一种卫星铰链展开装置 |
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| 申请号 | CN202410177765.6 | 申请日 | 2024-02-08 | 公开(公告)号 | CN117842384A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 长沙天仪空间科技研究院有限公司; | 发明人 | 王战辉; 赵成; 李晓明; 文毅; 胡桢; 高彦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种卫星 铰链 展开装置，包括与卫星结构固定侧和活动侧连接的铰链模 块 。铰链模块包括与卫星结构固定侧连接的铰链固定端以及与卫星结构活动侧连接且与铰链固定端转动连接的铰链活动端。在铰链活动端转动至预设 角 度的情况下，设置于铰链固定端中的滑销向着铰链活动端所在的方向弹出，并以端部伸入设置在铰链活动端的转盘的卡口的方式阻止铰链活动端回弹，且设置于铰链活动端的限位螺钉以其与铰链固定端抵接的形式阻止铰链活动端继续转动。本发明的卫星铰链展开装置通过设置滑销和限位螺钉分别实现了防止铰链活动端回弹和过度旋转的功能，提高了自 锁 的容错，避免了卫星结构展开过快导致的滑销无法及时弹出进而自锁失败的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种卫星铰链展开装置，用于卫星结构的展开，包括与卫星结构固定侧和活动侧连接的铰链模块(100)， |
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| 说明书全文 | 一种卫星铰链展开装置技术领域[0001] 本发明涉及卫星展开技术领域，尤其涉及一种卫星铰链展开装置。 背景技术[0002] 卫星结构日益面临着多型化的需求，而这又与有限的运载容积和能力之间存在着矛盾，解决的方法是采用各种合理的空间展开结构。国外为此进行了大量的研究工作，取得了诸多成果，形成了缠绕肋天线、径向肋天线、环柱天线、单元构架式天线等多种类型的天线展开结构形式。 [0003] 目前国内也有多家研究机构和大学也开展了卫星天线展开技术的研究，且所研究的天线结构类型都集中在径向肋天线、单元构架式天线方面，且目前市面上大多数展开机构产品虽然有体积相对小型化的产品，但由于材料的特殊性等一系列问题导致整体展开机构成本较高或试验开展较为困难。现有产品中难以找到一款相对结构简易、成本低的天线展开结构。 [0004] 现有技术中如公告号为CN215818040U的专利文献提出了一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，该铰链虽然能够对卫星的展开的帆板进行锁定，但是其自锁是依赖于母铰上的锁舌和公铰上的锁孔实现，且该锁孔和锁舌的尺寸较小，一旦该公铰和母铰因外界干扰等因素发生微小的位置错位，或是公铰或母铰的转动速度较快，极易导致锁舌无法与锁孔正常配合或是锁舌不能及时卡入锁孔之内。以上因素不仅会使得铰链失去防止母铰或公铰回弹的锁定功能，还失去了防止母铰或公铰过度转动的功能，结构稳定性较差。此外，由于锁舌和锁孔的相互配合是该铰链中的唯一锁定方式，这意味着受到外界干扰而产生正向或逆向转动趋势的公铰会给锁舌施加垂直于锁舌延伸方向的正向或逆向的两个方向上的剪切力，这种剪切力的方向交替重复变化极易导致金属疲劳破坏，进而使锁舌断裂而导致铰链的锁定失效。 [0005] 现有技术中如公布号为CN113895658A的专利文献提出了一种卫星帆板展开机构及微小卫星，卫星帆板展开机构包括：固定铰，与卫星本体连接；转动铰，转动铰包括第一铰接部以及与第一铰接部连接的连接部，第一铰接部铰接于固定铰，连接部连接有卫星帆板；第一固定件，设置于转动铰的表面；第二固定件，设置于固定铰的表面；驱动件，驱动件的一端与第一固定件连接，驱动件的另一端与第二固定件连接。该卫星帆板展开机构虽然利用了设置在固定铰上的限位挡板对第一铰接部的位置进行限位，进而可以阻挡转动铰进一步转动，但由于该限位挡板设置位置与驱动件的设置位置在空间内存在交错重叠，可能出现转动铰展开过程中由于展开机构自身的晃动或外界条件的干扰而出现驱动件中簧圈间的缝隙卡合在限位挡板上的意外情况，从而影响到驱动件的正常形变，进而导致卫星帆板展开失败或出现驱动件损坏的问题。 [0006] 此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。 发明内容[0007] 针对现有技术之不足，本发明提供了一种卫星铰链展开装置，尤其是一种能快速自锁的卫星铰链展开装置，旨在解决现有技术中的一个或多个技术问题。 [0008] 为了实现空间结构的快速展开与收纳，现有技术已经出现诸多将展开机构应用在空间设备上的技术方案。例如，公开号为CN105673677A的专利文献公开了一种太阳能电池帆板展开锁定机构，其中的固定铰链通过上固定轴套和下固定轴套与旋转轴连接，活动铰链通过上活动轴套和下活动轴套与旋转轴铰接，上活动轴套的下端依次设有套设于旋转轴上的锁舌和锁定压簧，锁定压簧的下端与连接在固定铰链上的支撑板抵接，锁舌上设有锁定销，上活动轴套的下端设滑槽，滑槽的底部设有锁定槽；扭簧套设于旋转轴的下端、并两端分别与固定铰链和太阳能电池帆板连接，扭簧的上下两端分别通过固定铰链的下固定轴套和与固定铰链连接的限位板轴向限位。该技术方案的帆板展开部分的驱动扭簧与帆板锁定部分的锁定压簧同轴安装于旋转轴上，通过改变活动铰链端部滑槽的角度来调整帆板展开的锁定角度。然而，该技术方案中用于在帆板展开后进行帆板锁定的锁定销结构的运动方向与电池帆板的转动轴线平行，其具体的锁定位置需要根据锁定销与上活动轴套下端滑槽的斜面之间的位置关系进行确定，无法根据展开部件的具体角度对锁定位置进行控制。进一步地，现有技术中的卫星展开机构中常用电机驱动、液压驱动、气压驱动等复杂的动力源设施提供展开动力，体积和重量增加得较多，不利于展开机构的小型化，而小型的卫星展开机构由于锁定装置尺寸较小，通常采取利用弹性力将锁舌弹入到对应的锁孔中的简单机械结构实现铰链自锁，这种锁定方式受外界环境干扰的影响较大，一旦发生微小的结构错位则会导致展开机构丧失自锁能力，结构稳定性不佳，甚至也会因为展开速度过快，导致锁舌不能及时卡入锁孔之内，进而导致自锁失败的情况，这限制小型卫星展开结构的展开速度。 [0009] 因此，本发明针对上述技术问题提出了一种卫星铰链展开装置，包括与卫星结构固定侧和活动侧连接的铰链模块，铰链模块包括与卫星结构固定侧连接的铰链固定端以及与卫星结构活动侧连接且与铰链固定端转动连接的铰链活动端。在铰链活动端转动至预设角度的情况下，设置于铰链固定端中的滑销向着铰链活动端所在的方向弹出，并以其端部伸入设置在铰链活动端的转盘上的卡口的方式阻止铰链活动端回弹，且设置于铰链活动端的限位螺钉以其与铰链固定端抵接的形式阻止铰链活动端继续转动。