[发明专利]一种扭簧驱动的小卫星星载可展开平面结构及其安装方法

权利要求书

1.一种扭簧驱动的小卫星星载可展开平面结构，主体为薄壁杆件，其特征在于，所述小卫星星载可展开平面结构包括等边三角形展开单元，所述等边三角形展开单元包括薄壁杆件、节点、接头、扭簧和销轴，且相邻的等边三角形展开单元之间利用不同的节点拼接；其中，所述节点分为六向节点、四向节点、三向节点、双向节点、中心节点；

所述薄壁杆件的内部设有空间用于安装有效载荷，薄壁杆件的两端分别开有铆接孔A，薄壁杆件上还开有安装定位孔和走线孔，安装定位孔用于固定内部安装的有效载荷，走线孔用于内部有效载荷与外部的线路连接；

所述节点是设有安装槽的节点板，每个安装槽是用于和薄壁杆件一端的接头连接的凹槽，安装槽上设有扭簧孔和销轴孔；其中，六向节点设有六个安装槽，四向节点设有四个安装槽，三向节点设有三个安装槽，双向节点设有两个安装槽，中心节点是下方带有底座的六向节点，底座为设有螺纹孔的空心圆柱，用于实现小卫星星载可展开平面结构与小卫星连接；

所述接头上设有铆接孔B、扭簧孔和销轴孔，薄壁杆件的两端分别通过铆接孔A、铆接孔B与接头连接，薄壁杆件端部每个安装好的接头再分别通过扭簧孔、销轴孔，利用扭簧和销轴与节点的一个安装槽连接；所述扭簧用于：在小卫星星载可展开平面结构展开时提供展开驱动力，以及在小卫星星载可展开平面结构处于展开状态时，提供预留扭矩保持结构平衡和平面的形面精度。

2.根据权利要求1所述的小卫星星载可展开平面结构，其特征在于，所述节点上开有孔，用于减轻质量；且节点板能作为所连接的扭簧的限位装置，具体是指：扭簧在驱动小卫星星载可展开平面结构展开时，薄壁杆件旋转90度后与节点板接触，用于限制薄壁杆件继续旋转。

3.根据权利要求1所述的小卫星星载可展开平面结构，其特征在于，所述销轴的一端带有端头，另一端内部设有螺纹孔；销轴能通过螺纹孔利用螺栓与节点连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的小卫星星载可展开平面结构，其特征在于，所述小卫星星载可展开平面结构为对称结构，且中心节点安装在小卫星星载可展开平面结构的中心位置。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的小卫星星载可展开平面结构，其特征在于，所述薄壁杆件的材质采用碳纤维材料；所述节点和接头的材质都采用高强度铝合金材料；所述扭簧采用不锈钢扭簧；所述销轴采用钛合金材质的销轴。

6.基于权利要求1所述的小卫星星载可展开平面结构的安装方法，用于将小卫星星载可展开平面结构组装后与小卫星连接，其特征在于，具体包括下述步骤：

步骤A：将有效载荷的两端各连接一段能伸出薄壁杆件的导线，然后将有效载荷放入工装上，并缓慢推入薄壁杆件内部，当薄壁杆件的安装定位孔与有效载荷上的螺纹孔对齐后，拧入螺栓并拧紧，再拔出工装，并将有效载荷两端的导线从薄壁杆件的走线孔引出；

步骤B：先用结构胶粘接薄壁杆件与接头，等24小时固化后，将薄壁杆件上的铆接孔A、接头的铆接孔B用抽芯铆钉铆接；

步骤C：先将扭簧的一端伸入与薄壁杆件连接好的接头上的扭簧孔内，然后将带有扭簧和薄壁杆件的接头放入节点上的安装槽的凹槽内，调整位置，使扭簧的另一端穿入节点上的扭簧孔内，调好位置后穿过销轴，并拧上螺栓固定；

步骤D：根据所需小卫星星载可展开平面结构的平面布置图，把安装上薄壁杆件的节点摆放到相应的位置，连接上双向节点；

步骤E：将相邻薄壁杆件内伸出的导线焊接在一起，最后将导线通过中心节点的底座空心圆柱穿出；

步骤F：将连接好的小卫星星载可展开平面结构的中心节点底座放入小卫星的顶板空心圆柱内，并使中心节点的螺纹孔与小卫星顶板的连接孔对齐，对齐后的孔内穿入螺钉固定；

步骤G：将小卫星引出的导线与小卫星星载可展开平面结构中心节点处的导线连接。

7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述有效载荷的两端带有螺纹孔，用于和薄壁杆件上的安装定位孔配合，实现有效载荷的固定安装。

8.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述小卫星顶板的中间设有外伸的顶板空心圆柱，顶板空心圆柱的内径为小卫星星载可展开平面结构中心节点的底座外径，且顶板空心圆柱上设有与底座上螺纹孔配合的连接孔。

9.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述工装用于有效载荷的安装；工装的前端带有凹槽，用于放入有效载荷，工装的中部设有凸起的板，用于限制有效载荷的单向移动，工装的长度满足有效载荷安装到位时还能将工装拔出，工装的高度满足有效载荷安装到位时，有效载荷与薄壁杆件的上表面接触。