[發(fā)明專利]一種適于分塊方形支撐桿型太陽(yáng)帆帆面的折疊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410086322.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN103863580A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃小琦;劉宇飛;王立;侯欣賓;成正愛;楊辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B64G1/44
• 分類號(hào): B64G1/44;H02S30/20
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)帆帆面的折疊方法，尤其涉及一種適用于帆面為分塊的方形帆、采用五點(diǎn)連接的支撐桿型太陽(yáng)帆帆面的折疊方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)帆是利用太陽(yáng)光壓進(jìn)行宇宙航行的飛行器。在理想的情況下，太陽(yáng)帆航天器不需要任何燃料，它可以從取之不盡的陽(yáng)光中獲得持續(xù)的推力飛向宇宙空間。只要形狀和傾角適當(dāng)，太陽(yáng)帆可以飛向包括朝向光源在內(nèi)的任何方向，在深空探測(cè)方面有極大的優(yōu)越性。目前，美國(guó)、日本、俄羅斯和歐洲都開展了太陽(yáng)帆相關(guān)技術(shù)的研究。

光子撞擊太陽(yáng)帆面并被完全反射回去，對(duì)太陽(yáng)帆產(chǎn)生反作用力推動(dòng)太陽(yáng)帆進(jìn)行宇宙航行，為了使太陽(yáng)能提供足夠的光壓，太陽(yáng)帆必須盡可能多地捕捉到太陽(yáng)光，這就意味著帆的面積必須足夠大；在發(fā)射時(shí)，由于發(fā)射空間有限，又需要將太陽(yáng)帆貯存在較小的空間內(nèi)。因此，需要對(duì)太陽(yáng)帆的帆面進(jìn)行合理的折疊，以保證太陽(yáng)帆進(jìn)入軌道后在空間的順利展開。

太陽(yáng)帆有多種分類方式：根據(jù)帆面形狀不同，可以分為方形帆、圓形帆和葉形帆；根據(jù)展開方式不同，可分為自旋展開太陽(yáng)帆和支撐桿型太陽(yáng)帆，自旋展開太陽(yáng)帆利用自旋離心力實(shí)現(xiàn)帆面的展開和帆面形狀的保持，而支撐桿型太陽(yáng)帆則是利用支撐桿實(shí)現(xiàn)帆面的展開及形狀保持。太陽(yáng)帆帆面形狀巨大，通常將分塊制造帆面。對(duì)于方形的支撐桿型太陽(yáng)帆，通常沿方形帆的對(duì)角線方向?qū)⒎娣譃樗膲K等腰直角三角形帆面來(lái)分別制造，稱其為帆面分塊的太陽(yáng)帆。對(duì)帆面分塊的方形支撐桿型太陽(yáng)帆，支撐桿和帆面有較常用的兩種連接方式：第一種連接方式是將方形帆面四個(gè)頂點(diǎn)和中心點(diǎn)分別與支撐桿連接，稱為五點(diǎn)連接，這種連接方式有利于帆面和支撐桿分別折疊，避免了展開時(shí)過(guò)多的相互干擾；第二種連接方式不僅將帆面四個(gè)頂點(diǎn)和中心點(diǎn)與支撐桿連接，而且將帆面邊緣與支撐桿相鄰處進(jìn)行多點(diǎn)連接，將帆面與支撐桿連接為一個(gè)整體，這種連接方式要求帆面與支撐桿在折疊時(shí)相互配合，二者在展開時(shí)也會(huì)有較大的干擾。

日本IKAROS于2010年5月發(fā)射升空，成功實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)帆的在軌展開。它對(duì)太陽(yáng)帆面的整體進(jìn)行折疊，利用自旋離心力實(shí)現(xiàn)帆面的分步展開，但是這種折疊方式僅適用于對(duì)整個(gè)方形帆面進(jìn)行，對(duì)于帆面分塊制造，分別折疊的太陽(yáng)帆并不適合。美國(guó)于2010年11月發(fā)射的NanoSail-D太陽(yáng)帆也成功進(jìn)入近地軌道并進(jìn)行了展開實(shí)驗(yàn)。NanoSail-D帆面采用分塊制造，四塊帆面分別進(jìn)行簡(jiǎn)單的豎向Z型折疊之后，再一起卷在位于太陽(yáng)帆中心的卷軸上，支撐桿與帆面采用五點(diǎn)連接方式。在支撐桿的拉力作用下，帆面迅速展開，但是僅適用于面積較小的帆面，展開初期出現(xiàn)帆面堆積的情況，對(duì)大面積太陽(yáng)帆在帆面展開初期有可能出現(xiàn)帆面纏繞的狀況，阻礙帆面的進(jìn)一步展開。

由于太陽(yáng)帆構(gòu)型不同，以及帆面采用整體折疊或分塊折疊的差異，帆面適合的折疊方式也有所不同。對(duì)于帆面分塊且分別折疊的、利用支撐桿展開的大型方形太陽(yáng)帆，目前沒有較適合的折疊方式使得四塊太陽(yáng)帆面能夠在支撐桿拉力作用下同步有序穩(wěn)定的展開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適于分塊方形支撐桿型太陽(yáng)帆帆面的折疊方法，解決了帆面分塊、采用五點(diǎn)連接式的大面積支撐桿型太陽(yáng)帆帆面的折疊問題,折疊方式簡(jiǎn)單，展開過(guò)程穩(wěn)定有序，提高了可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適于分塊方形支撐桿型太陽(yáng)帆帆面的折疊方法，包括如下步驟：

（1）將方形太陽(yáng)帆帆面沿兩個(gè)對(duì)角線方向分為四塊等腰直角三角形帆面；

（2）每塊三角形帆面分別按照以下方式進(jìn)行折疊：