本发明的铰链展开装置通过滑销和限位螺钉的双重设置，以分别实现展开装置的防止铰链活动端回弹的功能以及防止铰链活动端过度旋转的功能，两者的结合共同达成了“自锁”的功能需求。限位螺钉的设置还能避免由于铰链活动端的转速较快，滑销不能及时弹出导致锁定失败的问题。 [0010] 本发明卫星结构将自锁需求进行拆分，通过分别设置防止铰链活动端回弹的滑销以及防止铰链活动端过度旋转的限位螺钉的方式减轻了两种组件各自的负担，提升了展开装置的使用寿命。同时功能的拆分使得滑销等相关锁定组件能在铰链固定端背离卫星结构固定侧的一面设置，在不影响到卫星结构正常展开的基础上具有更为宽广的设置空间，使得其能更为自由地根据实际条件选择设置尺寸的大小。通过适当增加锁定组件的尺寸，不仅能够提升其容错能力，不会因为外界干扰等因素导致的微小结构错位而失去锁定能力，还能够借助更大的尺寸提升组件自身的结构强度，以此获得更强的抵抗变形的能力。 [0011] 根据一种优选的实施方式，铰链固定端和铰链活动端通过转动模块转动连接，转动模块包括销轴，销轴以穿过设置于铰链固定端上的固定端安装孔与设置于铰链活动端的活动端安装孔的方式将铰链固定端和铰链活动端连接，铰链活动端能以销轴为转动轴做翻转运动。铰链活动端和铰链固定端通过销轴建立联系，销轴同时穿过了活动端安装孔和固定端安装孔，使得铰链活动端以销轴为旋转轴，可相对于铰链固定端做旋转运动，以实现卫星结构固定侧和活动侧的分离。 [0012] 根据一种优选的实施方式，铰链固定端设置有固定端安装孔，固定端安装孔的外壁面包括彼此相连的圆弧面和平整面，限位螺钉的头部通过与固定端安装孔的平整面接触的方式防止铰链活动端过度旋转，固定端安装孔被配置为根据所述卫星结构活动侧所需的最大展开角度改变其外壁面中圆弧面和平整面各自占据比例。 [0013] 通过将固定端安装孔的部分侧壁设置为平整表面，使得铰链活动端在转动至预设角度时，设置于铰链活动端之上的限位螺钉的头部所在平面与该平整表面平行且抵接，以此阻止铰链活动端继续转动，即限定螺钉与固定端安装孔的平整侧壁的配合能够限定出铰链活动端的最大转动角度。通过在固定端安装孔外壁面上延伸出平整表面的方式，减少了为实现防止铰链活动端过度旋转而额外设置的部件，优化了装置整体的部件数量，提升了展开装置的紧凑性和可靠性。此外，为阻止铰链活动端过度旋转，限位螺钉的头部与对应的固定端安装孔的外壁面平行抵接，这个过程中固定端安装孔的外壁面施加给限位螺钉的作用力性质为压缩力，而现有技术如CN215818040U的锁定组件选取的是锁舌与锁孔相互配合的形式，这意味着锁孔施加给锁舌的作用力性质为剪切力。由此，本发明能够将本应该施加在锁舌上的与锁舌延伸方向垂直的剪切力转化为与施加在限位螺钉的头部与限位螺钉延伸方向相同的压缩力，而在限位螺钉与锁舌的选材相同的情况下，抵抗压缩变形的能力比抵抗剪切变形的能力更强，以此方式提升了锁定组件的使用寿命和稳定性。 [0014] 根据一种优选的实施方式，销轴的两端设置有轴承，轴承位于固定端安装孔内，且两轴承相对的内侧贴合设置有挡圈，销轴一侧的轴承外侧设置有锁紧螺母。现有技术中已经存在通过扭簧结构储存的弹性势能来提供展开动力的技术方案。例如，公开号为CN215818040U的专利文献公开了一种用于太阳能电池帆板展开自锁的铰链，铰链包括公铰、以及与公铰通过转轴转动连接的母铰，转轴上套设有扭簧，扭簧的两端分别作用于公铰和母铰上，公铰上具有以转轴的轴线为圆心的弧形滑槽、以及与弧形滑槽连通的锁孔，母铰上弹性连接有锁舌，锁舌可在弧形滑槽中滑动，且锁舌能够插入锁孔中实现铰链在展开状态的自锁。