CN218777702U - 一种离轨帆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及卫星技术领域，尤其涉及一种离轨帆装置。离轨帆装置包括箱体、转轴、离轨帆和四个记忆合金杆，箱体包括顶板、底板和四个直角侧板，四个直角侧板活动地围设于顶板与底板之间。转轴具有四个沿其周向间隔分布且具有开口的容纳腔。转轴能够锁定或转动地设置于顶板与底板之间。离轨帆的外缘与多个直角侧板相连。四个记忆合金杆的一端分别与对应的直角侧板相连，另一端分别伸入并固定设置于对应的容纳腔内。四个记忆合金杆卷绕于转轴上，以使多个直角侧板拼接相连；或者，四个记忆合金杆在转轴解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，并带动多个直角侧板相互远离，以展开离轨帆。通过充分展开离轨帆，提高了卫星的离轨效率。

Description

一种离轨帆装置

技术领域

本实用新型涉及卫星技术领域，尤其涉及一种离轨帆装置。

背景技术

离轨帆装置能够实现卫星，尤其是立方星的被动离轨。通过在立方星上展开离轨帆，以增大立方星在近地轨道运行时受到的稀薄大气的阻力，从而降低立方星的转速，使其快速坠入大气层内烧毁，避免成为空间碎片(即太空垃圾)。

目前，现有的离轨帆装置包括转轴、多个记忆合金杆和离轨帆，多个记忆合金杆的一端沿转轴的周向通过螺栓等紧固件固定于转轴的外周面，多个记忆合金杆的另一端与离轨帆的外缘相连。当立方星在近地轨道正常运行时，多个记忆合金杆依次卷绕于转轴上。当立方星达到运行寿命后，卷绕于转轴的记忆合金杆通过释放自身存储的弹性势能伸展复位呈直杆状态，并带动离轨帆展开，以使立方星快速脱离轨道。现有技术中，由于记忆合金杆为弹性杆，当记忆合金杆卷绕于转轴时，同样会将固定记忆合金杆的紧固件卷绕在记忆合金杆的内部，使得部分记忆合金杆发生弯折变形，可能导致记忆合金杆不能完全伸展到位的风险，致使离轨帆不能充分展开，降低了立方星的离轨效率。

因此，亟需一种离轨帆装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种离轨帆装置，避免记忆合金杆伸展复位时发生弯折变形，以使离轨帆充分展开。

为达此目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种离轨帆装置，包括：

箱体，所述箱体包括顶板、底板和四个直角侧板，四个所述直角侧板活动地围设于所述顶板与所述底板之间；

转轴，所述转轴具有四个沿其周向间隔分布且具有开口的容纳腔；所述转轴能够锁定或转动地设置于所述顶板与所述底板之间；

离轨帆，所述离轨帆的外缘与多个所述直角侧板相连；以及

四个记忆合金杆，四个所述记忆合金杆的一端分别与对应的所述直角侧板相连，另一端分别伸入并固定设置于对应的所述容纳腔内；四个所述记忆合金杆卷绕于所述转轴上，以使多个所述直角侧板拼接相连；或者，四个所述记忆合金杆在所述转轴解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，并带动多个所述直角侧板相互远离，以展开所述离轨帆。

作为优选方案，所述转轴包括四个分体轴，四个所述分体轴的轴心呈方形布置并相连组成转轴主体，且相邻两个所述分体轴之间形成有所述容纳腔，以使四个所述容纳腔连通形成十字腔，所述十字腔能够在所述记忆合金杆伸展复位后沿所述箱体的对角线分布。

作为优选方案，所述转轴还包括定位件，每个所述容纳腔内的侧壁上均固定设置有所述定位件，所述定位件能够将所述记忆合金杆固定于对应的所述容纳腔内。

作为优选方案，所述转轴包括：

轴盖，所述转轴主体的上下两端分别设置有所述轴盖，每个所述分体轴的上下两端均与对应的所述轴盖固定连接；以及

锁头，所述轴盖上凸设有所述锁头；所述顶板与所述底板的中心位置均开设有通孔，每个所述锁头可转动地穿设于对应的所述通孔内。

作为优选方案，所述离轨帆装置还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括：

锁止线，所述锁头的顶端内凹形成有凹槽，所述锁止线的两端固定于所述顶板上且穿设于所述凹槽内，以锁定所述转轴；

熔断模块，设置于所述顶板上并与锁止线相抵接，所述熔断模块被配置为通电后发热并能够熔断所述锁止线，以解锁所述转轴。

作为优选方案，所述离轨帆由多个分体帆拼接组成；相邻两个所述记忆合金杆之间设置有一个所述分体帆，所述分体帆的中心角部位固定设置于所述箱体内且两个边角部位分别与相邻的两个所述直角侧板相连。

