CN114142802B - 一种太阳能电池阵的展开装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种太阳能电池阵的展开装置。该太阳能电池阵的展开装置主要包括连接底板、驱动装置、支架以及拉紧释放组件。其中，连接底板固接于卫星星体上，驱动装置设置在连接底板上，支架的一端连接于连接底板，另一端连接于驱动装置，以使驱动装置能够带动支架绕连接底板进行转动。在第一预设条件时，拉紧释放组件与支架的移动端连接，在第二预设条件时，拉紧释放组件与支架的移动端断开。该太阳能电池阵的展开装置结构简单、展开和收拢时响应速度快，能多次重复使用，节约成本，提高工作效率，具有较高的稳定性和可靠性。

Description

一种太阳能电池阵的展开装置

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种太阳能电池阵的展开装置。

背景技术

随着经济的发展、科技的进步，人类对未知世界有着不断地向往，对宇宙深处的奥秘不断憧憬。人类对宇宙的不断探索，离不开航天器的应用。然而航天器中的主要能源供给离不开太阳能电池阵，因此，目前人类通常将太阳能电池阵应用于低轨小卫星中，从而满足低轨小卫星正常运转的能量需求。

低轨小卫星上的太阳能电池阵通常安装在太阳能电池阵的展开装置上。随着低轨小卫星对功率需求的持续增加，对更高输出功率、更低系统质量以及更高展开收拢体积比的空间太阳能电池阵提出了迫切的需求。现有技术中的太阳能电池阵的展开装置结构复杂，收拢和展开响应速度慢、稳定性和可靠性较差，从而增加了低轨小卫星的故障率，降低其工作效率，严重时甚至与地面失联。

因此，亟需设计一种太阳能电池阵的展开装置来解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种太阳能电池阵的展开装置，该太阳能电池阵的展开装置结构简单、展开和收拢时响应速度快，能多次重复使用，节约成本，提高工作效率，具有较高的稳定性和可靠性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种太阳能电池阵的展开装置，包括：

连接底板，所述连接底板固接于所述卫星星体上；

驱动装置，所述驱动装置设置在所述连接底板上；

支架，所述支架的一端连接于所述连接底板，另一端连接于所述驱动装置，以使所述驱动装置能够带动所述支架绕所述连接底板进行转动；

拉紧释放组件，在第一预设条件时，所述拉紧释放组件与所述支架的移动端连接，在第二预设条件时，所述拉紧释放组件与所述支架的移动端断开。

作为一种可选方案，所述太阳能电池阵的展开装置包括第一转动杆和第二转动杆，所述第一转动杆的固定端连接于所述支架上，所述第二转动杆的固定端连接于所述连接底板，所述第一转动杆的移动端与所述第二转动杆的移动端转动连接；

在第一预设条件时，所述第一转动杆能够绕所述第一转动杆的移动端进行转动，以使所述第一转动杆的固定端靠近所述第二转动杆的固定端；

在第二预设条件时，所述第一转动杆能够绕所述第一转动杆的移动端进行转动，以使所述第一转动杆的固定端远离所述第二转动杆的固定端。

作为一种可选方案，所述太阳能电池阵的展开装置包括第一铰键，所述第一铰键连接于所述第一转动杆的移动端和所述第二转动杆的移动端。

作为一种可选方案，所述太阳能电池阵的展开装置包括第一弹性件，所述第一弹性件的移动端连接于所述第一铰键，所述第一弹性件的固定端连接于所述连接底板。

作为一种可选方案，所述连接底板上设置有第一连接件和第二铰键，所述第二铰键穿设在所述第一连接件上，且所述第一弹性件的固定端连接于所述第二铰键上。

作为一种可选方案，所述拉紧释放组件包括烧线机构、固定柱以及第一拉紧绳，所述第一拉紧绳的一端穿过所述烧线机构与所述固定柱连接，所述第一拉紧绳的另一端与所述支架连接。

作为一种可选方案，所述烧线机构包括烧线电阻和电路板，所述烧线电阻和所述电路板电连接，所述第一拉紧绳抵接在所述烧线电阻上，以使在第二预设条件时，所述第一拉紧绳能够被所述烧线电阻烧断。

