[发明专利]一种大面积展开的太阳电池阵展开装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积展开的太阳电池阵展开装置，特别适合于高功率要求的航天器使用，属于航天器材和装备技术领域。

背景技术

太阳电池阵是大多数航天器的主要电力供应来源。刚性太阳电池阵是目前成熟的太阳电池阵技术，也是目前航天器上应用最广泛的太阳能电池组成的阵列，通常包括压紧释放机构、展开机构、同步机构、锁定机构、定向机构等。太阳电池阵通过连接架与卫星本体相连；压紧释放机构保证在发射过程中使电池阵处于安全的收拢状态，并在卫星到达预定轨道后释放太阳电池阵；展开机构在太阳电池阵释放后使其顺利展开；当太阳电池阵展开到预定位置后通过锁定机构对太阳电池阵完成锁定；安装在卫星本体上的驱动机构实现太阳电池阵对太阳的定向跟踪。

我国现阶段使用的太阳电池阵基本上是刚性折叠展开式，这种型式的太阳电池阵结构简单、包装效率高、刚性较好且可靠性较高；但是受限于结构的设计，难以实现大面积的太阳能电池铺设，发电功率较小。随着航天器功能的日益复杂，航天器的对能源需求逐渐增加，使得对航天器太阳电池阵的功率要求也随之大幅增加，刚性折叠式太阳电池阵在这方面具有一定的局限性。增大太阳电池阵的电池铺设面积是提高其输出功率的有效方法。本发明研制了一种采用增加侧板并利用连杆机构推动侧板滑动展开的太阳电池阵展开装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能实现大面积展开的太阳电池阵展开装置，以满足航天器日益增长的功率需求。

本发明采用的技术方案为：

该装置包括主体板展开部分及侧板展开部分，侧板展开部分布置在主体板上。

所述主体板展开部分由三脚架、主体板、主体板连接铰链、桁架杆同步机构组成；航天器本体与三脚架之间、三脚架与内侧主体板之间、内侧主体板与中间主体板之间、中间主体板与外侧主体板之间分别通过主体板连接铰链相连；同步桁架机构各杆与主体板铰接，与主体板共同形成典型的剪刀型机构，控制各主体板同步展开。

该三脚架由三根中空的方形铝材构成，长度分别为1750mm、1559mm、1559mm，截面尺寸为14mm×14mm，铝材壁厚3mm，方形铝材端部由三角形铁片连接。

该主体板采用碳纤维面板铝蜂窝夹层结构，尺寸为2580mm×1750mm×22mm，面密度为1.5kg/m²。

该主体板连接铰链由公铰、母铰、铰链转轴、滑销、滑销转轴、滑销固定架、滑销弹簧片、平面涡卷弹簧、铰链转轴固定螺母、滑销转轴固定螺母、滑销固定螺母组成；公铰与母铰通过铰链转轴相连，铰链转轴一端安装铰链转轴固定螺母实现轴向固定；铰链集成了主体板间锁定机构，滑销插入滑销固定架上的通孔，并安装滑销固定螺母实现相对固定，滑销转轴穿过滑销固定架的另一通孔及母铰上相应的通孔，并安装滑销转轴固定螺母实现与母铰的相连；滑销弹簧片与滑销转轴固连，滑销在公铰的边缘滑动，在三脚架与主体板完全展平后滑入凹槽实现锁定；平面涡卷弹簧采用非接触型外端回转式，与铰链转轴固接，平面涡卷弹簧驱动主体板展开。

该桁架杆同步机构由桁架长杆、桁架短杆及杆间铰链组成，桁架长杆的长度与主体板完全展平时相邻两主体板中心的距离相等，桁架短杆的长度为桁架长杆的一半。

所述侧板展开部分由侧板、伺服电机、传动系统、丝杠、四连杆机构、直线导轨、侧板滑轨组成。其中丝杠采用滚珠丝杠。通过传动系统将伺服电机输出转速降低，传动系统输出轴两端通过联轴器分别与两边的滚珠丝杠相连，滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动，推动四连杆机构运动，四连杆机构推动侧板沿滑轨滑动实现展开，侧板滑动到滑轨末端时被锁定。

该侧板采用碳纤维面板铝蜂窝夹层结构，尺寸为2400mm×800mm×22mm，面密度为1.5kg/m²。

该伺服电机型号是GYS500DC2-T2，额定输出50W，额定输出转速为3000r/min。

该传动系统为传动比为3的直齿轮减速装置，大齿轮、小齿轮轴系均采用两端固定的方式与支座相连，小齿轮齿数为17，大齿轮齿数为51，模数为0.8，齿宽系数为1，传动精度等级为4，采用闭式传动，对称支撑。传动系统的输入轴与输出轴均用联轴器与相应装置相连。

该滚珠丝杠包括丝杠及丝杠螺母，丝杠公称直径为14mm-18mm。