[发明专利]三角形索杆铰接可展桁架

说明书

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种三角形索杆铰接可展桁架。

背景技术

随着空间站、深空探测器等大型航天器的发展，运载包络受限问题越来越突出，这催生了各类空间可展结构的发展，如可展桁架、充气结构等。目前，常用的铰接式可展桁架伸展臂普遍由折叠桁架、收藏箱、传动装置及展开器等构成，可实现较长距离的附件伸展支撑，但存在以下缺点：1)与可展桁架对应的传动装置同步性要求高，构造及组成复杂；2)可展桁架的刚性框架和铰接杆多采用层叠形式，融合不够，不利于提升收缩率；3)不具备在轨收拢功能，不利于空间机动或维护。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三角形索杆铰接可展桁架。

根据本发明的一个方面，提供一种三角形索杆铰接可展桁架，包括：导向杆、收拢索、张紧索、多个桁架单元和多个铰接杆，桁架单元为三角形刚性框架，各三角形刚性框架由上至下依次与导向杆连接，其中，设置在最底部的三角形刚性框架与导向杆固接，沿导向杆向上的其它三角形刚性框架与导向杆活动连接，各三角形刚性框架之间通过铰接杆连接，收拢索由上至下依次穿过各三角形刚性框架且两端分别与顶部和底部的三角形刚性框架固接连接，张紧索以之字形由上至下依次穿过各三角形刚性框架且两端分别与顶部和底部的三角形刚性框架固接连接。

优选地，三角形刚性框架为等腰直角三角形中空边框结构，其三个边角处均设置有张紧索穿孔、收拢索穿孔和导向杆穿孔，且三角形刚性框架的三个边角的下方均设置有上铰接杆支座，三个边角的内侧边框上均设置有下铰接杆支承孔。

优选地，等腰直角三角形中空边框结构的三个边角内侧还设置有凹槽。

优选地，导向杆和收拢索的数量均为3个。

优选地，张紧索的数量为2个。

优选地，导向杆包括空心杆、多组电磁作动器和导线，空心杆用于定位和存放桁架单元，电磁作动器和导线设置在空心杆内部，各组电磁继电器通过导线连接。

优选地，铰接杆包括下铰接杆、上铰接杆和弹簧片，弹簧片设置在上铰接杆和下铰接杆之间，通过销轴分别与上铰接杆和下铰接杆连接。

本发明工作原理如下：

展开过程：三角形索杆铰接可展桁架处于完全收拢状态，在收拢索的拉紧作用下，铰接杆克服弹簧扭矩作用后对折收拢于相应桁架单元的下三角形刚性框架内部，此时所有相邻三角形刚性框架1处于面面贴合状态。展开时，收拢索逐渐释放，并同步收拉张紧索，此时，铰接杆在弹簧扭矩作用下，也相应逐步展开；当收拢索暂停释放时，铰接杆处于瞬时平衡状态，此时抗扰动能力差。当铰接杆完全展开后，拉紧张紧索，其与铰接杆形成稳定三角形，达到桁架稳定状态，实现自上而下的桁架展开。

收拢过程：三角形索杆铰接可展桁架处于完全展开状态时，受拉力的张紧索与完全展开的铰接杆形成稳定三角形，桁架处于稳定平衡状态。收拢时，空心杆内的电磁作动器被接通，产生非接触的电磁斥力克服铰接杆的弹簧扭矩，使导向杆范围内的桁架单元产生收拢折叠运动趋势；此时下拉收拢索，并随动张紧索，在这些复合作用下底部桁架单元逐渐折叠；其间，当桁架单元收拢一定度数时，电磁作动器2.2自动断开，当处于完全收拢状态，拉紧张紧索，其与铰接杆3形成稳定三角形，可以达到桁架稳定状态，实现自下而上的桁架收拢。

本发明的三角形索杆铰接可展桁架通过铰接杆弹簧扭矩实现自由展开，电磁作动器与收拢索配合实现桁架的收拢折叠，系统组成简单，桁架展开和收拢动作可靠；铰接杆可完全折叠到三角形刚性框架内部，极大提高桁架的收缩率；桁架可重复伸缩，有利于航天器空间机动或在轨维护，可应用于空间柔性太阳电池阵、可展遮光罩和环状天线的伸展支撑结构。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本可展桁架系统组成简单，电磁作动器与收拢索配合就可实现桁架的收拢折叠，且三组收拢索可实现功能冗余备份，桁架折叠收拢可靠；张紧索和铰接杆形成的三角形可有效保证桁架稳定的展开状态。本可展桁架的铰接杆可完全折叠到三角形刚性框架内部，极大提高桁架的收缩率。本可展桁架可重复伸缩，有利于航天器空间机动或在轨维护，能适应未来大型柔性太阳电池阵、超大型环状天线地面压紧在轨展开要求，应用前景广泛。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明三角形索杆铰接可展桁架的展开结构示意图；

图2为本发明三角形刚性框架与铰接杆的连接展开状态示意图；

图3三角形刚性框架与铰接杆的连接收拢状态示意图；