作为一种可选方案，所述烧线机构还包括烧线盒，所述烧线盒上开设有线槽，所述第一拉紧绳能够穿过所述线槽并与所述固定柱连接。

作为一种可选方案，所述驱动装置包括转轴、第二弹性件和第二拉紧绳，所述第二弹性件的固定端固接于所述转轴，所述第二拉紧绳的一端连接于所述第二弹性件的移动端，另一端连接于所述支架，以使当第二弹性件收缩时，所述第二拉紧绳能够带动所述支架沿靠近所述驱动装置的方向运动。

作为一种可选方案，所述驱动装置还包括驱动盒体和开设有通孔的驱动盒盖，所述驱动盒盖与所述驱动盒体螺纹连接，所述驱动盒体连接于所述连接底板，所述转轴部分穿过所述通孔。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种太阳能电池阵的展开装置，该太阳能电池阵的展开装置的动力由第一弹性件和第二弹性件共同提供，自锁能力由第一弹性件、第一转动杆和第二转动杆协同作用来实现，使得太阳能电池阵的展开装置工作时不仅响应快，产生冲击小，还结构简单，且能够重复使用，有效地降低了该太阳能电池阵的展开装置使用成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的太阳能电池阵的展开装置展开的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的太阳能电池阵的展开装置收拢的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的拉紧释放组件的结构示意图；

图5为图3中A处的局部放大图。

附图标记：

1、连接底板；11、第一连接件；12、第二连接件；13、第二铰键；14、滑轨；

2、驱动装置；21、转轴；23、第二拉紧绳；24、驱动盒体；25、驱动盒盖；

3、支架；31、第一转动杆；311、限位部；32、第二转动杆；33、第一铰键；34、第一弹性件；35、第一长杆；36、第二长杆；37、支撑杆；38、转动销；39、滑动销；

4、拉紧释放组件；41、烧线机构；411、烧线电阻；412、电路板；413、烧线盒；4131、线槽；4132、烧线盖；42、固定柱；43、第一拉紧绳。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池阵的展开装置，包括：连接底板1、驱动装置2、支架3以及拉紧释放组件4。其中，连接底板1固接于卫星星体上，驱动装置2设置在连接底板1上，支架3的一端连接于连接底板1，另一端连接于驱动装置2，以使驱动装置2能够带动支架3绕连接底板1进行转动。在第一预设条件时，拉紧释放组件4与支架3的移动端连接，在第二预设条件时，拉紧释放组件4与支架3的移动端断开。

进一步地，连接底板1上设置有滑轨14和第二连接件12。支架3上安设有柔性太阳能电池，为了提高柔性太阳能电池的稳定性和可靠性，优选地，本实施例中的支架3包括第一长杆35和第二长杆36，其中，第一长杆35通过转动销38连接在第二连接件12上，第二长杆36通过滑动销39连接在滑轨14上。且驱动装置2和拉紧释放组件4同时与滑动销39进行连接，进而使得滑动销39能够在滑轨14上进行运动，从而带动第二长杆36绕着连接底板1进行运动。

优选地，第一长杆35与第二长杆36之间设置多个支撑杆37，进而有利于提高第一长杆35和第二长杆36的稳定性和可靠性。同时支撑杆37也能够起到连接的作用，也就是说，当滑动销39带动第二长杆36转动时，第二长杆36能够通过支撑杆37带动第一长杆35绕着转动销38进行转动，此时支架3处于展开状态，进而使得支架3上的柔性太阳能电池能够展开，以吸收光能进行发电，进而能够满足卫星的能源供给。

进一步地，在第一预设条件时，此时支架3处于收拢状态，且此时滑动销39位于滑轨14靠近拉紧释放组件4的端部处，拉紧释放组件4与滑轨14上的滑动销39连接，同时，驱动装置2也与滑动销39进行连接。值得注意的是，此时的驱动装置2能够产生足够的预紧力，进而使得的这部分预紧力能够在第二预设条件时，带动滑动销39朝向靠近驱动装置2的方向运动，以使支架3逐渐展开。在第二预设条件时，此时支架3处于展开状态，拉紧释放组件4与滑动销39断开连接，在驱动装置2的预紧力的驱动下，滑动销39沿着靠近驱动装置2的方向运动，此时，第二长杆36绕着连接底板1进行转动，直至滑动销39运动至滑轨14的端部，第二长杆36完全展开；与此同时，第一长杆35绕着转动销38进行转动，直至第一长杆35完全展开。此时支架3上的柔性太阳能电池已经展开，进而使得柔性太阳能电池能够正常工作以满足卫星的能源供给。

