纳于两个折展翼板之间。本发明结构简单，通过一个电机驱动即可全面展开或折叠收纳，折叠后全部为平板结构重叠收纳，体积小，可靠性高，冗余机构少。

Description

一种可重复折展的板式空间结构
技术领域
本发明属于空间技术领域，具体涉及一种可用于太阳翼及空间天线的可重复折展的板式空间结构。
背景技术
目前，广泛使用的传统多板展开式太阳翼。从展开过程上，主要包括压紧，即初始锁定状态，火工品爆破解锁，弹性释放展开等，展开过程复杂，且太阳翼附加机构多，导致结构自重大，可靠性降低，并且增加了航天运输的成本。从展开模式上，多板展开式太阳翼为一次性展开模式，不具备重复折展的能力，应用场景单一，主要用于非返回式航天器。而对于我国航天任务中的月球探测，火星探测等需要航天器返回的应用场景来说，传统多板展开式太阳翼结构因不具备二次折展能力，无法对太阳翼结构进行重复折叠展开，因此难以满足任务需要；而如果展开后的太阳翼不能大幅度折叠，卫星轨道机动时对太阳翼收纳的要求也无法满足。
综上，传统多板展开式太阳翼由于其结构设计的不足，已无法适应当前航天任务对太阳翼结构设计的要求。因此，本专利设计了一种可重复折展的空间结构。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种可重复折展的板式空间结构，以满足返回式航天器对太阳翼结构可重复折展及高可靠性的要求。
本发明的技术方案，包括：
一种可重复折展的板式空间结构，包括第一折展翼板、第二折展翼板，两个折展翼板的底部通过转动铰链连接，使两个折展翼板能够围绕所述转动铰链的转轴翻转折叠或者展开呈超过150度的钝角或平角，两个折展翼板的上部为端点相接的连接边，两个折展翼板的连接边之间通过连接铰链连接偶数个具有相同扇形夹角的连接翼板，全部连接翼板的扇形夹角之和，不大于两个折展翼板展开呈平角时连接边的夹角；连接翼板的扇形角之间围绕扇形首尾相连，并且顶点折展翼板的连接边的端点连接，转动铰链通过可正转和反转的电机驱动，电机控制转动铰链正向转动使两个折展翼板及二者之间的连接翼板打开，两个折展翼板的连接边相对于转动铰链的轴对称；电机控制转动铰链反向转动，将连接翼板折叠收纳于两个折展翼板之间。
连接翼板(13)具有两个，每个连接翼板的扇形角为45度，展开状态下两个折展翼板的连接边之间的夹角为90度。
连接翼板(13)具有四个，每个连接翼板的扇形角为30度，展开状态下连个折展翼板的连接边之间的夹角为120度。
所述连接翼板为等腰三角形或直角三角形。
第一折展翼板(11)和第二折展翼板(12)相互对称。
两个折展翼板的两侧均具有连接边，两侧的连接边上均与连接翼板(13)连接。
所述连接铰链(14)均为单向打开、逆向截止的铰链结构，根据连接翼板(13)的折向布置连接铰链(14)的安装方向。
所述电机(16)为步进电机，具有双向旋转功能，通过改变旋转方向控制所述空间结构的折叠和展开。
本发明结构简单，通过一个电机驱动即可全面展开或折叠收纳，折叠后全部为平板结构重叠收纳，体积小，可靠性高，冗余机构少，具备重复折展的功能，适用于返回式航天器太阳翼及空间天线结构设计。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为可重复折展的板式空间结构的一种结构折叠状态示意图。
图2为可重复折展的板式空间结构的一种结构展开状态示意图。
图3为可重复折展的板式空间结构的一种结构展开状态示意图。
图4为可重复折展的板式空间结构的另一种结构展开状态示意图。
图5为可重复折展的板式空间结构的又一种结构展开状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1-3所示，本发明实施例提供一种可重复折展的板式空间结构，包括第一折展翼板11、第二折展翼板12，两个折展翼板的底部通过转动铰链15连接，使两个折展翼板能够围绕所述转动铰链15的转轴翻转折叠或者展开呈超过150度的钝角或平角，通常需要保证其展开呈钝角，两个折展翼板的上部为端点相接的连接边，并且两个折展翼板的连接边在折叠之后重叠，两个折展翼板的连接边之间通过连接铰链14连接偶数个具有相同扇形夹角的连接翼板13，全部连接翼板13的扇形夹角之和，不大于两个折展翼板展开呈平角时连接边的夹角，从而使展开之后的折展翼板和连接翼板形成球面或伞面结构；连接翼板13的扇形角之间围绕扇形首尾相连，并且折展翼板的连接边的端点，转动铰链15通过可正转和反转的电机16驱动，电机16控制转动铰链15正向转动使两个折展翼板及二者之间的连接翼板13打开，两个折展翼板的连接边相对于转动铰链15的轴对称；电机16控制转动铰链15反向转动，将连接翼板13折叠收纳于两个连接翼板之间。第一折展翼板11通常为固定翼板，第二折展翼板12为展开翼板，通过第二折展翼板12的打开，带动全部连接翼板13展开，从而形成一个平面或曲面(例如伞面、球面等)。
