一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构 |
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| 申请号 | CN202311778292.7 | 申请日 | 2023-12-22 | 公开(公告)号 | CN117734972A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
| 申请人 | 航天天目(重庆)卫星科技有限公司; | 发明人 | 唐跃川; 张尧; 张川; 胡建平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及太阳翼展开领域，尤其涉及的是一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构，其包括：第一展收机构、第二展收机构、两组太阳翼，第一展收机构、第二展收机构内部均安装有太阳翼，第一展收机构包括：第一展收板、抵合板、第一压紧件、第一限位件、第二限位件、第二展收板、双轴驱动 电机 、推动件、第四安装板，第一展收板的右端中部固定设置有抵合板，第一展收板的上下两端、左右两侧均安装有第一压紧件，第二展收板位于太阳翼的前端，第二展收板的上下两端、左右两侧均开设有第一压紧槽，本发明通过将两组太阳翼先进行横向展开，后进行纵向展开，从而减少了剪叉形 支架 的使用，以减少 航天器 发射重量，减低发射成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构，包括：第一展收机构(100)、第二展收机构(200)、两组太阳翼(300)；其特征在于：第一展收机构(100)、第二展收机构(200)内部均安装有太阳翼(300)，第一展收机构(100)包括：第一展收板(110)、抵合板(120)、第一压紧件(130)、第一限位件(140)、第二限位件(150)、第二展收板(160)、双轴驱动电机(170)、推动件(180)、第四安装板(190)，第一展收板(110)的右端中部固定设置有抵合板(120)，第一展收板(110)的上下两端、左右两侧均安装有第一压紧件(130)，第二展收板(160)位于太阳翼(300)的前端，第二展收板(160)的上下两端、左右两侧均开设有第一压紧槽(161)，所述第二展收板(160)的右端固定设置有第二安装板(162)，第二安装板(162)的上下两端均开设有安装槽(163)，第一限位件(140)可滑动安装在上端安装槽(163)中，第二限位件(150)可滑动安装在下端安装槽(163)中，第二展收板(160)的下端中部固定设置有双轴驱动电机(170)，第四安装板(190)固定设置于第一展收板(110)下端，第二展收机构(200)包括：第三展收板(210)、转动杆(220)、旋转杆(230)、第二压紧件(240)、第四展收板(250)，第三展收板(210)的右端固定设置有转动杆(220)，转动杆(220)的内部可转动安装有旋转杆(230)，第四展收板(250)位于太阳翼(300)的后端。 |
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| 说明书全文 | 一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构技术领域[0001] 本发明涉及太阳翼展开领域，尤其涉及的是一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构。 背景技术[0002] 随着航天技术的不断发展，对于航天器机构设计的要求不断提高。太阳翼作为航天器的主要能量来源部件，占据着十分重要的地位，目前太阳翼的主要类型有刚性、半刚性太阳翼，但近几年随着柔性太阳能电池的发展，柔性太阳翼开始得到人们的关注。柔性太阳翼有着重量轻，功率比高、收拢占用空间小等优点。 [0003] 但目前的柔性太阳翼在展开时大多利用剪叉形支架进行一次展开，然而当太阳翼较长时，则需要较大的剪叉形支架，从而使整体航天器的重量增加，导致航天器的发射成本增加。 [0004] 且当航天器进行大范围的变轨时，展开状态的太阳翼承受较大过载，对太阳翼收纳的要求也无法满足；具备重复收展的太阳翼可收拢压紧后进行轨道控制，可降低航天器及太阳翼承受的载荷。 发明内容[0005] 因此，本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明的目的在于通过对太阳翼进行二次展开，从而减少剪叉形支架的使用，以减少航天器发射重量，减低发射成本，本发明是通过以下技术方案实现上述目的： [0006] 一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构，包括：第一展收机构、第二展收机构、两组太阳翼，第一展收机构、第二展收机构内部均安装有太阳翼，第一展收机构包括：第一展收板、抵合板、第一压紧件、第一限位件、第二限位件、第二展收板、双轴驱动电机、推动件、第四安装板，第一展收板的右端中部固定设置有抵合板，第一展收板的上下两端、左右两侧均安装有第一压紧件，第二展收板位于太阳翼的前端，第二展收板的上下两端、左右两侧均开设有第一压紧槽，所述第二展收板的右端固定设置有第二安装板，第二安装板的上下两端均开设有安装槽，第一限位件可滑动安装在上端安装槽中，第二限位件可滑动安装在下端安装槽中，第二展收板的下端中部固定设置有双轴驱动电机，第四安装板固定设置于第一展收板下端，第二展收机构包括：第三展收板、转动杆、旋转杆、第二压紧件、第四展收板，第三展收板的右端固定设置有转动杆，转动杆的内部可转动安装有旋转杆，第四展收板位于太阳翼的后端。 [0007] 优选的，第一展收板的上下两端均可旋转安装有第一齿轮，第一齿轮的一端与第一皮带的一端同步转动连接，第一齿轮的另一端与第二皮带的一端同步转动连接，第二皮带的内部均同步转动安装有第二齿轮，第二齿轮上设有第一控制杆，第三齿轮上均固定设置有第二控制杆，第二控制杆的下端固定设置有第四齿轮，第四齿轮可旋转安装于其下端的第一安装板上，第一安装板的左右两端均向上延伸并固定设置于第一展收板的下端。 [0008] 优选的，第一展收板的右端后侧上下两侧均开设有安装孔，且安装孔内部设置有铁片，所述第一展收板的上下两端、左右两侧均安装有第一压紧件，第一压紧件的前端靠近第一展收板一侧均固定设置有第一压紧部，第一压紧件上均开设有第一控制部，第一压紧件靠近第一展收板的一侧均设有第一升降部，第一压紧件的后端均固定设置有第二压紧部，且第二压紧部的竖直高度小于第一压紧部的竖直高度。 [0009] 优选的，所述第一限位件的下端固定设置有第一限位部，第一限位部的内部具有卡合凹槽，第一限位件的左侧设有第一齿牙板，第一齿牙板下端后侧啮合安装有第五齿轮，第五齿轮的后端啮合有第一连接板，第一连接板的上端与其对应的第一压紧件下端固定连接，第二限位件上端固定设置有第二限位部，第二限位部的前后两端内部均通过弹簧可滑动安装有第一卡合件，第二限位件的左侧设有第二齿牙板，第二齿牙板下端后侧啮合安装有第六齿轮，第六齿轮的后端啮合有第二连接板，所述第二连接板的下端与其对应的第一压紧件上端固定连接。 [0010] 优选的，双轴驱动电机的左右两端设有驱动杆，驱动杆均可转动安装在第三安装板上，驱动杆上安装有第一移动件，两个所述第一移动件的后端分别与剪叉机构的前端对应安装，剪叉机构的后端对应安装于推动件前端滑动连接。 [0011] 优选的，推动件前端滑动安装的两个第二移动件上，推动件的左端固定设有第三连接板，且第三连接板的左端向后端延伸设置有第三齿牙板，第三齿牙板与第四齿轮啮合，推动件的后端左右两侧均与弹性筒的前端固定连接，两个所述弹性筒均由两个通过弹簧套合安装的圆筒构成。 [0013] 优选的，所述旋转杆在两个卡合部对应位置均安装有第二卡合件，旋转杆的上下两端均设有第七齿轮，两个所述第三皮带分别与第三展收板上下两端、左右两侧均可转动安装的第八齿轮同步转动安装，四个所述第八齿轮均固定设置有第三控制杆，且四个第三控制杆上均设置有螺纹，两个第七齿轮相互远离的一端与其对应的第一皮带的一端同步转动安装，两个所述第七齿轮相互靠近一端与其对应的第三皮带同步转动安装。 [0014] 优选的，第二压紧件的后端内侧均固定设置有第三压紧部，第二压紧件上均开设有第二控制部，并可与其对应的第三控制杆螺纹配合，第二压紧件的前端内侧均设置有一组第二升降部，第四展收板的上下两端、左右两侧均开设有第三压紧槽，并可供第三压紧部插入，第四展收板的右端前侧固定设置有第五安装板，且第五安装板上开设有限位槽。 [0015] 本发明有益效果： [0016] 1、本发明可通过将两组太阳翼先进行横向展开，后进行纵向展开，从而减少了剪叉形支架的使用，以减少航天器发射重量，减低发射成本。 [0017] 2、本发明可对太阳翼进行重复收拢操作，从而可调整太阳翼的在轨姿态，可降低航天器及太阳翼在变轨时承受的载荷。 [0019] 图1为本发明提供的第一视角下整体机构的结构示意图。 [0020] 图2为本发明提供的第二视角下整体机构的结构示意图。 [0021] 图3为本发明提供的整体机构的结构爆炸图。 [0022] 图4为本发明提供的第一视角下第一展收机构的结构示意图。 [0023] 图5为本发明提供的第二视角下第一展收机构的结构示意图。 [0024] 图6为本发明提供的第三视角下第一展收机构的结构示意图。 [0025] 图7为本发明提供的第一展收机构的结构爆炸图。 [0026] 图8为本发明提供的第一视角下第一展收板的结构示意图。 [0027] 图9为本发明提供的第二视角下第一展收板的结构示意图。 [0028] 图10为本发明提供的第三视角下第一展收板的结构示意图。 [0029] 图11为本发明提供的第一展收板的结构爆炸图。 [0030] 图12为本发明提供的第一展收板的结构示意图。 [0031] 图13为本发明提供的第一压紧件的结构示意图。 [0032] 图14为本发明提供的第一限位件、第二限位件的结构示意图。 [0033] 图15为本发明提供的太阳翼的结构示意图。 [0034] 图16为本发明提供的第一视角下第二展收板的结构示意图。 [0035] 图17为本发明提供的第二视角下第二展收板的结构示意图。 [0036] 图18为本发明提供的整体第二展收机构的结构示意图。 [0037] 图19为本发明提供的第二展收机构的结构爆炸图。 [0038] 图20为本发明提供的部分第二展收机构的结构示意图。 [0039] 图21为本发明提供的第三展收板的结构爆炸图。 [0040] 图22为本发明提供的A处的结构放大图。 [0041] 图23为本发明提供的第三压紧件的结构示意图。 [0042] 附图标记说明： [0043] 图中，100、第一展收机构；110、第一展收板；111、第一齿轮；112、第一皮带；113、第二皮带；114、第二齿轮；115、第一控制杆；116、第三齿轮；117、第二控制杆；118、第四齿轮；119、第一安装板；120、抵合板；121、安装孔；130、第一压紧件；131、第一压紧部；132、第一控制部；133、第一升降部；134、第二压紧部；140、第一限位件；141、第一限位部；142、第一齿牙板；143、第五齿轮；144、第一连接板；150、第二限位件；151、第二限位部；152、第一卡合件； 153、第二齿牙板；154、第六齿轮；155、第二连接板；160、第二展收板；161、第一压紧槽；162、第二安装板；163、安装槽；170、双轴驱动电机；171、驱动杆；172、第一移动件；173、第三安装板；174、剪叉机构；180、推动件；181、第二移动件；182、第三连接板；183、第三齿牙板；190、第四安装板；191、弹性筒；200、第二展收机构；210、第三展收板；211、第二压紧槽；220、转动杆；221、卡合部；230、旋转杆；231、第二卡合件；232、第七齿轮；233、第三皮带；234、第八齿轮；235、第三控制杆；240、第二压紧件；241、第三压紧部；242、第二控制部；243、第二升降部；250、第四展收板；251、第三压紧槽；252、第五安装板；253、限位槽；300、太阳翼；310、连接件；320、弹性件。 