[发明专利]三维桁架式可在轨维修充气展开太阳帆板

说明书

技术领域

本发明涉及一种可在轨维修充气展开太阳帆板，属于航天技术领域。

背景技术

太阳能帆板是空间站等载人航天器的重要部件，其将收集到的太阳辐射能量转化为电能，为航天器提供电力支持。空间环境极其复杂，高真空、强紫外线、原子氧、“冷黑”以及存在的大量微流星和空间碎片，使太阳电池片在轨运行时出现损坏或老化的问题，这就需要对其进行更换和维修。传统的做法是由宇航员对有部分电池片损坏或老化的太阳帆板进行整体更换，而有些情况下损坏只是一小部分，整体更换会造成资源的浪费，加之太阳帆板展开后尺寸很大，宇航员需要在空间环境中行走很远的距离才能对其进行更换，更换难度大，而且对宇航员的生命安全造成威胁。空间环境的复杂性不利于这项工作的实施，它不仅威胁着宇航员的生命安全，而且在更换的过程中也影响着空间飞行器的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维桁架式可在轨维修充气展开太阳帆板，以解决太阳帆板在轨运行出现部分电池片或电池基板损坏或老化时，宇航员需要在空间环境中行走很远的距离才能对有损坏或已经老化的太阳帆板进行整体更换，造成资源的浪费，且对宇航员的生命安全造成威胁问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的太阳帆板包括充气展开三维桁架、多块太阳电池基板、三根第一导线、三个第一接盘、三个第二接盘、三根第一充气导管、三个第一控制阀、两个三角形支撑板、两根导向管、两根第二导线、两个第二控制阀、两根第二充气导管和四个第三接盘；本发明的太阳帆板还包括捕获板、两根电动拉绳、多根连接绳和多个第二励磁线圈；充气展开三维桁架由多个充气展开三维桁架单元依次首尾连通构成，位于充气展开三维桁架首端的充气展开三维桁架单元的三根主支撑管的首端各分别固装有一个第一接盘，位于充气展开三维桁架尾端的充气展开三维桁架单元的三根主支撑管的尾端各分别固装有一个第二接盘，充气展开三维桁架的首端和尾端各分别设置有一个三角形支撑板，充气展开三维桁架通过三个第一接盘和三个第二接盘与相应的三角形支撑板固接，三根第一导线与三个第一接盘一一对应设置，每根第一导线穿过相应的三角形支撑板、第一接盘与主支撑管的电加热层连接，第一导线的两端设置在该三角形支撑板的外面，三根第一充气导管与三个第一接盘一一对应设置，每根第一充气导管的一端穿过相应的三角形支撑板、第一接盘与主支撑管连通，每根第一充气导管上装有一个第一控制阀，每根第一充气导管的另一端设置在该三角形支撑板的外面，两根导向管设置在两个三角形支撑板之间，两根导向管与充气展开三维桁架平行设置，且两根导向管位于充气展开三维桁架的任意一侧平面的外侧，每根导向管的两端各分别通过一个第三接盘与相应的三角形支撑板固接，两根第二导线与两根导向管一一对应设置，每根第二导线穿过相应的三角形支撑板、第三接盘与导向管的电加热层连接，第二导线的两端与第一导线的两端同侧设置，两根第二充气导管与三根第一充气导管同侧设置，两根第二充气导管与两根导向管一一对应设置，每根第二充气导管的一端穿过相应的三角形支撑板、第三接盘与导向管连通，每根第二充气导管上装有一个第二控制阀，每个充气展开三维桁架单元与两根导向管相邻的一侧平面内设置有一个太阳电池基板，且该太阳电池基板与其所在的充气展开三维桁架单元的两根主支撑管连接，每块太阳电池基板由电池薄板、支撑结构板和多个第一励磁线圈组成；电池薄板通过支撑结构板支撑，支撑结构板上加工有多个第一安装孔，每个第一安装孔内固装有一个第一励磁线圈，电池薄板由永磁材料制成，电池薄板和支撑结构板靠磁力吸引到一起，捕获板设置在多个太阳电池基板的外侧，捕获板的两个连接端分别与多根连接绳的两端连接，多根连接绳环套在两根导向管上，环套在每根导向管上的多根连接绳通过一根电动拉绳连接，捕获板上加工有多个第二安装孔，每个第二安装孔内固装有一个第二励磁线圈，主支撑管、斜拉管、副支撑管和导向管均为可刚化柔性充气展开管。

本发明的有益效果是：本发明采用三维结构，可满足100㎡以上的太阳帆板结构刚度的要求，提高了振动基频。此外，本发明能够在轨进行单块太阳电池板维修更换，更换方法简单、方便，易于实施。本发明能自动实现太阳电池基板的转移，并能够将需要更换的特定的太阳电池基板转移到航天员方便更换的固定端，不仅可大大减少航天员在轨更换的工作量，同时还保障了宇航员的生命安全。

附图说明