[發明專利]空間曲面可折展陣列機構的構型方法和可折展陣列機構

有效

• 申請號: 202110663243.3
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113378391B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 黃海林;王森;高英皓;李兵;劉榮強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01Q21/00;G06F111/04
• 代理公司: 珠海市君佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44644
• 代理人: 劉戰勝

本發明提供了一種基于Flasher折紙的空間曲面可折展陣列機構的構型方法和空間曲面可折展陣列機構，構型方法包括：1)確定空間曲面可折展陣列機構的陣列中心、陣列層數、陣列環數和空間曲面的形狀，建立作為基準的基于Flasher折紙的平面可折展陣列機構模型；2)計算得到所建立的平面可折展陣列機構模型處于完全展開形態下時形成平面陣列的各個折展分區中線折痕上的折谷/折峰頂點和相鄰折展分區連接折痕上的折脊頂點；3)朝向空間曲面進行平行投影；4)求取滿足約束的可行解的擬合誤差；5)重復多次計算以獲得曲面可折展陣列機構模型的所有曲面陣列頂點位置，完成曲面可折展陣列機構模型的構型。本發明具有輕質、折展比大且可變、曲面擬合精度高等優點。

技術領域

本發明屬于空間可折展機構技術領域，涉及空間曲面可折展機構，更具體地，涉及基于Flasher折紙的空間曲面可折展陣列機構的構型方法和采用其構型得到的空間曲面可折展陣列機構。

背景技術

空間曲面反射器、曲面天線作為航天器的重要組成部分，為航天器提供了通訊保障。空間曲面可折展陣列具有可折展特性，已得到廣泛應用與研究。由于日益發展的深空探測、星際通訊等應用對可折展曲面陣列的需求越來越高，需要設計質量更輕、折展比更大、精度更高的曲面可折展陣列。傳統的曲面可折展陣列機構復雜，收攏體積大，折展比固定，已無法滿足更高的應用需求。Flasher折紙模型具有折展比大、運動度確定、可延展性好等特點，已廣泛應用于空間大型平面可折展機構設計。

中國專利201910269483.8公開了一種Flasher可展機構的一種鉸鏈實現方法，機構主要由若干組剛性板、中心板塊、柔性簧片、合頁鉸鏈及螺栓裝配而成，若干組剛性板均為一致構型，整個機構呈旋轉對稱構型。

上述現有技術屬于平面機構。

基于此，特提出一種基于Flasher折紙的空間曲面可折展陣列機構的構型方法和采用其構型得到的空間曲面可折展陣列機構，實現Flasher折紙模型在空間曲面可折展機構中的應用。

使得可以根據不同半徑球面目標擬合曲面設計出中心基座形狀及折疊層數可根據使用要求調整，輕質、折展比大且可變、曲面擬合精度高的空間曲面可折疊陣列，可適應應用需求。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于Flasher折紙的空間曲面可折展陣列機構的構型方法和采用其構型得到的空間曲面可折展陣列機構，具有輕質、折展比大且可變、曲面擬合精度高等優點。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種基于Flasher折紙的空間曲面可折展陣列機構的構型方法，其包括：

1)確定空間曲面可折展陣列機構的陣列中心、陣列層數、陣列環數和空間曲面的形狀，其中采用正多棱柱基座作為陣列中心，根據所確定空間曲面可折展陣列機構的陣列中心、陣列層數和陣列環數，建立作為基準的基于Flasher折紙的平面可折展陣列機構模型；

2)計算得到所建立的平面可折展陣列機構模型處于完全展開形態下時形成平面陣列的各個折展分區中線折痕上的折谷/折峰頂點和相鄰折展分區連接折痕上的折脊頂點；

3)獲取該空間曲面所在球面的半徑和球心，將處于完全展開形態下的平面可折展陣列機構模型的中心設置在該空間曲面的球心處，并朝向該空間曲面進行平行投影，得到對應于平面折脊頂點的一系列曲面陣列折脊頂點和對應于平面折谷/折峰頂點的一系列待優化曲面陣列折谷/折峰頂點；

4)采用數值法求取滿足折疊幾何約束和曲面方程約束的待優化曲面陣列折谷/折峰頂點到球面的距離，將該距離作為可行解的擬合誤差，將所有可行解中擬合誤差最小的解作為曲面陣列折谷/折峰頂點；

5)重復多次計算以獲得曲面可折展陣列機構模型的所有曲面陣列頂點位置，完成曲面可折展陣列機構模型的構型。

本發明中的空間曲面為一指定球面上的空間曲面。