CN111824462B - 一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置及方法。该二次解锁装置由上隔离板、下隔离板、片型铰链、弹簧绳索组件等组成。该二次解锁装置可实现航天器在变轨、对接阶段及在轨运行等不同阶段对柔性太阳电池阵分步展开的需求。
Description
技术领域
本发明涉及航天器太阳电池阵技术领域，具体适用于实现柔性太阳电池阵的分步展开功能。
背景技术
柔性太阳电池阵具有展开长度长和基频低的特点，在其展开状态下对航天器进行姿态控制，特别是变轨、对接的姿态控制非常困难。因此，若柔性太阳电池阵能够在航天器变轨、对接前仅完成第一步展开即部分展开，使柔性太阳电池阵具备较短的展开长度和较高的基频以满足航天器姿态控制要求，在变轨、对接后再进行第二步展开即完全展开满足航天器发电功率需求，则能够解决目前柔性太阳电池阵展开基频低与航天器变轨、对接时姿态控制间的矛盾。
柔性太阳电池阵技术是比较前沿的空间技术，目前没有发现与柔性太阳电池阵分步展开相关的发明或类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内类似的资料。
发明内容
本发明所解决的问题：克服现有技术的不足，提供一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置及方法，解决了柔性太阳电池阵入轨只能展开一种固定长度，柔性太阳电池阵基频过低导致航天器变轨、对接的姿态控制难题。
本发明的技术方案是：一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，包括：上隔离板、下隔离板、片型铰链、弹簧绳索组件、绕线轮可调限位块、拉索限位块；
上隔离板与下隔离板通过片型铰链连接，实现上隔离板与下隔离板折叠到展开180°的功能；弹簧绳索组件共四套安装在下隔离板预埋接口内，上隔离板对应弹簧绳索组件安装位置预埋内凹埋件，保证弹簧绳索组件突出下隔离板部分在上隔离板与下隔离板折叠收拢时不产生干涉；绕线轮可调限位块安装在下隔离板相对应的接口处，二次解锁装置锁紧状态下调整绕线轮可调限位块外侧端面使其与弹簧绳索组件配合面贴合限位，使弹簧绳索组件拉出方向限位。
上隔离板与下隔离板的外形尺寸与外部的柔性电池板外形尺寸一致。
所述片型铰链包括片型母铰链、片型公铰链及转轴；片型母铰链安装在上隔离板铰链支座处，片型公铰链安装在下隔离板铰链支座处，转轴穿过片型母铰链与片型公铰链的铰链孔。
片型铰链收拢折叠状态时，片型母铰链、片型公铰链的安装螺钉孔相互错位，以达到减少收拢高度的效果。
弹簧绳索组件包括绕线轮、蜗卷弹簧、蜗卷弹簧绕线轮连接件、绕线轮固定限位块、钢丝绳、压接柱销、钢丝绳铜套；蜗卷弹簧的转动端通过蜗卷弹簧绕线轮连接件与绕线轮连接，蜗卷弹簧的固定端与下隔离板对应的接口连接；钢丝绳固定端由压接柱销与绕线轮进行限位，钢丝绳由下隔离板的中空埋件穿出，钢丝绳自由端穿过钢丝绳铜套由压接柱销形成封闭的拉索；绕线轮固定限位块与绕线轮连接，二次解锁装置锁紧状态下对钢丝绳拉出方向限位。
一种利用上述二次解锁装置进行柔性太阳电池阵分步展开的方法，在分步展开的柔性太阳电池阵中，所述上隔离板与外部的用于第一步展开的柔性电池板阵列连接，下隔离板与外部的用于第二步展开的柔性电池板阵列连接；具体步骤如下：
分步展开的柔性太阳电池阵处于第一步展开状态时，二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套钩挂在外部的二次锁钩圆弧段，并由外部的拉索挡块进行限位；此时外部的第二步未展开的柔性电池板阵列被限制在二次解锁装置下隔离板的外侧；
在分步展开的柔性太阳电池阵第二步展开时，外部的二次锁钩转动至二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套与外部的二次锁钩圆弧段脱离，二次解锁装置拉索的钢丝绳在弹簧绳索组件的绕线轮、蜗卷弹簧作用下收回下隔离板内；此时二次解锁装置解锁，第二步外部的未展开的柔性电池板组成的柔性电池板阵列进行第二步展开。
本发明的有益效果：
1.目前柔性太阳电池阵仅具备入轨后展开一种固定长度的能力，本发明提供了一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，通过下隔离板及弹簧绳索组件将需要分步展开的柔性电池板阵列限位，可实现柔性太阳电池阵具备部分展开并保持结构刚度的能力。弹簧绳索组件配合外部的解锁机构可实现将限位部分柔性电池板阵列解锁释放的能力，使柔性太阳电池阵具备完全展开并保持结构刚度的能力。其中第一步展开的柔性太阳电池阵基频满足航天器变轨、对接的姿态控制要求，第二步展开的柔性太阳电池阵长度满足航天器发电功率要求；
