KR100489740B1 - 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인공위성에 사용되는 태양전지판을 연결하고 발사시 태양전지판을 접힌 상태로 유지시킨 후 임무궤도에서 태양전지판을 캠 플레이트 전개방식으로 전개시키는 역할을 수행하는 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 돌출된 플랜지부분에 외측으로 로울러(6)가 설치되고 안쪽으로 정지몸체(7)가 설치되며 반대쪽에 라체터(11)를 설치한 상측 브래킷(1)과,

상기 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)의 플랜지부분에서 회전 가능하게 연결하는 회전축(4)과,

상기 상측 브래킷(1)과 회전축(4)으로 연결되며 태양전지판에 고정되는 하측 브래킷(2)과,

상기 하측 브래킷(2)의 플랜지부 하측으로 토셔널 스프링(10)이 삽입되어 있어 회전동력을 제공하는 드라이빙 축(9)과,

상기 드라이빙 축(9)의 일측 선단에 연결되며 로울러(6)가 삽입되는 장공(3')을 갖는 캠 플레이트(3)로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치{Cam-plate Driving Array Deployment Mechanisms of Satellite}

본 발명은 인공위성에 사용되는 태양전지판을 연결하고 발사시 태양전지판을 접힌 상태로 유지시킨 후 임무궤도에서 태양전지판을 캠 플레이트 전개방식으로 전개시키는 역할을 수행하는 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치에 관한 것이다.

인공위성에 사용되는 태양전지판은 인공위성을 작동시키기 위한 전력원으로 사용되며, 지상에서는 인공위성의 몸체와 일체형으로 접혀진 상태에서 발사되고, 임무를 수행하기 위한 궤도에 진입하게 되면 태양전지판을 스프링의 탄성력을 이용한 전개방식으로 전개 시켜 사용하게 된다.

인공위성 태양전지판 전개 기구는 태양전지판을 높은 신뢰성을 가지고 안전하게 전개 시켜야 하기 때문에 비교적 단순하고 전개가 확실한 메커니즘으로 설계/제작되어야 한다.

기존에 사용된 전개 기구들은 토셔널 스프링을 사용한 경우 전개된 상태(토셔널 스프링의 토크값이 가장 적을 때)의 값이 어느 정도 커야 하기 때문에 저장상태(토셔널 스프링의 토크값이 가장 클 때)에서 높은 토크 값을 가지게 되므로 전개력이 커지게 된다.

따라서 높은 전개력으로 인한 태양전지판에 가해지는 충격하중으로 태양전지판이 손상될 우려가 있으며, 이것을 방지하기 위하여 댐퍼 등 다소 중량이 나가며 고가인 장비를 장착해야 한다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 인공위성과 태양전지판 사이를 연결하며 임무궤도에서 태양전지판을 안전하게 전개시키기 위한 인공위성 태양전지판 전개 기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 인공위성이 작동하는 우주환경에서 태양전지판에 손상을 가하지 않으며 가장 확실하게 태양전지판을 전개시키기 위한 캠 플레이트 구동 방식을 제공하는 것이다.

본 발명은 전개기구를 작동시키는 동력원인 토셔널 스프링의 회전축과 토셔널 스프링에 의해 구동되는 구동축을 분리하여 작동시켜 이상적인 토크-세타를 이룰 수 있도록 한다.

본 발명은 전개가 원활히 되도록 전개 기구의 회전축에 베어링을 사용하였으며 전개된 이후 전개된 상태를 유지 할 수 있도록 라체터를 사용한다.

본 발명은 돌출된 플랜지부분에 외측으로 로울러가 설치되고 안쪽으로 정지몸체가 설치되며 반대쪽에 라체터를 설치한 상측 브래킷과,

상기 상측 브래킷과 하측 브래킷의 플랜지부분에서 회전 가능하게 연결하는 회전축과,

상기 상측 브래킷과 회전축으로 연결되며 태양전지판에 고정되는 하측 브래킷과,

상기 하측 브래킷의 플랜지부 하측으로 토셔널 스프링이 삽입되어 있어 회전동력을 제공하는 드라이빙 축과,

상기 드라이빙 축의 일측 선단에 연결되며 로울러가 삽입되는 장공을 갖는 캠 플레이트로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 회전축(4)을 중심으로 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)이 플랜지 부분에서 연결된다.

회전축(4)은 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)을 관통하여 장착되며, 양 끝단에 베어링(5)이 장착되어 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)의 회전을 원활히 한다.

