CN112491350A - 一种空间薄膜电池阵的张拉装置 - Google Patents

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蔡建国
王硕
张骞
冯健
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Abstract

本发明公开了一种空间薄膜电池阵的张拉装置，包括面内径向支撑伸缩臂、面外伸缩臂以及绳索；所述面内径向支撑伸缩臂位于薄膜电池阵平面内的对角线上；所述面外伸缩臂垂直薄膜电池阵平面，并以对角线的交点为中心点在平面的两侧对称布置；在每个面内径向支撑伸缩臂的端部与两侧的面外伸缩臂的端部之间分别连接一个所述绳索。通过薄膜面内的直线型的伸展臂，驱动电池板展开，然后在伸展臂上布置绳索，本发明结合面外的伸展臂形成整体结构，通过绳索的预拉操作实现完整结构的刚度控制。

Description

一种空间薄膜电池阵的张拉装置
技术领域
本发明涉及一种采用整体张拉驱动强化的空间电池板结构的张拉装置。
背景技术
随着太阳能能源的发展，太阳能电池板的需求不断增加，航天用电池板的需求越来越大，但由于空间的限值，寻求可折叠式电池板被需求。大量关于电池板折叠展开装置被研发出来，其中电池板薄膜结构被广泛应用。薄膜结构由于构型灵活、质量超轻、制作成本低、折叠收纳效率高的突出优势，已成为了空间大面积可展开结构的研究热点，近年来在太阳帆、大型太阳电池阵等领域引起了创新应用热潮。
柔软的薄膜材料不易控制，展开过程易出现无序、应力集中甚至撕裂等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种展开过程有序、避免电池薄膜产生应力集中的空间薄膜电池阵的张拉装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：包括面内径向支撑伸缩臂、面外伸缩臂以及绳索；
所述面内径向支撑伸缩臂位于薄膜电池阵平面内的对角线上；
所述面外伸缩臂垂直薄膜电池阵平面，并以对角线的交点为中心点在平面的两侧对称布置；
在每个面内径向支撑伸缩臂的端部与两侧的面外伸缩臂的端部之间分别连接一个所述绳索。
在每个面内径向支撑伸缩臂的中部与两侧的面外伸缩臂的端部之间也分别连接一个所述绳索。
面内径向支撑伸缩臂的中部位于中心点和端点处的1/3-2/3段。
所述面内径向支撑伸缩臂和面外伸缩臂均采用三棱柱剪式铰结构。采用三棱柱剪式铰结构，便于伸缩，保持稳定性。
所述三棱柱剪式铰结构由三个剪式铰链围合而成；每个剪式铰链由若干个杆件和铰铰接后，在杆件的端部首尾相连构成；剪式铰链与剪式铰链之间，通过位于杆件端部的连接件连接。
有效益处：本发明电池板空间结构张拉装置，通过绳索和伸缩臂的配合，能够控制整体结构的刚度，使之较以前的结构有较大的刚度提升。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是三棱柱剪式铰结构图；
图3是实际张拉后电池板的工作状态；
其中：1为面内径向支撑伸缩臂；2为面外伸缩臂；3为绳索；4为薄膜电池阵面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明：
图1为本发明张拉装置的示意图，包括面内径向支撑伸缩臂1，面外伸缩臂2，绳索3，薄膜电池阵4。面内径向支撑伸缩臂1位于薄膜电池阵4平面内对角线上，和薄膜电池阵面4粘接。面内径向支撑伸缩臂1采用棱柱剪式铰结构，如图2所示。在平面外，面外伸缩臂2垂直平面内对角线并交于中心点对称布置。绳索3在平面内与面内径向支撑伸缩臂1通过8处绳索3绑定在一起。其中4处位于伸展臂的端点处，4处位于中心点和端点处的1/3-2/3段。在平面与面外伸缩臂2的上下端点相连。
面内径向支撑伸缩臂1和面外伸缩臂2均采用三棱柱剪式铰结构。三棱柱剪式铰结构由三个剪式铰链围合而成；每个剪式铰链由若干个杆件6和铰7铰接后，在杆件的端部首尾相连构成；剪式铰链与剪式铰链之间，通过位于杆件端部的连接件5连接，见图2所示。面内径向支撑伸缩臂1的三棱柱剪式铰结构最下端的3个连接件5和面外伸缩臂2的三棱柱剪式铰结构最下端的3个连接件5均固定在一四棱柱8的一个面上。
在四棱柱8的每个面均设置有三个导轨9，三棱柱剪式铰结构下端的三个连接件分别设置在一个导轨9上。底部的连接件5在导轨9上滑动，当连接件5滑动到导轨9顶端时，伸缩臂完全展开，连接件5固定在导轨9上不再移动。
图3显示了实际张拉后电池板的工作状态。通过面内径向支撑伸缩臂1的伸缩驱动薄膜电池阵面4展开与折叠。绳索3在平面内与面内径向支撑伸缩臂1相连，形成平面内支撑，在平面外也与面外伸缩臂2相连，从而使面外伸缩臂2提供平面外支撑，进而形成整体结构。通过绳索的整体预拉操作实现完整结构的刚度控制。

Claims (7)

1.一种空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：包括面内径向支撑伸缩臂（1）、面外伸缩臂（2）以及绳索（3）；
所述面内径向支撑伸缩臂（1）位于薄膜电池阵平面内的对角线上；
所述面外伸缩臂（2）垂直薄膜电池阵平面，并以对角线的交点为中心点在平面的两侧对称布置；
在每个面内径向支撑伸缩臂（1）的端部与两侧的面外伸缩臂（2）的端部之间分别连接一个所述绳索（3）。
2.根据权利要求1所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：在每个面内径向支撑伸缩臂（1）的中部与两侧的面外伸缩臂（2）的端部之间也分别连接一个所述绳索（3）。
3.根据权利要求1所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：面内径向支撑伸缩臂（1）的中部位于中心点和端点处的1/3-2/3段。
4.根据权利要求1所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：所述面内径向支撑伸缩臂（1）和面外伸缩臂（2）均采用三棱柱剪式铰结构。
5.根据权利要求4所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：所述三棱柱剪式铰结构由三个剪式铰链围合而成；每个剪式铰链由若干个杆件（6）和铰（7）铰接后，在杆件的端部首尾相连构成；剪式铰链与剪式铰链之间，通过位于杆件端部的连接件（5）连接。
6.根据权利要求5所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：所述面内径向支撑伸缩臂（1）的三棱柱剪式铰结构最下端的3个连接件（5）和面外伸缩臂（2）的三棱柱剪式铰结构最下端的3个连接件（5）均固定在一四棱柱（8）的一个面上。
7.根据权利要求6所述的空间薄膜电池阵的张拉装置，其特征在于：在所述四棱柱（8）的每个面均设置有三个导轨，所述三棱柱剪式铰结构下端的三个连接件分别设置在一个导轨上，当所述连接件延导轨（9）进行展开时，当伸缩臂展开完全时，连接件固定在导轨（9）上。
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