2.目前柔性太阳电池阵均采用柔性太阳电池板组成的柔性太阳电池板阵列只能同时折叠或展开，本发明提供了一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，通过下隔离板及弹簧绳索组件将需要分步展开的柔性电池板阵列限位，可使位于上隔离板外侧的柔性太阳电池板阵列单独展开的同时位于下隔离板外侧的柔性太阳电池板阵列处于折叠限位状态。航天器变轨、对接工况下对下隔离板外侧的柔性太阳电池板阵列进行防护。
附图说明
图1是本发明一个具体实施实例的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置的结构示意图
图2是本发明一个具体实施实例的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置的局部放大示意图
图3是本发明一个具体实施实例的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置弹簧绳索组件结构示意图
图4是本发明一个具体实施实例的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置应用于柔性太阳电池阵的结构示意图。图4a是柔性太阳电池阵第一步展开状态下二次解锁装置与已展开的柔性太阳电池板阵列与未展开的柔性太阳电池板阵列的位置关系示意图；图4b是柔性太阳电池阵第一步展开状态下二次解锁装置与外部柔性太阳电池阵机构部件连接关系示意图；图4c是柔性太阳电池阵解除第二步展开部分柔性太阳电池板阵列限位约束后二次解锁装置的状态。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1、图2、图3是本发明一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置。如图1所示，二次解锁装置包括上隔离板71、下隔离板72、片型铰链73、弹簧绳索组件74、绕线轮可调限位块75、拉索限位块76。其中上隔离板71与下隔离板72通过片型铰链73连接，实现上隔离板71与下隔离板72折叠到展开180°的功能。上隔离板71与下隔离板72的外形尺寸与外部的柔性电池板77外形尺寸一致。弹簧绳索组件74共四套安装在下隔离板72预埋接口内，上隔离板71对应弹簧绳索组件74安装位置预埋内凹埋件，保证弹簧绳索组件74突出下隔离板72部分在上隔离板71与下隔离板72折叠收拢时不产生干涉。绕线轮可调限位块75安装在下隔离板72相对应的接口处，二次解锁装置锁紧状态下调整绕线轮可调限位块75外侧端面使其与弹簧绳索组件74配合面贴合限位，使弹簧绳索组件74拉出方向限位。
如图2所示，片型铰链73包括片型母铰链731、片型公铰链732及转轴733，片型母铰链731安装在上隔离板71铰链支座处，片型公铰链732安装在下隔离板72铰链支座处，转轴733穿过片型母铰链731与片型公铰链732的铰链孔。片型铰链73收拢折叠状态时，片型母铰链731、片型公铰链732的安装螺钉孔相互错位，以达到减少收拢高度的效果。
如图3所示，弹簧绳索组件74包括绕线轮741、蜗卷弹簧742、蜗卷弹簧绕线轮连接件743、绕线轮固定限位块744、钢丝绳745、压接柱销746、钢丝绳铜套747；蜗卷弹簧742的转动端通过蜗卷弹簧绕线轮连接件743与绕线轮741连接，蜗卷弹簧742的固定端与下隔离板72对应的接口连接；钢丝绳745固定端由压接柱销746与绕线轮741进行限位，钢丝绳745由下隔离板72的中空埋件穿出，钢丝绳745自由端穿过钢丝绳铜套747由压接柱销746形成封闭的拉索；绕线轮固定限位块744与绕线轮741连接，二次解锁装置锁紧状态下对钢丝绳745拉出方向限位。
图4是本发明一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置应用于柔性太阳电池阵的结构示意图。由图4a所示，在分步展开的柔性太阳电池阵中，二次解锁装置上隔离板71与外部的用于第一步展开的柔性电池板77组成的柔性电池板阵列连接，下隔离板72与外部的用于第二步展开的柔性电池板77组成的柔性电池板阵列连接。由图4b所示，分步展开的柔性太阳电池阵处于第一步展开状态时，二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套747钩挂在外部的二次锁钩78圆弧段，并由外部的拉索挡块79进行限位。此时外部的第二步未展开的柔性电池板77组成的柔性电池板阵列被限制在二次解锁装置下隔离板72的外侧。