该技术方案采用扭簧作为动力源，卫星在地面和发射过程中，帆板在外部压紧机构的作用下处于收拢状态，铰链的扭簧处于蓄力状态，当帆板展开至预定角度时，弹性件提供的弹性力使锁舌卡入公铰的锁孔内，完成帆板展开状态的锁定。然而，该技术方案中需要同时设置两组旋向相反的扭簧作为展开机构的动力来源，无法通过单一的锁定机构同时实现扭簧的限制转动过程。与上述现有技术相比，本发明在设置轴承结构的基础上使用单一的扭簧结构来实现铰链结构的展开。基于上述区别技术特征，本发明所要解决的技术问题可以包括：如何在满足铰链结构展开作用力的情况下降低扭簧的弹性势能。具体地，轴承能够降低销轴与固定端安装孔之间的摩擦，减轻二者之间的磨损；而轴承挡圈和锁紧螺母的设置均可限制轴承的轴向位移，避免轴承在铰链活动端的展开过程中滑脱。 [0015] 根据一种优选的实施方式，活动端安装孔的周向侧壁的部分区域设置有贯穿其孔壁的螺纹孔，紧定螺钉与螺纹孔配合并连接于销轴的侧壁，使得铰链活动端与销轴同步转动。与上述现有技术相比，本发明的销轴能够跟随铰链结构进行同步转动。基于上述区别技术特征，本发明所要解决的技术问题可以包括：如何提高铰链展开过程中的稳定性。具体地，紧定螺钉的设置可实现铰链活动端与销轴两者的转动同步，从而一方面能够减少活动设置的销轴安装时的跳动程度，由此提高整体结构在转动过程中的平稳程度，另一方面能够减少由于转速不匹配导致的摩擦和冲击所引起的磨损。 [0016] 根据一种优选的实施方式，铰链固定端上设置有中空圆槽，中空圆槽远离销轴的一端由弹簧法兰封闭，靠近销轴的一端敞开，滑销设置于中空圆槽的内部，且滑销靠近弹簧法兰的一端设置有压簧。与上述现有技术相比，本发明的铰链固定端设置有能够限制其转动的中空圆槽。基于上述区别技术特征，本发明所要解决的技术问题可以包括：如何防止展开装置的铰链活动端的回弹。具体地，中空圆槽为滑销提供了容置空间，且能在压簧和弹簧法兰的配合下弹出，通过将滑销的端部伸入转盘上的卡口的形式阻止铰链活动端的回弹，以实现展开装置的锁定功能。 [0017] 根据一种优选的实施方式，滑销上靠近铰链活动端的一端的侧面设置有滑块，滑块与铰链固定端接触的一面光滑。滑销借助滑块与铰链固定端的表面接触，以此减少滑销弹出过程中与铰链固定端表面的摩擦，以提升滑销的弹出速度。 [0018] 根据一种优选的实施方式，转动模块还包括扭簧，扭簧的螺旋形的簧圈套设于销轴，且簧圈向两侧延伸的两个扭臂中的其一与铰链固定端表面接触，另一与铰链活动端表面接触。扭簧在铰链固定端和铰链活动端处于收拢状态下时储存有弹性势能，并在二者解除锁定状态时释放弹性势能以提供驱动二者展开的作用力。 [0019] 根据一种优选的实施方式，转盘设置在靠近限位螺钉一侧的活动端安装孔外壁。在铰链活动端未转动至预设角度的情况下，滑销靠近铰链活动端的一端和/或滑块能够抵靠在转盘的表面。由于压簧和弹簧法兰的设置，使得滑销始终具有向着铰链活动端一侧弹出的趋势，因此在铰链活动端转动至缺口与滑销相对应的位置之前，滑销靠近铰链活动端的一端和/或滑块会与转盘的表面抵接并发生相对滑动。 附图说明 [0020] 图1是本发明的展开装置的爆炸图； [0021] 图2是本发明的一个视角下的铰链模块和转动模块的结构示意图； [0022] 图3是本发明的另一视角下的铰链模块和转动模块的结构示意图； [0023] 图4是本发明的展开装置收拢状态下的结构示意图； [0024] 图5是本发明的铰链固定端的透视图。 [0025] 附图标记列表 [0026] 100：铰链模块；110：铰链活动端；111：活动端安装孔；112：限位螺钉；113：转盘；114：紧定螺钉；115：卡口；120：铰链固定端；121：固定端安装孔；122：中空圆槽；123：滑销； 124：滑块；125：压簧；126：弹簧法兰；200：转动模块；210：销轴；220：轴承；230：挡圈；240：扭簧；250：锁紧螺母。 具体实施方式[0027] 下面结合附图进行详细说明。 [0028] 实施例1 [0029] 卫星在发射之前，天线、太阳能帆板等部件通常需要折叠起来以便装进火箭中，而在卫星进入预定轨道后，这些部件便需要展开到预设角度以执行相应的任务，预设角度是指这些部件能够实现其功能所需的角度。天线、太阳能帆等能在展开的过程中运动的部分称作卫星结构活动侧，卫星本体等在展开的过程中保持相对固定的部分称作卫星结构固定侧。本发明涉及的卫星铰链展开装置可设置于卫星结构活动侧和卫星结构固定侧之间，用于实现卫星的展开功能以及展开完毕的锁定功能。 [0030] 优选地，如图1所示，本发明的卫星铰链展开装置包括与卫星结构连接的铰链模块100，该铰链模块100包括与卫星结构固定侧连接的铰链固定端120和与卫星结构活动侧连接的铰链活动端110，铰链固定端120与铰链活动端110之间通过转动模块200相互铰接。铰链活动端110以远离铰链固定端120的方式翻转时，卫星结构活动侧也同样做远离卫星结构固定侧的展开运动，以此方式实现卫星结构的展开。 [0031] 优选地，如图1～图3所示，转动模块200包括销轴210，该销轴210能同时与铰链活动端110和铰链固定端120连接，使得铰链活动端110能做以销轴210为转动轴的翻转运动。具体来说，铰链活动端110靠近铰链固定端120的一侧设置有两个活动端安装孔111，铰链固定端120靠近铰链活动端110的一侧设置有两个固定端安装孔121，其中，两个活动端安装孔 111分别贴靠在两个固定端安装孔121内侧面，以使得销轴210可通过依次穿过四个安装孔的方式建立起铰链固定端120和铰链活动端110之间的转动连接关系。 [0032] 优选地，如图2所示，铰链活动端110与铰链固定端120的主体部分为平板结构，该平板结构上形成有孔结构，用于穿设螺栓、螺钉、销钉或者其他形式的紧固件以使铰链活动端110与铰链固定端120能分别与卫星结构活动侧和卫星结构固定侧连接。 [0033] 优选地，如图1～图4所示，转动模块200中设置有扭簧240，该扭簧240优选为双臂扭簧，即具有一个螺旋形的簧圈以及两条从簧圈向两侧延伸的扭臂，簧圈套设在销轴210上，而两条扭臂分别作用在铰链固定端120和铰链活动端110上。当铰链固定端120和铰链活动端110合拢时，扭簧240储存有弹性势能，并在二者解除锁定时释放弹性势能以提供驱动二者展开的作用力。特别地，通过增加扭簧240的簧圈数量能够提高扭簧240储存的弹性势能，进而提升铰链活动端110的展开速度；通过减少扭簧240的簧圈数量能够减低扭簧240储存的弹性势能，进而降低铰链活动端110的展开速度。 [0034] 优选地，如图1、图5所示，铰链固定端120设置有两端敞开的中空圆槽122，该中空圆槽122内部滑动设置有圆柱状的滑销123和处于压缩状态的压簧125，且中空圆槽122在压簧125所在的一端设置有弹簧法兰126封堵开口。进一步地，如图5所示，弹簧法兰126呈平板状，其带有若干贯穿孔结构，在中空圆槽122的端面对应贯穿孔的位置设置有螺纹孔，使用螺栓穿过弹簧法兰126的贯穿孔后能够与中空圆槽122的螺纹孔螺纹连接，以使得压簧125远离滑销123的一端能抵接于位置相对固定的弹簧法兰126的表面。