如图1-图3所示，在本实施例中太阳能电池阵的展开装置包括第一转动杆31和第二转动杆32，第一转动杆31的固定端连接于支架3上，第二转动杆32的固定端连接于连接底板1，第一转动杆31的移动端与第二转动杆32的移动端转动连接。

进一步地，第一转动杆31的固定端与第一长杆35连接，在第一预设条件时，第一转动杆31能够绕第一转动杆31的移动端进行转动，以使第一转动杆31的固定端靠近第二转动杆32的固定端；此时第一长杆35和第二长杆36处于收拢状态，进而减少支架3所占用的空间结构，便于作业人员将连接底板1安装于卫星星体上。在第二预设条件时，第一转动杆31能够绕第一转动杆31的移动端进行转动，以使第一转动杆31的固定端远离第二转动杆32的固定端。值得注意的是，第一转动杆31靠近第二转动杆32的端部（也就是第一转动杆31的活动端）设置有限位部311，限位部311套接于第二转动杆32上，使得在支架3完全展开时，此时第一转动杆31和第二转动杆32能够处于同一条直线上，从而避免第一转动杆31和第二转动杆32互相出现“下榻”的现象，进而使得第一长杆35、第一传动杆、第二转动杆32以及连接底座能够形成一个三角形，利用三角形的稳定性，从而能够提高支架3的可靠性和稳定性。

如图1-图3所示，在本实施例中太阳能电池阵的展开装置包括第一铰键33，第一铰键33连接于第一转动杆31的移动端和第二转动杆32的移动端。第一铰键33将第一转动杆31和第二转动杆32空间错位，减少了第一转动杆31和第二转动杆32相对摩擦面积，进而提高第一转动杆31和第二转动杆32相对转动的灵活性，进而避免在支架3展开或收拢的过程中，第一转动杆31和第二转动杆32出现卡顿的故障，从而影响柔性太阳能电池的正常工作。

优选地，太阳能电池阵的展开装置包括第一弹性件34，第一弹性件34的移动端连接于第一铰键33，第一弹性件34的固定端连接于连接底板1。在支架3展开的过程中，第一弹性件34能够对支架3施加一定的推动力，提高支架3展开的效率。当支架3完全展开后，第一弹性件34能够为第一转动杆31和第二转动杆32提供一定的拉力，这样使得第一转动杆31和第二转动杆32能够保持一定的预紧力，进而能够对第一长杆35起到限位支撑的作用，避免柔性太阳能电池长期工作而使得第一长杆35松脱，从而使得第一转动杆31、第二转动杆32以及第一弹性件34能够实现自锁的功能，进一步地提高支架3的稳定性和可靠性。

如图1-图3所示，在本实施例中，连接底板1上设置有第一连接件11和第二铰键13，第二铰键13穿设在第一连接件11上，且第一弹性件34的固定端连接于第二铰键13上。这样能够提高第一弹性件34的稳定性和可靠性，进而能够保证在支架3展开和收拢的过程中，第一弹性件34不会从第二铰键13和第一铰键33上滑落，提高太阳能电池阵的展开装置的工作效率。

如图4所示，在本实施例中，拉紧释放组件4包括烧线机构41、固定柱42以及第一拉紧绳43，第一拉紧绳43的一端穿过烧线机构41与固定柱42连接，第一拉紧绳43的另一端与支架3连接。

具体地，在本实施例中，设置两个固定柱42，且两个固定柱42设置在烧线机构41的两侧，第一拉紧绳43的一端穿过烧线机构41缠绕在固定柱42上，另一端与转动销38缠绕连接。烧线机构41能够在第二预设条件下，烧断第一拉紧绳43，使得拉紧释放组件4与滑动销39断开连接，进而使得支架3能够在驱动装置2的驱动下逐渐展开。

