[發(fā)明專利]一種基于帶狀彈簧的新型太陽帆板展開與支撐機構

有效

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• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103482084A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 金光;謝曉光;王棟;張雷;谷松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/44;H02S30/20;H02S20/30;H02S30/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發(fā)明屬于應用于衛(wèi)星太陽能電池陣的展開機構領域，特別是涉及一種“敏捷小衛(wèi)星”上的基于帶狀彈簧的新型太陽帆板展開與支撐機構。

背景技術

太陽能帆板展開機構是空間對地觀測衛(wèi)星的重要分系統(tǒng)之一，歷史上因展開機構機械故障而無法正常工作的案例達到數十例。因此在航天衛(wèi)星工程中，太陽能帆板展開機構是設計、試驗的重點部分。

現有的對地觀測衛(wèi)星為傳統(tǒng)大型推掃類對地觀測衛(wèi)星，適用于此類觀測衛(wèi)星的太陽能帆板展開機構利用卷簧、扭簧等儲能元件的鉸鏈機構，在衛(wèi)星發(fā)射到預定軌道后，實現自動展開、自動鎖定的功能。

參見附圖1所示的太陽能帆板展開機構，包括太陽帆板1、卷簧驅動鉸鏈2和衛(wèi)星星體3，在帆板展開過程中，主要驅動力矩來源于卷簧驅動鉸鏈2的卷簧預緊力矩，并靠卷簧驅動鉸鏈2的鎖緊機構來實現帆板的鎖緊。這種太陽能帆板展開機構存在帆板展開剛度較低的問題。

近些年來各國爭相提出“敏捷對地觀測小衛(wèi)星”的新概念，由于“敏捷小衛(wèi)星”的姿態(tài)不停的變化，調姿頻率非常高，這就對太陽帆板的展開基頻提出了更高的要求，傳統(tǒng)的太陽能帆板展開機構只靠兩個卷簧驅動鉸鏈來鎖緊太陽帆板，形成懸臂結構，基頻較低、剛度較低，不能滿足敏捷對地觀測小衛(wèi)星對剛度和基頻的要求，傳統(tǒng)衛(wèi)星展開機構部分阻尼比為0.1%～0.5%，阻尼比較低，因此需要研制一種展開基頻高、剛度高、阻尼比高的新型帆板展開與支撐機構。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決現有技術存在的展開剛度低、基頻低、阻尼比低的問題，提出一種高穩(wěn)定性的基于帶狀彈簧的新型太陽帆板展開與支撐機構，滿足敏捷對地觀測小衛(wèi)星的使用要求。

為實現上述目的，本發(fā)明的一種基于帶狀彈簧的新型太陽帆板展開與支撐機構包括太陽帆板、卷簧驅動鉸鏈、衛(wèi)星星體、支桿鉸鏈、下支桿、帶狀彈簧和上支桿；

所述太陽帆板和衛(wèi)星星體通過卷簧驅動鉸鏈連接，帶狀彈簧兩端分別通過轉接件與所述上支桿和所述下支桿連接，所述上支桿通過支桿鉸鏈與所述太陽帆板連接，所述下支桿通過支桿鉸鏈與所述衛(wèi)星星體連接；所述卷簧驅動鉸鏈中的卷簧、帶狀彈簧和支桿鉸鏈提供展開力矩實現太陽帆板的展開。

所述帶狀彈簧為兩個相對排列的弧形彎曲片，實現正向彎曲或反向彎曲180°并可以回彈至原形狀。

所述帶狀彈簧兩端分別通過轉接件與所述上支桿和所述下支桿連接具體為：所述下支桿與所述轉接件粘連在一起，所述帶狀彈簧與所述轉接件通過兩個壓緊塊壓緊并用螺釘固定，所述上支桿和帶狀彈簧的連接方式與下支桿與帶狀彈簧的連接方式相同。

所述下支桿與支桿鉸鏈之間有墊塊，可以通過調整墊塊的厚度來適當調整桿長，上支桿和支桿鉸鏈的連接方式相同。

所述支桿鉸鏈包括公鉸和母鉸，所述公鉸通過軸、關節(jié)軸承、擋圈與所述母鉸配合連接，實現公鉸繞母鉸轉動，所述公鉸兩側分別安裝有扭簧。

本發(fā)明的積極效果：本發(fā)明的一種基于帶狀彈簧的新型太陽帆板展開與支撐機構用原理簡單的帶狀彈簧替代了容易出現問題的復雜鉸鏈機構，帶狀彈簧起到了能夠彎曲180°的鉸鏈機構作用，機構零件少，原理簡單，相比于數十個零件組成的鉸鏈機構，使得支撐機構由復雜變簡單，可靠性大幅提升；用兩端的支桿鉸鏈通過螺釘固定在太陽帆板和衛(wèi)星星體上，使得太陽帆板、衛(wèi)星星體與上支桿和下支桿組成的整體構成一個空間四面體的穩(wěn)定支撐結構，提升系統(tǒng)在展開狀態(tài)下基頻和剛度；與傳統(tǒng)的帆板展開系統(tǒng)相比，用空間四面體結構代替了懸臂結構，展開狀態(tài)下阻尼比達到3%、穩(wěn)定性高，滿足“敏捷小衛(wèi)星”姿控系統(tǒng)的基頻需求，并在受到擾動產生振動時，能更快的恢復平穩(wěn)狀態(tài)。

附圖說明

圖1為現有技術中太陽帆板展開機構結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的展開與支撐機構結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的展開與支撐機構結構收攏狀態(tài)時的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的帶狀彈簧使用方式示意圖；

圖5為本發(fā)明的帶狀彈簧與上支桿和下支桿連接方式結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的支桿鉸鏈結構示意圖；

其中：1、太陽帆板，2、卷簧驅動鉸鏈，3、衛(wèi)星星體，4、支桿鉸鏈，5、下支桿，6、帶狀彈簧，7、上支桿，8、壓緊塊，9、轉接件，10、公鉸，11、母鉸，12、扭簧，13、墊塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。

參見附圖2，本發(fā)明的一種基于帶狀彈簧6的新型太陽帆板1展開與支撐機構包括太陽帆板1、卷簧驅動鉸鏈2、衛(wèi)星星體3、支桿鉸鏈4、下支桿5、帶狀彈簧6和上支桿7；