优选地，压簧125的远离弹簧法兰126的一端与滑销123连接，通过这样的设置，滑销123在压簧125的弹力作用下有向着远离弹簧法兰126滑动的趋势。如图1所示，滑销123上靠近铰链活动端110的一端的侧面设置有滑块124，滑块124与铰链固定端120金属表面接触的一面光滑。滑块124采取非金属材料制成，可减少滑销123弹出过程与铰链固定端120金属表面之间的摩擦力，以提升滑销123的弹出速度。 [0035] 优选地，如图1～图4所示，铰链活动端110的活动端安装孔111外壁面配置有带有卡口115的转盘113，该转盘113可与铰链活动端110同步转动，且具有平滑的周面。在铰链活动端110未转动至预设角度时，滑销123的端头和/或滑块124始终保持与转盘113周面抵接的状态，且由于转盘113周面平滑，可减少转动过程中滑销123的端头和/或滑块124与铰链活动端110之间的摩擦，降低能量损耗；在铰链活动端110转动至预设角度时，转盘113上的卡口115刚好转动至滑销123的端头处，滑销123失去了转盘113周面提供的支撑力而在压簧125的作用下向着铰链活动端110所在方向弹出，并通过将该端部和/或滑块124伸入该卡口 115的形式阻止铰链活动端110的回弹(逆向转动)。由于转盘113是设置在活动端安装孔111外壁面的相对独立的结构，其尺寸的变化对展开装置整体运作的影响较小，因此可通过合理增加滑销123端头和卡口115的尺寸，以提高二者配合能力的容错，使得其在设计允许范围内的微小结构错位并不会导致自锁功能失效。优选地，该预设角度为铰链活动端110表面与铰链固定端120表面之间的夹角，优选为180°。优选地，在铰链活动端110出现逆向转动的趋势时，滑销123中远离铰链固定端120的上端面会受到来自转盘113压迫，为了防止滑销 123出现金属疲劳的情况，可对滑销123的该受压表面进行针对性的强化处理。例如通过喷丸、滚压、表面化学处理等工艺手段使零件表面形成压应力状态，从而提高零件的抗疲劳性能。 [0036] 与现有技术不同的是，本发明的展开装置是在铰链固定端120背离卫星结构固定侧的一面设置的防止铰链活动端110回弹的滑销123等相关锁定组件，这使得锁定组件的设置空间相对富裕，其能更为自由地选择设置尺寸的大小。根据实际条件适当增加锁定组件的尺寸，不仅能够提升其容错能力，即不会因为外界干扰等因素导致的微小结构错位而失去锁定能力，还能够借助更大的尺寸提升组件自身的结构强度，以此获得更强的抵抗变形的能力。现有技术如公告号为CN215818040U的太阳能电池帆板展开自锁铰链的相应的锁定组件设置在转动轴所在的位置，受限于转动轴自身的直径难以进行灵活的调整，因此现有技术的锁定组件能够采用的尺寸也被限制，在相同的条件下，其能够提供给铰链的作用力更小，且抵抗变形的能力更差。因此本发明通过改变锁定组件设置位置的形式，在不影响展开装置正常展开和自锁的前提下，能够根据展开装置的使用场景适应性地改变锁定组件的尺寸特征，提高了锁定装置的容错以及使用寿命。 [0037] 优选地，展开装置的自锁是指铰链活动端110转动到预设角度后，正向或逆向的转动都被禁止，这实则能够从铰链活动端110展开到预设角度后不再过度转动(即正向转动)，以及展开装置锁定后铰链活动端110不回弹(即逆向转动)这两个方面体现。现有技术往往并未单独对铰链中转动部位的过度旋转问题进行考量，其通常的做法是设置能在转动部位抵达预设角度后弹出并伸入对应锁孔中的锁舌的方式实现铰链自锁。