[發明專利]一種可重復變構型桁架式航天器結構

有效

• 申請號: 201610423343.8
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN105966640B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 郭宏偉;劉榮強;鄧宗全;趙沖;岳洪浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 遲芳

技術領域

本發明涉及一種變構型桁架式航天器結構，屬于航天航空領域。

背景技術

隨著載人飛船、空間站、長壽命衛星等航天器長期在軌運行工作，未來在軌服務技術具有巨大的應用前景。隨著衛星平臺結構日益復雜、規模更為龐大，傳統衛星平臺顯現出很大的局限性，例如傳統衛星多是結構不變、封閉完好的多面體，通常情況下是將各子系統例如熱控、通信、姿軌控制、推進等有效載荷集成在一起，再加上為提高可靠性增加的冗余設計，使得整個衛星結構復雜，難以實現在軌維修。總之，現有航天器存在結構固定封閉且冗余復雜，難以實現航天器故障的在軌維修與設備升級維護的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種可重復變構型桁架式航天器結構，以解決現有航天器存在結構固定封閉且冗余復雜，難以實現航天器故障的在軌維修與設備升級維護的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種可重復變構型桁架式航天器結構，它包括對接環、底板、支撐框架、傳動機構、系統驅動機構、N-4套桁架變構型機構、兩個固定支撐板、N-2個展開板和N-2個鎖緊機構；

所述對接環設置在底板的底部，所述系統驅動機構和支撐框架均設置在底板的頂部，所述傳動機構的底部設置在系統驅動機構上，所述傳動機構的頂部設置在支撐框架上，所述兩個固定支撐板均豎直并列設在支撐框架上且二者相對設置，所述N-2個展開板的底部依次鉸接在底板的邊緣處，每個展開板對應設置有一個鎖緊機構，每兩個相鄰的展開板之間對應設置有一套桁架變構型機構，每兩個相鄰的展開板通過對應的一套桁架變構型機構與傳動機構相連接，N-2個展開板在N-4套桁架變構型機構以及傳動機構的控制下同步作出展開和收攏動作。

N的取值范圍為6至12。

所述系統驅動機構包括總電機、總減速器、軸承用支架、聯軸器和軸承，所述總電機設置在底板上，所述總電機的輸出軸上依次設置有總減速器、軸承用支架、聯軸器和軸承。

所述傳動機構包括絲杠、螺母和螺母座，所述絲杠豎直設置且其下端依次穿過軸承和聯軸器與總電機的輸出軸相連接，所述螺母座設置在螺母上，所述螺母座在螺母的帶動下沿絲杠的長度方向與絲杠滑動配合。

所述支撐框架的外形為N棱柱形框架，所述支撐框架包括頂蓋、N個外斜桿和四個內斜桿，所述絲杠的上端通過中節點固定連接在頂蓋的中心處，所述N個外斜桿均勻布置，每個外斜桿的上端通過一個桿接頭與頂蓋相連接，每個外斜桿的下端設置在底板上，每個內斜桿的上端固定連接在中節點上，每個內斜桿的下端對應有一個外斜桿且其與對應的外斜桿的下端相連接。

每套桁架變構型機構包括驅動桿、展開桿、連接桿、橫桿接頭、左橫桿和右橫桿，展開桿的上端鉸接在中節點上，所述驅動桿的一端鉸接在螺母座上，所述驅動桿的另一端鉸接在展開桿上，所述展開桿的下端與連接桿的一端相鉸接，連接桿的另一端通過橫桿接頭分別與兩個并列設置的左橫桿和右橫桿相連接，所述左橫桿對應連接有兩個相鄰展開板中的一個展開板，所述左橫桿對應連接有兩個相鄰展開板中的另一個展開板。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明中傳動機構采用絲杠和螺母相配合實現傳動工作，絲杠和螺母將旋轉運動轉化為直線運動，因絲杠為自鎖螺旋，因而使傳動機構具有自鎖功能，可省去系統展開狀態下的鎖定機構，對機構簡化與減重具有重要意義。

2、本發明的支撐框架和N-4套桁架變構型機構之間相互配合設置能夠增加了航天器承載能力，減輕了主承力結構質量，提高了有效載荷載承比，并且本發明在傳統桁架航天器構型上改進，具有很好的繼承性。

3、本發明中每套桁架變構型機構收攏于同一平面，即展開桿和外斜桿形成的平面上，對有效載荷的布局影響小。桁架變構型機構能夠使支撐框架內部的有效載荷暴露于航天器外部以便于維修和升級，變構型具有慣量變化大和展收包絡空間比大的特點。

4、本發明中每個鎖緊機構對應一個展開板和一個邊框桿，該鎖緊機構能夠將展開板和邊框桿鎖定，鎖緊牢靠安全，有效提高了本發明的結構剛度。

5、本發明中所有結構都是由航空航天常用材料加工制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，所用材料密度小，剛度強度大，可有效減輕機構重量，輕質便于本發明的應用推廣。

6、本發明能夠實現衛星平臺在軌展開為通信衛星提供了更大的散熱面積和對地對日面積。

附圖說明

圖1為本發明的主視結構示意圖；

圖2為圖1的俯視結構示意圖；

圖3為圖1的左視結構示意圖；