由图4c所示，在分步展开的柔性太阳电池阵第二步展开时，外部的二次锁钩78转动至二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套747与外部的二次锁钩78圆弧段脱离，二次解锁装置拉索的钢丝绳745在弹簧绳索组件74的绕线轮741、蜗卷弹簧742作用下收回下隔离板72内。此时二次解锁装置解锁，第二步外部的未展开的柔性电池板组成的柔性电池板阵列可进行第二步展开。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，其特征在于，包括：上隔离板（71）、下隔离板（72）、片型铰链（73）、弹簧绳索组件（74）、绕线轮可调限位块（75）、拉索限位块（76）；所述上隔离板（71）与外部的用于第一步展开的柔性电池板阵列连接，下隔离板（72）与外部的用于第二步展开的柔性电池板阵列连接；弹簧绳索组件（74）包括绕线轮（741）、蜗卷弹簧（742）、蜗卷弹簧绕线轮连接件（743）、绕线轮固定限位块（744）、钢丝绳（745）、压接柱销（746）、钢丝绳铜套（747）；
上隔离板（71）与下隔离板（72）通过片型铰链（73）连接，实现上隔离板（71）与下隔离板（72）折叠到展开180°的功能；弹簧绳索组件（74）共四套安装在下隔离板（72）预埋接口内，上隔离板（71）对应弹簧绳索组件（74）安装位置预埋内凹埋件，保证弹簧绳索组件（74）突出下隔离板（72）部分在上隔离板（71）与下隔离板（72）折叠收拢时不产生干涉；绕线轮可调限位块（75）安装在下隔离板（72）相对应的接口处，二次解锁装置锁紧状态下调整绕线轮可调限位块（75）外侧端面使其与弹簧绳索组件（74）配合面贴合限位，使对钢丝绳（745）拉出方向限位；
蜗卷弹簧（742）的转动端通过蜗卷弹簧绕线轮连接件（743）与绕线轮（741）连接，蜗卷弹簧（742）的固定端与下隔离板（72）对应的接口连接；钢丝绳（745）固定端由压接柱销（746）与绕线轮（741）进行限位，钢丝绳（745）由下隔离板（72）的中空埋件穿出，钢丝绳（745）自由端穿过钢丝绳铜套（747）由压接柱销（746）形成封闭的拉索；绕线轮固定限位块（744）与绕线轮（741）连接，二次解锁装置锁紧状态下对钢丝绳（745）拉出方向限位。
2.根据权利要求1所述的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，其特征在于：上隔离板（71）与下隔离板（72）的外形尺寸与外部的柔性电池板（77）外形尺寸一致。
3.根据权利要求1所述的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，其特征在于：所述片型铰链（73）包括片型母铰链（731）、片型公铰链（732）及转轴（733）；片型母铰链（731）安装在上隔离板（71）铰链支座处，片型公铰链（732）安装在下隔离板（72）铰链支座处，转轴（733）穿过片型母铰链（731）与片型公铰链（732）的铰链孔。
4.根据权利要求3所述的一种用于柔性太阳电池阵分步展开的二次解锁装置，其特征在于：片型铰链（73）收拢折叠状态时，片型母铰链（731）、片型公铰链（732）的安装螺钉孔相互错位，以达到减少收拢高度的效果。
5.一种利用权利要求1-4任意一项二次解锁装置进行柔性太阳电池阵分步展开的方法，在分步展开的柔性太阳电池阵中，所述上隔离板（71）与外部的用于第一步展开的柔性电池板阵列连接，下隔离板（72）与外部的用于第二步展开的柔性电池板阵列连接；其特征在于具体步骤如下：
分步展开的柔性太阳电池阵处于第一步展开状态时，二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套（747）钩挂在外部的二次锁钩（78）圆弧段，并由外部的拉索挡块（79）进行限位；此时外部的第二步未展开的柔性电池板阵列被限制在二次解锁装置下隔离板（72）的外侧；
在分步展开的柔性太阳电池阵第二步展开时，外部的二次锁钩（78）转动至二次解锁装置拉索的钢丝绳铜套（747）与外部的二次锁钩（78）圆弧段脱离，二次解锁装置拉索的钢丝绳（745）在弹簧绳索组件（74）的绕线轮（741）、蜗卷弹簧（742）作用下收回下隔离板（72）内；此时二次解锁装置解锁，第二步外部的未展开的柔性电池板组成的柔性电池板阵列进行第二步展开。
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| JPH10236398A (ja) | 展開構造物 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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