这样的设置方式实则上是仅仅借助锁舌和锁孔这一组自锁组件同时承担阻止转动部位过度旋转问题和回弹问题的两个截然不同的功能。实际上，由于卫星进行工作的外界环境复杂，这使得卫星结构活动侧可能受到各方向上的干扰而迫使铰链中的转动部位出现正向转动或逆向转动的两个方向上的转动趋势，这导致现有技术采取的自锁技术方案中的锁舌会受到来自锁孔施加的完全相反的两个方向上的剪切力，使得锁舌容易因金属疲劳而产生剪切形变，进而影响使用寿命，甚至会因为断裂而失去自锁功能。优选地，为实现展开装置的自锁稳定性，本发明的展开装置除设置有防止铰链活动端110回弹的滑销123、转盘113等相关锁定组件外，还额外设置有防止铰链活动端110过度旋转的限位螺钉112，以此展开装置以设置不同的自锁组件而分别实现不同功能的方式共同完成对其自身的锁定功能。 [0038] 优选地，如图1、图2所示，限位螺钉112设置在铰链活动端110上靠近转盘113的一侧，限位螺钉112的螺杆旋入铰链活动端110之中，而头部与固定端安装孔121外壁面相对。固定端安装孔121的部分外壁面具有平整的表面，即固定端安装孔121的外壁面包括彼此平滑相连的圆弧面和平整面，其中平整面与圆弧面相切设置。在铰链活动端110转动至预设角度前，其上的限位螺钉112也会以固定端安装孔121的中心为圆心进行同步转动，此时限位螺钉112头部的运动轨迹中的各点与固定端安装孔121外壁面中的圆弧面部分的距离始终保持不变，因此限位螺钉112的设置并不会对铰链活动端110的转动造成阻碍。在铰链活动端110转动至预设角度时，滑销123弹出以阻止铰链活动端110回弹，与此同时，限位螺钉112的位置刚好抵达固定端安装孔121的外壁面中的平整面部分，由于该平整面是与圆弧面相切的，故此时限位螺钉112的运动轨迹将会逐渐与该平整面相交，表现为平整面阻碍限位螺钉112的继续转动，从而实现锁定的效果。由此，铰链活动端110和铰链固定端120之间的最大夹角得以限定。通过滑销123和转盘113的卡口115卡合以及限位螺钉112与固定端安装孔 121平整侧壁的配合，使得展开装置具备了防止铰链活动端110回弹(逆向转动)的功能以及防止铰链活动端110过度旋转(正向转动)的功能，两种功能的结合实现了展开装置自锁的需求。此外，通过在固定端安装孔121外壁面上延伸出平整表面的方式，还减少了为实现防止铰链活动端110过度旋转而额外设置的部件，优化了装置整体的部件数量，提升了展开装置的紧凑性和可靠性。 [0039] 本发明是从锁定组件可能的损坏原因出发，对锁定组件的设置方式进行了设计。现有技术采取的自锁技术方案中的锁舌会受到来自锁孔施加的完全相反的两个方向上的剪切力，使得具有杆状结构的锁舌容易产生剪切形变而发生断裂。为防止断裂，锁舌自身的结构强度不容忽视，其至少需要有足够的抵抗剪切的刚度才可满足自锁要求。与之不同的是，本发明的为阻止铰链活动端110过度旋转而设置的限位螺钉112，其利用了限位螺钉112的头部与对应的固定端安装孔121的外壁面平行抵接的方式改变了作用力的性质，将本应该施加在锁舌上的与锁舌延伸方向垂直的剪切力转化为了与施加在限位螺钉112的头部与限位螺钉112延伸方向相同的压缩力，而在限位螺钉112与锁舌的选材相同的情况下，抵抗压缩变形的能力比抵抗剪切变形的能力更强，以此方式提升了锁定组件的使用寿命和稳定性。 [0040] 优选地，本发明的展开装置还可通过改变固定端安装孔121的外壁面中圆弧面和平整面占据整个外壁面的比例来改变铰链活动端110的最大展开角度。