특히, 베어링(5)은 우주 환경에서 사용 가능한 무윤활 베어링을 사용하게 된다.

상기 하측 브래킷(2)의 플랜지부분에는 양측으로 연결핀(2')이 연결되어 있어서 토셔널 스프링(10)의 선단이 걸려서 탄성력이 작용되도록 하는 것이다.

또한 회전축(4)의 고정을 위하여 양쪽 끝에 하측 브래킷(2)의 플랜지부분 안쪽에서 C-링(12)이 장착되어 있다.

하측 브래킷(2)의 플랜지부분에는 구멍이 2곳에 형성되어 있으며, 상측에는 회전축(4)이 연결되고 하측에는 드라이빙 축(9)이 설치되어 하측 브래킷(2)의 내부 양측으로 토셔널 스프링(10)이 장착되며 한쪽 끝에는 장공(3')이 형성된 캠 플레이트(3)가 장착된다.

상기 드라이빙 축(9)의 고정을 위하여 C-링이 장착되고, 캠 플레이트(3) 끝에 덮개(8)를 이용하여 고정시켰다.

도 2 및 도 8에서 보는 바와 같이, 상기 상측 브래킷(1)의 안쪽에는 정지몸체(7)가 장착되는데, 이는 본 발명의 전개 기구가 소정 각도까지만 전개되도록 하는 역할을 한다. 또한 그 내부에 스프링이 장착되어 있어 전개 기구가 전개될 때 정지몸체(7)에 부하되는 하중에 대한 완충 역할을 한다.

또한 상측 브래킷(1)의 반대편에는 라체터(11)가 고정나사(11')로 장착되어 전개기구가 전개된 후 역 전개되는 것을 방지하였다.

상기 상측 브래킷(1)의 플랜지부 로울러(6)가 고정되어 있으며, 로울러(6)는 캠 플레이트(3)의 장공(3')에 연결되어서 상측 브래킷(1)과 하부 브래킷(2)의 전개를 안내할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 모든 구성품은 접착제가 사용되지 않고 끼워 맞춤이나 볼트를 이용하여 조립되도록 설계되어 조립이 용이하다.

이하에서는 본 발명의 전개기구 조립 순서를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 상측 브래킷(1)의 안쪽면에 정지몸체(7)를 고정시키고 반대편에서 라체터(11)를 고정나사(11')를 이용하여 가조립하되 고정나사(11')를 완전히 조이지 않은 상태로 조립하여야 한다.

상측 브래킷(1)의 플랜지부 외측에는 로울러(6)를 억지 끼워 맞춤으로 조립한다.

상측 브래킷(1)의 플랜지부 양측에 형성된 구멍에는 베어링(5)을 억지 끼워 맞춤되어 회전되지 않도록 고정한다.

그리고 베어링(5)의 안쪽 면은 회전축(4) 및 하측 브래킷(2)과 억지 끼워 맞춤되어 회전축(4)과도 미끄러지지 않도록 한다.

또한 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)은 마찰면 없이 조립한다.

따라서 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)은 마찰면 없이 베어링(5)에 의해 회전될 수 있도록 조립한다.

그리고 회전축(4)이 플랜지 구멍 밖으로 빠져나가는 현상을 방지하기 위해서, 멈춤기능을 하는 스냅링(snap ring)인 C-링(12)이 끼워질 수 있도록 회전축(4) 외면에 미리 홈(12')이 가공되어 있어야 하며, 플랜지 안쪽면에서 이 홈(12')으로 C-링(12)이 끼워지게 된다. C-링(12)이 홈(12')에 끼워지기까지의 과정을 상세히 살펴보면, 먼저 도 1에서 상측 브래킷(1)의 좌측 플랜지 구멍, 베어링(5), 및 하측 브래킷(2)의 좌측 플랜지 구멍을 순차적으로 회전축(4)이 관통한다. 다음에 이 회전축(4)의 선단을 통하여 C-링(12)을 약간 벌려서 끼운다. 통상 C-링(12)은 벌어지는 각도에 한계가 있기 때문에 회전축(4)에 대해 수직방향으로 삽입되지는 못하고 회전축(4)의 선단을 통해서만 삽입될 수 있다. 다음에 다시 회전축(4)의 선단을 통하여 다른 C-링(12)을 약간 벌려서 끼우고, 이어서 회전축(4)의 선단이 하측 브래킷(2)의 우측 플랜지 구멍, 다른 베어링(5), 및 상측 브래킷(1)의 우측 플랜지 구멍을 순차적으로 관통한다. 다음에 하측 브래킷(2)의 양쪽 플랜지 안쪽의 회전축(4)에 끼워져 있는 두개의 C-링을 각각의 해당 홈(12')쪽으로 밀어서 그 홈(12')에 맞춘다. 이렇게 되면 회전축(4)이 양쪽 플랜지 구멍을 통해서 바깥쪽으로 빠져나가지 못하게 된다.