具体实施方式[0044] 本发明优选实施例将通过参考附图进行详细描述然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例，另外，为了更清楚地描述本发明，与发明没有连接的部件将从附图中省略； [0045] 如图1‑3、图15所示，一种航天空间环境下太阳翼的重复收拢机构，包括；第一展收机构100、第二展收机构200、两组太阳翼300； [0046] 所述第一展收机构100的前端可设置于航天器上，且第一展收机构100内部安装有太阳翼300； [0047] 所述第一展收机构100的后端安装有第二展收机构200； [0048] 所述第二展收机构200的内部安装有太阳翼300； [0049] 两组所述太阳翼300均由连续的柔性太阳能电池板构成，并成折叠排布，且位于竖直位置的柔性太阳能电池板的左右两端均固定安装有连接件310，且相邻的两个连接件310之间通过弹性件320进行连接； [0050] 多个所述弹性件320的未形变状态为弯曲状态，可使得柔性太阳能电池板成折叠排布； [0051] 两组所述太阳翼300的前后两端均分别安装于其对应的第一展收机构100、第二展收机构200上端内部，使得当两组太阳翼300展开时，平铺于其对应的第一展收机构100、第二展收机构200上端内部； [0052] 如图4‑12所示，所述第一展收机构100包括：第一展收板110、抵合板120、第一压紧件130、第一限位件140、第二限位件150、第二展收板160、双轴驱动电机170、推动件180、第四安装板190； [0053] 所述第一展收板110的上下两端均可旋转安装有第一齿轮111，且两个第一齿轮111之间轴连接； [0054] 两个所述第一齿轮111相互远离的一端分别与其对应的第一皮带112的一端同步转动安装； [0055] 两个所述第一齿轮111相互靠近的一端分别与其对应的第二皮带113的一端同步转动安装； [0056] 两个所述第二皮带113的内部均同步转动安装有第二齿轮114，且两个第二齿轮114均可旋转安装于第一展收板110上； [0057] 两个所述第二齿轮114上均固定设置有第一控制杆115； [0058] 两个所述第二皮带113的左端均与其对应的第三齿轮116同步转动安装； [0059] 两个所述第三齿轮116上均固定设置有第二控制杆117； [0060] 位于所述第一展收板110下端的第二控制杆117的下端固定设置有第四齿轮118； [0061] 所述第四齿轮118可旋转安装于其下端的第一安装板119上； [0062] 所述第一安装板119的左右两端均向上延伸并固定设置于第一展收板110下端； [0063] 所述第一展收板110的右端中部固定设置有抵合板120； [0064] 所述第一展收板110的右端后侧上下两侧均开设有安装孔121，且安装孔121内部设置有铁片； [0065] 如图11‑13所示，所述第一展收板110的上下两端、左右两侧均安装有第一压紧件130； [0066] 四个所述第一压紧件130的前端靠近第一展收板110一侧均固定设置有第一压紧部131； [0067] 四个所述第一压紧件130上均开设有第一控制部132，且其内部均设置有螺纹，并可与其对应的第一控制杆115、第二控制杆117螺纹配合，使得当两个第一控制杆115、两个第二控制杆117转动时，可通过其与对应的第一控制部132的螺纹配合以控制第一压紧件130的升降； [0068] 四个所述第一压紧件130靠近第一展收板110的一侧均固定设置有一组第一升降部133，且四组第一升降部133均位于第一展收板110的前后两侧，以对第一压紧件130进行限位； [0069] 四个所述第一压紧件130的后端均固定设置有第二压紧部134，且第二压紧部134的竖直高度小于第一压紧部131的竖直高度； [0070] 如图11‑14、图16所示，所述第一限位件140可滑动安装于第二展收板160右端固定设置的第二安装板162上开设的上端的安装槽163中； [0071] 所述第一限位件140的下端固定设置有第一限位部141，且第一限位部141的内部具有卡合凹槽(图中未示出)； [0072] 所述第一限位件140的左侧穿过第二安装板162并在其上方固定设置有第一齿牙板142，且第一齿牙板142的后端设置有齿牙； [0073] 