具体地，若圆弧面所占据的比例提高，意味着铰链活动端110在转动的过程中，限位螺钉112更晚转动至与平整面相互抵接，从而增加了铰链活动端110的最大展开角度；相反地，若平整面所占据的比例提高，意味着铰链活动端110在转动的过程中，限位螺钉112更早转动至与平整面相互抵接，从而减小了铰链活动端110的最大展开角度。因此，针对不同卫星结构活动侧所需的不同展开角度，本发明的展开装置可以设置不同外形的固定端安装孔121的外壁面以满足要求。 [0041] 优选地，如图1～图3所示，销轴210的两端设置有轴承220，轴承220位于固定端安装孔121内壁面所围的空间中。在两轴承220相对的内侧贴合还设置有挡圈230，在销轴210远离转盘113所在的一侧的轴承220外侧设置有锁紧螺母250。轴承220的设置可降低销轴210与铰链固定端120之间的摩擦，减轻二者之间的磨损以使得铰链活动端110的展开过程顺利，轴承220、挡圈230和锁紧螺母250的设置可限制轴承220的轴向位移，避免轴承220在铰链活动端110的展开过程中滑脱。 [0042] 优选地，如图1、图2所示，活动端安装孔111上设置有贯穿其孔壁的螺纹孔，紧定螺钉114与该螺纹孔配合并连接于销轴210的侧壁，使得铰链活动端110与销轴210同步转动。紧定螺钉114的设置可实现铰链活动端110与销轴210两者的转动同步，从而减少由于两者的转速不匹配导致的摩擦和冲击引起的磨损。此外，同步转动可以避免由于速度不匹配引起的应力集中和疲劳损伤，还能避免部分能量被浪费在摩擦和振动中，提高卫星结构展开的效率。 [0043] 优选地，展开装置中的主体结构，例如铰链活动端110、铰链固定端120、销轴210、挡圈230、滑销123和弹簧法兰126均可采用合金材料制成；限位螺钉112、轴承220、锁紧螺母250和紧定螺钉114等可直接使用技术成熟的现有产品；压簧125和扭簧240可采用金属材料制作，并可根据应用场景的变化调整例如簧圈圈数等不同的参数来满足多种驱动力的大小。 [0044] 以下对本发明的展开装置的展开步骤进行描述： [0045] 将本发明的展开装置中的铰链固定端120安装在卫星结构固定侧，将铰链活动端110安装在卫星结构活动侧，并可根据卫星展开结构的尺寸大小等设置多组展开装置，从而避免某组装置故障导致卫星展开失败。 [0046] 在卫星需要展开时，位于卫星结构固定侧和卫星结构活动侧之间的分离机构在卫星本体的控制系统的展开指令下触发，分离机构释放压紧约束，卫星结构活动侧由铰链模块100中的释放弹性势能的扭簧240驱动，使得铰链活动端110能带动卫星结构活动侧做以销轴210为旋转轴的正向翻转运动以达到卫星展开的目的。 [0047] 铰链模块100中的滑销123作为自锁机构，在铰链活动端110转动至预设角度(例如180°)前，其端头始终抵接在转盘113的平滑壁面上而不发生位移。在铰链活动端110展开至预设角度时，转盘113中的卡口115刚好转动至与滑销123的端头对应，滑销123在中空圆槽 122内受压的压簧125的作用下自行弹出并伸入转盘113的卡口115中，从而使得铰链活动端 110展开后不会回弹。与此同时，铰链活动端110上的限位螺钉112刚好与固定端安装孔121的外壁面中的平整面相抵接，以此方式阻止铰链活动端110继续转动，将铰链活动端110和铰链固定端120之间的最大夹角限定在预设角度。 |
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