드라이빙 축(9)을 하측 브래킷(2)에 장착함과 동시에 드라이빙 축(9)에 토셔널 스프링(10)을 내부의 양측에 삽입한다.

토셔널 스프링(10)의 한쪽 끝을 드라이빙 축(9)에 고정시키고, 드라이빙 축(9)을 하측 브래킷(2)에 장착한 후 토셔널 스프링(10)의 나머지 한쪽 끝을 연결핀(2')에 지지되어 탄성력이 작용되도록 고정시킨다.

드라이빙 축(9) 및 토셔널 스프링(10)을 장착한 후 C-링을 이용하여 드라이빙 축(9)을 하측 브래킷(2)의 플랜지부에 고정시킨다.

상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)의 연결부분 일측에는 캠 플레이프(3)를 드라이빙 축(9)에 장착한다.

이때 캠 플레이트(3)가 상측 브래킷(1)에 닿지 않도록 조립해야 하며 캠 플레이트(3)의 장공(3')에 로울러(6)가 삽입되도록 조립한다.

이때 외측에서는 덮개(8)를 이용하여 캠 플레이트(3)가 분리되는 것을 방지하도록 고정한다.

모든 구성품이 조립된 후 평형조정을 위하여 본 발명의 전개기구를 평평한 돌로 된 선반인 평형 조립 치구(이를 "정반"이라고도 한다)에 올려놓고 전개기구가 전개된 모드에서 평형이 되게 한 후, 라체터 홀(11a)에 라체터 핀(11b)이 부드럽게 삽입되도록 정지몸체(7) 및 라체터(11)의 유격을 조정하면서 평형상태를 맞춘다(도 3, 도 7, 및 도 8 참조). 여기서, 라체터(11)에 대해서 상세히 설명하면, 도 2에 도시한 바와 같이 라체터(11)에는 고정나사(11')와 라체터 홀(11a)이 형성되어 있고, 라체터 핀(11b)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 라체터 홀(11a)에 끼워질 수 있게 하측 브래킷(2)의 플랜지 부분에 형성되어 있다. 도 2 및 도 3에서는 라체터 핀(11b)이 플랜지 부분에 고정되어 있는 뒷모습이 도시된 것이고, 이로부터 플랜지 부분의 외면쪽으로 돌출되어 형성된다. 그 돌출된 모습은 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 편의상 라체터(11)에 고정나사(11')와 라체터 핀(11b)이 끼워져 있는 상태를 플랜지 부분으로부터 분리하여 보여주고 있으나, 실제 라체터 핀(11b)은 하측 브래킷(2)의 우측 플랜지 부분의 외면에 돌출하도록 고정되어 있다.

위와 같이 평형을 유지시킨 상태에서 가조립 상태인 정지몸체(7) 및 라체터(11)의 설치위치를 확정시키기 위하여 각각의 고정나사(7', 11')로 완전히 고정되도록 조인다(도 3, 도 7, 및 도 8 참조).

조립된 전개 기구가 원활히 작동하는지, 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2) 사이에 마찰면은 없는지, 또한 캠 플레이트(3)와 로울러(6) 이외에 다른 마찰 면은 없는지 검사한다.

이와 같이 조립이 완료된 본 발명의 상측 브래킷(1)은 인공위성의 몸체에 설치되며, 하측 브래킷(2)은 태양전지판에 설치되는 것이다.

태양전지판은 여러 개가 연결되어 있어서 접힌 상태로 인공위성의 외측에 위치하여 발사되며, 발사가 왼료된 후 임무궤도에 도달하게 된다.

그러면 펼쳐진 상태의 것을 억지로 접어놓은 상태로 유지하고 있으므로 접혀진 상태의 힘을 제거하면 토셔널 스프링(10)의 탄성력으로 드라이빙 축(9)이 회전되면서 캠 플레이트(3)가 회전된다.

캠 플레이트(3)가 회전되면서 장공(3')에 조립된 로울러(6)가 이동되며 상측 브래킷(1)을 회전시동시키게 되므로 회전축(4)을 중심으로 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)이 펼쳐지게 되면서 접혀진 태양전지판을 펼치게 되는 것이다.