优选地，请继续参考图4，烧线机构41包括烧线电阻411和电路板412，烧线电阻411和电路板412电连接，第一拉紧绳43抵接在烧线电阻411上，以使在第二预设条件时，第一拉紧绳43能够被烧线电阻411烧断。

进一步地，电路板412与卫星星体上的星务系统进行电连接，当太阳能电池阵的展开装置需要展开时，星务系统发出电信号，给电路板412供电，进而使得烧线电阻411产生大量的热，促使第一拉紧绳43在热量集中的条件下被烧断，进而使得第一拉紧绳43与滑动销39断开连接，响应速度快，提高拉紧释放组件4的工作效率。

请继续参考图4，在本实施例中，烧线机构41还包括带有烧线盖4132的烧线盒413，烧线盒413上开设有线槽4131，第一拉紧绳43能够穿过线槽4131并与固定柱42连接。烧线盒413对内部的电路板412和烧线电阻411能够起到保护作用，避免太空中的强辐射影响烧线电阻411和电路板412的正常使用，进而延长拉紧释放组件4的使用寿命。除此以外，烧线盖4132在与烧线盒413封装时会用强力胶紧固，保证烧线盖4132的可靠性，同时，这种“推盖式”结构可以便于用户的安装和试验，提高安装效率。

如图5所示，在本实施例中，驱动装置2包括转轴21、第二弹性件（图中未示出）和第二拉紧绳23，第二弹性件的固定端固接于转轴21，第二拉紧绳23的一端连接于第二弹性件的移动端，另一端连接于支架3，以使当第二弹性件收缩时，第二拉紧绳23能够带动支架3沿靠近驱动装置2的方向运动。

进一步地，当在第一预设条件时，作业人员能够通过扳手转动转轴21，使得驱动装置2中的第二弹性件具有一定的预紧力。当在第二预设条件下时，驱动装置2内的第二弹性件失去预紧力，第二弹性件在恢复初始状态的过程中能够带动第二弹性件收回驱动装置2内部，进而使得第二弹性件能够带动滑动销39沿着靠近驱动装置2的方向运动，当滑动销39运动至滑轨14的端部时，此时支架3被完全展开。

优选地，在本实施例中驱动装置2还包括驱动盒体24和开设有通孔（图中未示出）的驱动盒盖25，驱动盒盖25与驱动盒体24螺纹连接，驱动盒体24连接于连接底板1，转轴21部分穿过通孔。

进一步地，第二弹性件设置在驱动盒体24内部，使得驱动盒体24对第二弹性件起到一定的保护作用。转轴21部分穿过驱动盒盖25，有利于作业人员在第一预设条件下对转轴21进行旋拧，使驱动装置2在支架3未展开时具有一定的预紧力，从而提高太阳能电池阵的展开装置的工作效率。

本实施例中的太阳能电池阵的展开装置的工作过程如下：

（1）当该太阳能电池阵的展开装置在非工作时，通过拉紧释放组件4的第一拉紧绳43固定滑动销39，从而使支架3处于固定地收拢状态，同时驱动装置2的第一拉紧绳43系在滑动销39上，在支架3处于收拢状态后，通过扳手旋转驱动装置2的转轴21，使得驱动装置2产生足够的预紧力。

（2）当太阳能电池阵的展开装置工作时，烧线机构41的烧线电阻411通电，在短时间内将第一拉紧绳43烧断，此时驱动装置2内的第二弹性件失去预紧力，第二弹性件在恢复初始状态的过程中能够带动第二拉紧绳23收回驱动装置2内部，进而使得第二弹性件能够带动滑动销39沿着靠近驱动装置2的方向运动，当滑动销39运动至滑轨14的端部时，此时支架3被完全展开。当滑动销39滑到滑轨14端部的终止位置时，第二弹性件仍然保持一定的预紧力，以维持展开装置的展开状态，此外，在支架3的展开过程中，第一转动杆31和第二转动杆32在第一弹性件34的作用下，一方面给支架3提供一部分推力，另一方面给第一转动杆31和第二转动杆32提供拉力，当支架3完全展开时，第一弹性件34仍然保持一定预紧力，使得第一转动杆31和第二转动杆32成为支架3的支撑限位杆，进而对支架3起到一定的限位作用，从而实现支架3的自锁功能。该太阳能电池阵的展开装置的动力由第一弹性件34和第二弹性件共同提供，自锁能力由第一弹性件34、第一转动杆31和第二转动杆32协同作用来实现，使得太阳能电池阵的展开装置工作时不仅响应快，产生冲击小，还结构简单，且能够重复使用，有效地降低了该太阳能电池阵的展开装置使用成本。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能电池阵的展开装置，安设于卫星星体上，其特征在于，包括：