所述第一齿牙板142下端后侧啮合安装有第五齿轮143，且第五齿轮143可旋转安装于第二安装板162上； [0074] 所述第五齿轮143的后端啮合有第一连接板144，所述第一连接板144的上端与其对应的第一压紧件130下端固定连接； [0075] 所述第二限位件150可滑动安装于第二安装板162下端的安装槽163中； [0076] 所述第二限位件150上端固定设置有第二限位部151； [0077] 所述第二限位部151的前后两端内部均通过弹簧可滑动安装有第一卡合件152； [0078] 所述第一卡合件152可插入至第一限位部141的内部具有的卡合凹槽(图中未示出)中，并对其进行限位； [0079] 所述第二限位件150的左侧穿过第二安装板162并在其下方固定设置有第二齿牙板153，且第二齿牙板153的后端设置有齿牙； [0080] 所述第二齿牙板153下端后侧啮合安装有第六齿轮154，且第六齿轮154可旋转安装于第二安装板162上； [0081] 所述第六齿轮154的后端啮合有第二连接板155，所述第二连接板155的下端与其对应的第一压紧件130上端固定连接，即当第一连接板144与第二连接板155向相远离方向移动时，会带动第一限位件140与第二限位件150向相靠近方向移动，并使第一卡合件152插入至第一限位部141中，并保持该姿态； [0082] 所述第二展收板160位于其对应的太阳翼300前端，且第二展收板160的上下两端、左右两侧均开设有第一压紧槽161，且第一压紧槽161的形状与第一压紧部131形状相同； [0083] 所述第二展收板160的右端固定设置有第二安装板162，且其中部上下两端均开设有安装槽163； [0084] 如图8‑17所示，所述第二展收板160的下端中部固定设置有双轴驱动电机170； [0085] 所述双轴驱动电机170的左右输出端均连接有驱动杆171，且两个所述驱动杆171均可转动安装于其对应的第三安装板173上； [0086] 两个所述驱动杆171上均设置有螺纹，并均配合安装有第一移动件172； [0087] 两个所述第一移动件172的后端均穿过第二展收板160并可相对其水平滑动； [0088] 两个所述第一移动件172的后端分别与剪叉机构174的前端对应安装； [0089] 所述剪叉机构174的后端对应安装于推动件180前端滑动安装的两个第二移动件181上，即可通过两个第一移动件172的移动带动剪叉机构174展开，并带动推动件180移动； [0090] 所述推动件180的左端固定设置有第三连接板182，且第三连接板182的左端向后端延伸设置有第三齿牙板183； [0091] 所述第三齿牙板183的左端设置有齿牙，并可与第四齿轮118啮合； [0092] 所述推动件180的后端左右两侧均与弹性筒191的前端固定连接； [0093] 两个所述弹性筒191均由两个通过弹簧套合安装的圆筒构成，且当太阳翼300处于收拢状态时两个弹性筒191内部的弹簧均处于形变状态； [0094] 两个所述弹性筒191的后端均与第四安装板190的前端固定安装，且第四安装板190固定设置于第一展收板110下端； [0095] 如图13、图18‑23所示，所述第二展收机构200包括：第三展收板210、转动杆220、旋转杆230、第二压紧件240、第四展收板250； [0096] 所述第三展收板210位于第一展收板110的后端； [0097] 所述第三展收板210的上下两端、左右两侧均开设有第二压紧槽211，且四个第二压紧槽211与第二压紧部134形状形同，并可供第二压紧部134插入； [0098] 所述第三展收板210的右端固定设置有转动杆220，且转动杆220可转动安装于安装孔121中； [0099] 所述转动杆220与安装孔121接触部分设置有电磁铁； [0100] 所述转动杆220的上下两端内部均设置有卡合部221； [0101] 所述转动杆220的内部可转动安装有旋转杆230； [0102] 所述旋转杆230在两个卡合部221对应位置均安装有第二卡合件231； [0103] 两个所述第二卡合件231均通过弹簧可滑动安装于旋转杆230内部，并可与卡合部221形成一定的限位； [0104] 