作为优选方案，所述直角侧板包括：

主体板，多个所述主体板活动地围设于所述顶板与所述底板之间；以及

转接块，固定设置于所述主体板的内侧，所述转接块与对应的所述记忆合金杆的一端相连，并分别与两个相邻的所述分体帆的边角部位相连。

作为优选方案，所述直角侧板还包括两个弹性件，两个所述弹性件的一端均与所述转接块相连，另一端分别与两个相邻的所述分体帆的边角部位相连。

作为优选方案，所述离轨帆装置还包括存储罩，相邻两个所述记忆合金杆之间均设置有一个所述存储罩，所述存储罩具有朝向外侧的开口；所述分体帆的中心角部位固定设置于对应的所述存储罩内且其两个边角部位分别伸出所述存储罩的开口后与相邻的两个所述直角侧板对应相连。

作为优选方案，所述离轨帆装置还包括导柱，所述导柱可转动地设置于所述顶板与所述底板之间；每个所述记忆合金杆垂直于伸展方向的两侧均设置有所述导柱。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的离轨帆装置，当近地轨道上的卫星达到使用寿命后，转轴解锁，四个记忆合金杆向外伸展复位并带动四个直角侧板远离转轴移动，以展开离轨帆，增加了卫星在近地轨道飞行时受到的稀薄的大气阻力，从而降低了卫星的飞行速度，使得卫星脱离轨道并加速坠落至大气层内烧毁。由于记忆合金杆的端部伸入并固定设置于转轴的容纳腔内，避免了记忆合金杆在设伸展复位时发生弯折变形，使得四个记忆合金杆在转轴解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，即记忆合金杆能够伸展到位，从而使离轨帆充分展开，以保证卫星能够实现快速减速，有利于提高卫星的离轨效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的离轨帆装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的转轴处于锁定时离轨帆装置的内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的转轴处于解锁时离轨帆装置的内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的转轴的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的去除轴套后的转轴的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的转轴主体的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的离轨帆的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的侧板的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的去除顶板、侧板、记忆合金杆与离轨帆后的离轨帆装置的结构示意图。

图中部件名称和标号如下：

1、顶板；11、通孔；12、凸块；13、观察孔；2、底板；3、直角侧板；31、主体板；32、转接块；321、立板；322、横板；33、弹性件；4、转轴；40、容纳腔；41、锁头；410、凹槽；42、轴盖；43、分体轴；44、定位件；45、轴套；5、离轨帆；51、分体帆；511、中心角部位；512、边角部位；6、记忆合金杆；7、存储罩；8、导柱。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、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实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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”、“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实用新型的限制。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。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提出了一种离轨帆装置，主要安装于在近地轨道飞行的卫星上。具体地，该卫星为体积较小的立方星，当在轨的立方星达到使用寿命后，如果不对其进行离轨处理将成为空间碎片，影响在轨卫星或其他航天器的安全运行。

如图1～图3所示，离轨帆装置包括箱体、转轴4、锁紧组件、离轨帆5和四个记忆合金杆6，箱体包括顶板1、底板2和四个直角侧板3，四个直角侧板3活动地围设于顶板1与底板2之间。转轴4具有四个沿其周向间隔分布且具有开口的容纳腔40，转轴4能够锁定或转动地设置于顶板1与底板2之间。离轨帆5的外缘与多个直角侧板3相连。四个记忆合金杆6的一端分别与对应的直角侧板3相连，另一端分别伸入并固定设置于对应的容纳腔40内。四个记忆合金杆6卷绕于转轴4上，以使多个直角侧板3拼接相连；或者，四个记忆合金杆6在转轴4解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，并带动多个直角侧板3相互远离，以展开离轨帆5。