상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)을 작동시키는 동력원인 토셔널 스프링(10)의 드라이빙 축(9)과 토셔널 스프링(10)에 의해 구동되는 회전축(4)을 분리하여 작동시켜 토크-세타 값이 토셔널 스프링(10)이 전개되어도 줄어들지 않고 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한 캠 플레이트(3)와 회전축(4)을 이용하여 전개가 원활히 되도록 하였으며 전개된 이후 라체터(11)가 전개된 상태를 안정되게 유지 할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 라체터 홀(11a)에 라체터 핀(11b)이 체결되어 전개상태를 안정되게 유지한다.

본 발명은 인공위성과 태양전지판 사이를 연결하며 인공위성이 임무궤도에 도달하면 태양전지판을 안전하게 전개시키기 위한 인공위성 태양전지판 전개 기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 인공위성이 작동하는 우주환경에서 태양전지판에 손상을 가하지 않으며 가장 확실하게 태양전지판을 전개시키기 위한 캠 플레이트 구동 방식을 제공하는 것이다.

본 발명은 전개기구를 작동시키는 동력원인 토셔널 스프링의 회전축과 토셔널 스프링에 의해 구동되는 구동축을 분리하여 작동시켜 토크-세타 값이 토셔널 스프링이 전개되어도 줄어들지 않고 일정하게 유지될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 회전축을 이용하여 전개가 원활히 되도록 하였으며 전개된 이후 라체터가 전개된 상태를 안정되게 유지 할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 높은 신뢰성을 가지고 경량의 단순한 구조로 구성되었으며 전개 시험이 용이할 뿐만 아니라 동적 해석 및 정적 해석에 필요한 데이터 획득이 용이한 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 분리사시도

도 2 는 본 발명의 보관상태를 나타낸 사시도

도 3 은 본 발명의 전개상태를 나타낸 사시도

도 4 는 본 발명의 보관상태를 나타낸 정면도

도 5 는 본 발명의 보관상태를 나타낸 평면도

도 6 은 본 발명의 전개상태를 나타낸 정면도

도 7 은 본 발명의 전개상태를 나타낸 배면도

도 8 은 본 발명의 전개상태를 나타낸 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 상측 브래킷 2 : 하측 브래킷

2' : 연결핀 3 : 캠 플레이트

3' : 장공 4 : 회전축

5 : 베어링 6 : 로울러

7 : 정지몸체 8 : 덮개

9 : 드라이빙 축 10 : 토셔널 스프링

11 : 라체터 11' : 고정나사

12 : C-링

Claims (4)

1. 인공위성과 태양전지판 사이에 설치되어 인공위성이 임무궤도에 도달하면 태양전지판을 전개시키는 인공위성의 태양전지판 전개 장치에 있어서,

   돌출된 플랜지부분에 외측으로 로울러(6)가 설치되고, 안쪽으로는 소정 각도까지만 상기 태양전지판을 전개되도록 하는 정지몸체(7)가 설치되며, 반대쪽에는 전개된 상태를 유지하도록 하는 라체터(11)를 설치한 상측 브래킷(1)과,

   상기 상측 브래킷(1)과 하측 브래킷(2)의 플랜지부분에서 회전 가능하게 연결하는 회전축(4)과,

   상기 상측 브래킷(1)과 회전축(4)으로 연결되며 태양전지판에 고정되는 하측 브래킷(2)과,

   상기 하측 브래킷(2)의 플랜지부 하측으로 토셔널 스프링(10)이 삽입되어 있어 회전동력을 제공하는 드라이빙 축(9)과,

   상기 드라이빙 축(9)의 일측 선단에 연결되며 로울러(6)가 삽입되는 장공(3')을 갖는 캠 플레이트(3)로 구성됨을 특징으로 하는 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치.
2. 제1항에 있어서, 라체터(11)는 라체터 홀(11a)을 포함하며, 이 라체터 홀(11a)에 하측 브래킷(2)의 플랜지부분의 외측으로 설치되어 있는 라체터 핀(11b)을 체결하는 방식으로 전개된 상태를 유지하도록 함을 특징으로 하는 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 드라이빙 축(9)에 설치된 토셔널 스프링(10)의 한쪽 끝은 드라이빙 축(9)에 연결되고 반대쪽은 연결핀(2')에 고정되어 전개동력을 전달하도록 함을 특징으로 하는 캠 플레이트 구동 방식의 인공위성 태양전지판 전개 장치.