如图3所示，连接翼板13具有两个，每个连接翼板的扇形角为45度，展开状态下两个折展翼板的连接边之间的夹角为90度。
如图4、图5所示，连接翼板13具有四个，每个连接翼板的扇形角为30度，展开状态下连个折展翼板的连接边之间的夹角为120度。
基于本领域技术人员的理解，其连接翼板13必然也可以是六个甚至八个。
所述连接翼板13为等腰三角形(如图3所示)或直角三角形(如图4所示)。
第一折展翼板11和第二折展翼板12相互对称。
如图5所示，两个折展翼板的两侧均具有连接边，两侧的连接边上均与连接翼板13连接。
所述连接铰链14均为单向打开、逆向截止的铰链结构，根据连接翼板13的折向布置连接铰链14的安装方向。可以选择地，连接铰链14的最大打开角度可以使180度，也可以根据打开的需要而选择地设置为小于180度，例如当展开后形成伞面结构，通过连接铰链14确定最终展开的角度。
所述电机16为步进电机，具有双向旋转功能，通过改变旋转方向控制所述空间结构的折叠和展开。
本发明结构简单，通过一个电机驱动即可全面展开或折叠收纳，折叠后全部为平板结构重叠收纳，体积小，可靠性高，冗余机构少，具备重复折展的功能，适用于返回式航天器太阳翼及空间天线结构设计。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种可重复折展的板式空间结构，其特征在于，包括第一折展翼板(11)、第二折展翼板(12)，两个折展翼板的底部通过转动铰链(15)连接，使两个折展翼板能够围绕所述转动铰链(15)的转轴翻转折叠或者展开呈超过150度的钝角或平角，两个折展翼板的上部为端点相接的连接边，并且两个折展翼板的连接边在折叠之后重叠，两个折展翼板的连接边之间通过连接铰链(14)连接偶数个具有相同扇形夹角的连接翼板(13)，全部连接翼板(13)的扇形夹角之和，不大于两个折展翼板展开呈平角时连接边的夹角；连接翼板(13)的扇形角之间围绕扇形首尾相连，并且顶点与折展翼板的连接边的端点连接，转动铰链(15)通过可正转和反转的电机(16)驱动，电机(16)控制转动铰链(15)正向转动使两个折展翼板及二者之间的连接翼板(13)打开，两个折展翼板的连接边相对于转动铰链(15)的轴对称；电机(16)控制转动铰链(15)反向转动，将连接翼板(13)折叠收纳于两个折展翼板之间。
2.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
连接翼板(13)具有两个，每个连接翼板的扇形角为45度，展开状态下两个折展翼板的连接边之间的夹角为90度。
3.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
连接翼板(13)具有四个，每个连接翼板的扇形角为30度，展开状态下连个折展翼板的连接边之间的夹角为120度。
4.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
所述连接翼板为等腰三角形或直角三角形。
5.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
第一折展翼板(11)和第二折展翼板(12)相互对称。
6.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
两个折展翼板的两侧均具有连接边，两侧的连接边上均与连接翼板(13)连接。
7.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
所述连接铰链(14)均为单向打开、逆向截止的铰链结构，根据连接翼板(13)的折向布置连接铰链(14)的安装方向。
8.如权利要求1所述的板式空间结构，其特征在于，
所述电机(16)为步进电机。
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