需要说明的是，正常状态的记忆合金杆6呈自然伸直状态。记忆合金杆6具有良好的弹性，能够在受到外力后发生相应的弯曲或弯折变形。当撤去外力后，记忆合金杆6能够自动恢复成伸直状态。在本实施例中，通过转动转轴4使得四个记忆合金杆6均卷绕于转轴4上，当卷绕到位后，锁定转轴4，即转轴4不能发生转动，以使记忆合金杆6稳定地收卷于转轴4上。当转轴4解锁后，记忆合金杆6带动转轴4转动并恢复成伸直状态。

当近地轨道上的卫星达到使用寿命后，转轴4解锁，四个记忆合金杆6向外伸展复位并带动四个直角侧板3远离转轴4移动，以展开离轨帆5，增加了卫星在近地轨道飞行时受到的稀薄的大气阻力，从而降低了卫星的飞行速度，使得卫星脱离轨道并加速坠落至大气层内烧毁。由于记忆合金杆6的端部伸入并固定设置于转轴4的容纳腔40内，避免了记忆合金杆6在设伸展复位时发生弯折变形，使得四个记忆合金杆6在转轴4解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，即记忆合金杆6能够伸展到位，从而使离轨帆5充分展开，以保证卫星能够实现快速减速，有利于提高卫星的离轨效率。

本实施例的离轨帆5为双面镀铝的聚酰亚胺薄膜，其厚度薄，结构强度较高且便于折叠压缩，具有较高的反射率，能够有效抵抗空间环境中太阳光辐射。

如图2所示，箱体为矩形箱体，具有四个直角侧板3和四个记忆合金杆6，转轴4可转动地设置于顶板1和底板2的中心位置，四个记忆合金杆6的一端固定于转轴4上。当四个记忆合金杆6卷绕于转轴4时能够拉动四个直角侧板3拼接相连，并组装成箱体的方形侧壁。如图3所示，当转轴4解锁后，转轴4处于自由状态，四个记忆合金杆6同时伸展复位，即恢复成伸直状态。此时，记忆合金杆6带动与其相连的直角侧板3分离，以使直角侧板3带动离轨帆5的边缘移动，从而展开离轨帆5。

如图1、图4和图5所示，转轴4包括锁头41、轴盖42、四个分体轴43和轴套45，四个分体轴43的轴心呈方形布置并相连组成转轴主体，且相邻两个分体轴43之间形成有容纳腔40。转轴主体的上下两端分别设置有轴盖42，每个分体轴43的上下两端均与对应的轴盖42固定连接。具体地，每个分体轴43的上下两端分别与对应的轴盖42通过螺栓固定连接。轴盖42上凸设有锁头41，顶板1与底板2的中心位置均开设有通孔11，每个锁头41可转动地穿设于对应的通孔11内。通孔11内活动地安装有轴套45，锁头41穿设于对应的轴套45内并在轴套45内顺畅转动。

进一步地，转轴4还包括定位件44，每个容纳腔40内的侧壁上均固定设置有定位件44，定位件44能够将记忆合金杆6固定于对应的容纳腔40内。定位件44可以为螺栓，以使记忆合金杆6的一端与对应的分体轴43通过螺栓连接，提高了记忆合金杆6在分体轴43上安装的稳定性。

需要说明的是，离轨帆装置还包括锁紧组件(图中未显示)，锁紧组件为热刀组件，具体包括锁止线和熔断模块，锁头41的顶端内凹形成有凹槽410，锁止线的两端固定于顶板1上且穿设于凹槽410内，以锁定转轴4。熔断模块设置于顶板1上并与锁止线相抵接，熔断模块通电后发热并能够熔断锁止线，以解锁转轴4。本实施例的熔断模块可以为电阻或电阻丝等，锁止线由聚乙烯材料制成，受热后能够发生熔断。

进一步地，锁头41的顶端内凹形成有凹槽410，凹槽410呈一字形，以便于锁止线通过凹槽410锁定转轴4。具体地，可以通过螺丝刀等工具卡接于其中一个锁头41的凹槽410内，通过转动转轴4，使得四个记忆合金杆6逐渐卷绕于转轴4上，四个直角侧板3在对应的记忆合金杆6的拉动下相互靠近直至拼接为一体。然后将锁止线的两端固定于底板2上，且锁止线的中间部分穿过凹槽410，以避免转轴4转动，实现了转轴4的锁定。当需要解锁时，立方星的星体向熔断模块通电，熔断模块产生热量并熔断锁止线，锁止线熔断并解锁转轴4。通过热刀组件进行烧线解锁的方式实现转轴4的解锁，结构简单，无需使用电机等驱动件，提高了转轴4解锁过程的可靠性。