连接底板(1)，所述连接底板(1)固接于所述卫星星体上，所述卫星星体设有星务系统，所述星务系统控制太阳能电池阵的展开装置的展开；

驱动装置(2)，所述驱动装置(2)设置在所述连接底板(1)上；

支架(3)，所述支架(3)的一端连接于所述连接底板(1)，另一端连接于所述驱动装置(2)，以使所述驱动装置(2)能够带动所述支架(3)绕所述连接底板(1)进行转动；

拉紧释放组件(4)，所述拉紧释放组件(4)包括烧线机构(41)、固定柱(42)以及第一拉紧绳(43)，所述第一拉紧绳(43)的一端穿过所述烧线机构(41)与所述固定柱(42)连接，所述第一拉紧绳(43)的另一端与所述支架(3)连接，在第一预设条件，即所述支架（3）处于收拢状态时，所述拉紧释放组件(4)与所述支架(3)的移动端连接，在第二预设条件，即所述支架（3）处于展开状态时，所述拉紧释放组件(4)与所述支架(3)的移动端断开，所述烧线机构(41)包括烧线电阻(411)和电路板(412)，所述烧线电阻(411)和所述电路板(412)电连接，所述第一拉紧绳(43)抵接在所述烧线电阻(411)上，以使在第二预设条件时，所述第一拉紧绳(43)能够被所述烧线电阻(411)烧断；

第一转动杆(31)和第二转动杆(32)，所述第一转动杆(31)的固定端连接于所述支架(3)上，所述第二转动杆(32)的固定端连接于所述连接底板(1)，所述第一转动杆(31)的移动端与所述第二转动杆(32)的移动端转动连接；

在第一预设条件时，所述第一转动杆(31)能够绕所述第一转动杆(31)的移动端进行转动，以使所述第一转动杆(31)的固定端靠近所述第二转动杆(32)的固定端；

在第二预设条件时，所述第一转动杆(31)能够绕所述第一转动杆(31)的移动端进行转动，以使所述第一转动杆(31)的固定端远离所述第二转动杆(32)的固定端。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述太阳能电池阵的展开装置包括第一铰键(33)，所述第一铰键(33)连接于所述第一转动杆(31)的移动端和所述第二转动杆(32)的移动端。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述太阳能电池阵的展开装置包括第一弹性件(34)，所述第一弹性件(34)的移动端连接于所述第一铰键(33)，所述第一弹性件(34)的固定端连接于所述连接底板(1)。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述连接底板(1)上设置有第一连接件(11)和第二铰键(13)，所述第二铰键(13)穿设在所述第一连接件(11)上，且所述第一弹性件(34)的固定端连接于所述第二铰键(13)上。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述烧线机构(41)还包括带有烧线盖(4132)的烧线盒(413)，所述烧线盒(413)上开设有线槽(4131)，所述第一拉紧绳(43)能够穿过所述线槽(4131)并与所述固定柱(42)连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述驱动装置(2)包括转轴(21)、第二弹性件和第二拉紧绳(23)，所述第二弹性件的固定端固接于所述转轴(21)，所述第二拉紧绳(23)的一端连接于所述第二弹性件的移动端，另一端连接于所述支架(3)，以使当第二弹性件收缩时，所述第二拉紧绳(23)能够带动所述支架(3)沿靠近所述驱动装置(2)的方向运动。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池阵的展开装置，其特征在于，所述驱动装置(2)还包括驱动盒体(24)和开设有通孔的驱动盒盖(25)，所述驱动盒盖(25)与所述驱动盒体(24)螺纹连接，所述驱动盒体(24)连接于所述连接底板(1)，所述转轴(21)部分穿过所述通孔。

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