所述旋转杆230的上下两端均固定设置有第七齿轮232，且两个第七齿轮232相互远离的一端与其对应的第一皮带112的一端同步转动安装，即两个第七齿轮232可与其对应的第一齿轮111同步转动； [0105] 两个所述第七齿轮232相互靠近一端与其对应的第三皮带233同步转动安装； [0106] 两个所述第三皮带233分别与第三展收板210上下两端、左右两侧均可转动安装的第八齿轮234同步转动安装； [0107] 四个所述第八齿轮234均固定设置有第三控制杆235，且四个第三控制杆235上均设置有螺纹； [0108] 四个所述第三控制杆235上均安装有第二压紧件240； [0109] 四个所述第二压紧件240的后端内侧均固定设置有第三压紧部241； [0110] 四个所述第二压紧件240上均开设有第二控制部242，并可与其对应的第三控制杆235螺纹配合； [0111] 四个所述第二压紧件240的前端内侧均设置有一组第二升降部243，且四组第二升降部243均位于第三展收板210的前后两侧； [0112] 所述第四展收板250位于其对应的太阳翼300的后端； [0113] 所述第四展收板250的上下两端、左右两侧均开设有第三压紧槽251，并可供第三压紧部241插入； [0114] 所述第四展收板250的右端前侧固定设置有第五安装板252，且第五安装板252上开设有限位槽253； [0115] 所述限位槽253形状与第一限位部141形状相同。 [0116] 工作原理： [0117] 太阳翼收拢时各机构状态：第一压紧部131、第三压紧部241分别位于第一压紧槽161、第三压紧槽251内部，弹性筒191处于拉伸状态； [0118] 当需展开太阳翼时：通过双轴驱动电机170控制驱动杆171转动，从而带动第一移动件172移动，从而控制剪叉机构174展开，且当剪叉机构174展开时，由于第二压紧部134位于第二压紧槽211中，使得剪叉机构174带动推动件180压缩弹性筒191，而第一展收机构100与第二展收机构200不做相对运动，并随着推动件180的移动，会通过第三齿牙板183带动第四齿轮118转动，从而通过第二皮带113带动第一齿轮111与第二齿轮114转动，当第二齿轮114转动时，会通过其上的第一控制杆115与第一压紧件130的螺纹配合，使得第一压紧件 130向远离第一展收板110的方向移动，并带动第一连接板144与第二连接板155移动，从而通过第五齿轮143与第六齿轮154带动第一限位件140与第二限位件150相互靠近，且在第一齿轮111转动的同时，会通过第一皮带112带动旋转杆230相对转动杆220转动，从而带动第七齿轮232转动，以通过第三皮带233带动第八齿轮234转动，并通过其上的第三控制杆235与第二压紧件240的螺纹配合，使得第二压紧件240向远离第三展收板210的方向移动，直至第二压紧部134脱离第二压紧槽211，不再对第二展收机构200进行位置限位，此时继续控制旋转杆230转动，会带动转动杆220转动，从而带动第二展收机构200整体转动180°，并使第三展收板210与抵合板120抵合，此时第一限位件140与第二限位件150位于限位槽253上下两端，随后继续控制旋转杆230转动，使得第一压紧部131、第三压紧部241逐渐脱离第一压紧槽161、第三压紧槽251，并控制第一限位部141插入至限位槽253中，直至第一限位部141完全插入限位槽253中，并通过第一卡合件152对第一限位部141进行卡合，从而对第四展收板250进行限位，此时第一压紧部131、第三压紧部241完全脱离第一压紧槽161、第三压紧槽 251，弹性筒191恢复至未形变状态，即两组太阳翼解锁完成，可通过双轴驱动电机170控制剪叉机构174展开，并带动两组太阳翼300展开； [0119] 当需对太阳翼进行收拢时：通过转动杆220对安装孔121上的铁片进行电磁吸附，随后控制双轴驱动电机170反转，直至第一压紧部131、第三压紧部241逐渐进入第一压紧槽161、第三压紧槽251内部后，并重复以上步骤将太阳翼收拢。 |
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