如图1所示，顶板1的上端面的边角位置均设置有凸块12，凸块12能够抵接于卫星的星体外表面，以在顶板1的上端面与星体的外表面之间形成有避让空间，以便于锁紧组件的安装。此外，顶板1上还开设有观察孔13，以便于通过观察孔13查看箱体内部的情况。

如图6所示，转轴4的四个容纳腔40连通形成十字腔，十字腔能够在记忆合金杆6伸展复位后沿箱体的对角线分布。每个记忆合金杆6的一端分别伸入四个容纳腔40内并与其中一个分体轴43通过定位件44固定连接。如图3所示，当转轴4解锁且离轨帆5展开时，四个伸直状态的记忆合金杆6同时伸展复位并沿箱体的对角线分布，即恢复成伸直状态，此时每个记忆合金杆6的伸展方向均通过转轴4的轴心，以避免记忆合金杆6的端部出现环绕分体轴43外周弯曲导致不能伸展到位的情况，进一步保证了离轨帆5充分展开。

如图3和图7所示，离轨帆5由多个分体帆51拼接组成。本实施例的离轨帆5包括四个呈三角形的分体帆51，每个分体帆51具有三个角。分体帆51的一个角固定安装于箱体内，为中心角部位511。另外两个角分别安装相邻两个直角侧板3上，为边角部位512。相邻两个记忆合金杆6之间设置有一个分体帆51，分体帆51的中心角部位511固定设置于箱体内且两个边角部位512分别与相邻的两个直角侧板3相连。离轨帆5采用分体式设置方式，能够降低离轨帆5的展开难度，使得每个分体帆51均能够充分展开。

如图8所示，本实施例的直角侧板3呈直角L型，具体包括主体板31和转接块32，多个主体板31活动地围设于顶板1与底板2之间。转接块32固定设置于主体板31的内侧，转接块32与对应的记忆合金杆6的一端相连，并分别与两个相邻的分体帆51的边角部位512相连。具体地，转接块32安装于直角侧板3的内壁并位于箱体的四个边角位置。转接块32向外凸设有立板321和两个横板322，其中立板321相对的两侧分别设置有两个横板322。每个立板321均通过螺栓与其中一个记忆合金杆6相连，两个横板322分别与不同的分体帆51的边角部位512相连。

进一步地，直角侧板3还包括两个弹性件33，两个弹性件33的一端均与转接块32相连，另一端分别与两个相邻的分体帆51的边角部位512相连。本实施例的弹性件33为拉簧，每个横板322上均固定安装有一个拉簧，并通过拉簧与对应的分体帆51的边角部位512弹性连接。通过拉簧拉紧分体帆51，以使展开的离轨帆5始终处于张紧状态，进一步实现了离轨帆5地充分展开。

如图2、图3和图9所示，离轨帆装置还包括存储罩7，相邻两个记忆合金杆6之间均设置有一个存储罩7，存储罩7具有朝向外侧的开口。分体帆51的中心角部位511固定设置于对应的存储罩7内且其两个边角部位512分别伸出存储罩7的开口后与相邻的两个直角侧板3对应相连。本实施例的存储罩7具有四个，每个分体帆51折叠收拢于其中一个存储罩7内，实现了各个分体帆51的分区布置，避免分体帆51在展开和折叠过程中发生干涉。

如图3和图9所示，离轨帆装置还包括导柱8，导柱8可转动地设置于顶板1与底板2之间。每个记忆合金杆6垂直于伸展方向的两侧均设置有导柱8。导柱8能够对记忆合金杆6的卷绕和伸展复位过程起到导向限位作用，避免记忆合金杆6与存储罩7发生碰撞，以保证记忆合金杆6能够快速伸展到位。

进一步地，每个记忆合金杆6垂直于伸展方向的两侧均设置有一组导柱8，每组具有多个间隔布置的导柱8，两组导柱8之间形成记忆合金杆6的伸缩通道。每个记忆合金杆6能够在伸缩通道往复移动，以卷绕于转轴4或向外伸展复位。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种离轨帆装置，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体包括顶板(1)、底板(2)和四个直角侧板(3)，四个所述直角侧板(3)活动地围设于所述顶板(1)与所述底板(2)之间；

转轴(4)，所述转轴(4)具有四个沿其周向间隔分布且具有开口的容纳腔(40)；所述转轴(4)能够锁定或转动地设置于所述顶板(1)与所述底板(2)之间；

离轨帆(5)，所述离轨帆(5)的外缘与多个所述直角侧板(3)相连；以及

四个记忆合金杆(6)，四个所述记忆合金杆(6)的一端分别与对应的所述直角侧板(3)相连，另一端分别伸入并固定设置于对应的所述容纳腔(40)内；四个所述记忆合金杆(6)卷绕于所述转轴(4)上，以使多个所述直角侧板(3)拼接相连；或者，四个所述记忆合金杆(6)在所述转轴(4)解锁后向外伸展复位并形成对角线分布的十字形，并带动多个所述直角侧板(3)相互远离，以展开所述离轨帆(5)。

2.根据权利要求1所述的离轨帆装置，其特征在于，所述转轴(4)包括四个分体轴(43)，四个所述分体轴(43)的轴心呈方形布置并相连组成转轴主体，且相邻两个所述分体轴(43)之间形成有所述容纳腔(40)，以使四个所述容纳腔(40)连通形成十字腔，所述十字腔能够在所述记忆合金杆(6)伸展复位后沿所述箱体的对角线分布。

3.根据权利要求2所述的离轨帆装置，其特征在于，所述转轴(4)还包括定位件(44)，每个所述容纳腔(40)内的侧壁上均固定设置有所述定位件(44)，所述定位件(44)能够将所述记忆合金杆(6)固定于对应的所述容纳腔(40)内。

4.根据权利要求2所述的离轨帆装置，其特征在于，所述转轴(4)包括：

轴盖(42)，所述转轴主体的上下两端分别设置有所述轴盖(42)，每个所述分体轴(43)的上下两端均与对应的所述轴盖(42)固定连接；以及

锁头(41)，所述轴盖(42)上凸设有所述锁头(41)；所述顶板(1)与所述底板(2)的中心位置均开设有通孔(11)，每个所述锁头(41)可转动地穿设于对应的所述通孔(11)内。

5.根据权利要求4所述的离轨帆装置，其特征在于，所述离轨帆装置还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括：

锁止线，所述锁头(41)的顶端内凹形成有凹槽(410)，所述锁止线的两端固定于所述顶板(1)上且穿设于所述凹槽(410)内，以锁定所述转轴(4)；

熔断模块，设置于所述顶板(1)上并与锁止线相抵接，所述熔断模块被配置为通电后发热并能够熔断所述锁止线，以解锁所述转轴(4)。

6.根据权利要求1所述的离轨帆装置，其特征在于，所述离轨帆(5)由多个分体帆(51)拼接组成；相邻两个所述记忆合金杆(6)之间设置有一个所述分体帆(51)，所述分体帆(51)的中心角部位(511)固定设置于所述箱体内且两个边角部位(512)分别与相邻的两个所述直角侧板(3)相连。

7.根据权利要求6所述的离轨帆装置，其特征在于，所述直角侧板(3)包括：

主体板(31)，多个所述主体板(31)活动地围设于所述顶板(1)与所述底板(2)之间；以及

转接块(32)，固定设置于所述主体板(31)的内侧，所述转接块(32)与对应的所述记忆合金杆(6)的一端相连，并分别与两个相邻的所述分体帆(51)的边角部位(512)相连。

8.根据权利要求7所述的离轨帆装置，其特征在于，所述直角侧板(3)还包括两个弹性件(33)，两个所述弹性件(33)的一端均与所述转接块(32)相连，另一端分别与两个相邻的所述分体帆(51)的边角部位(512)相连。

9.根据权利要求6所述的离轨帆装置，其特征在于，所述离轨帆装置还包括存储罩(7)，相邻两个所述记忆合金杆(6)之间均设置有一个所述存储罩(7)，所述存储罩(7)具有朝向外侧的开口；所述分体帆(51)的中心角部位(511)固定设置于对应的所述存储罩(7)内且其两个边角部位(512)分别伸出所述存储罩(7)的开口后与相邻的两个所述直角侧板(3)对应相连。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的离轨帆装置，其特征在于，所述离轨帆装置还包括导柱(8)，所述导柱(8)可转动地设置于所述顶板(1)与所述底板(2)之间；每个所述记忆合金杆(6)垂直于伸展方向的两侧均设置有所述导柱(8)。

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