[发明专利]一种可重复变构型桁架式航天器结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种变构型桁架式航天器结构，属于航天航空领域。

背景技术

随着载人飞船、空间站、长寿命卫星等航天器长期在轨运行工作，未来在轨服务技术具有巨大的应用前景。随着卫星平台结构日益复杂、规模更为庞大，传统卫星平台显现出很大的局限性，例如传统卫星多是结构不变、封闭完好的多面体，通常情况下是将各子系统例如热控、通信、姿轨控制、推进等有效载荷集成在一起，再加上为提高可靠性增加的冗余设计，使得整个卫星结构复杂，难以实现在轨维修。总之，现有航天器存在结构固定封闭且冗余复杂，难以实现航天器故障的在轨维修与设备升级维护的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可重复变构型桁架式航天器结构，以解决现有航天器存在结构固定封闭且冗余复杂，难以实现航天器故障的在轨维修与设备升级维护的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种可重复变构型桁架式航天器结构，它包括对接环、底板、支撑框架、传动机构、系统驱动机构、N-4套桁架变构型机构、两个固定支撑板、N-2个展开板和N-2个锁紧机构；

所述对接环设置在底板的底部，所述系统驱动机构和支撑框架均设置在底板的顶部，所述传动机构的底部设置在系统驱动机构上，所述传动机构的顶部设置在支撑框架上，所述两个固定支撑板均竖直并列设在支撑框架上且二者相对设置，所述N-2个展开板的底部依次铰接在底板的边缘处，每个展开板对应设置有一个锁紧机构，每两个相邻的展开板之间对应设置有一套桁架变构型机构，每两个相邻的展开板通过对应的一套桁架变构型机构与传动机构相连接，N-2个展开板在N-4套桁架变构型机构以及传动机构的控制下同步作出展开和收拢动作。

N的取值范围为6至12。

所述系统驱动机构包括总电机、总减速器、轴承用支架、联轴器和轴承，所述总电机设置在底板上，所述总电机的输出轴上依次设置有总减速器、轴承用支架、联轴器和轴承。

所述传动机构包括丝杠、螺母和螺母座，所述丝杠竖直设置且其下端依次穿过轴承和联轴器与总电机的输出轴相连接，所述螺母座设置在螺母上，所述螺母座在螺母的带动下沿丝杠的长度方向与丝杠滑动配合。

所述支撑框架的外形为N棱柱形框架，所述支撑框架包括顶盖、N个外斜杆和四个内斜杆，所述丝杠的上端通过中节点固定连接在顶盖的中心处，所述N个外斜杆均匀布置，每个外斜杆的上端通过一个杆接头与顶盖相连接，每个外斜杆的下端设置在底板上，每个内斜杆的上端固定连接在中节点上，每个内斜杆的下端对应有一个外斜杆且其与对应的外斜杆的下端相连接。

每套桁架变构型机构包括驱动杆、展开杆、连接杆、横杆接头、左横杆和右横杆，展开杆的上端铰接在中节点上，所述驱动杆的一端铰接在螺母座上，所述驱动杆的另一端铰接在展开杆上，所述展开杆的下端与连接杆的一端相铰接，连接杆的另一端通过横杆接头分别与两个并列设置的左横杆和右横杆相连接，所述左横杆对应连接有两个相邻展开板中的一个展开板，所述左横杆对应连接有两个相邻展开板中的另一个展开板。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中传动机构采用丝杠和螺母相配合实现传动工作，丝杠和螺母将旋转运动转化为直线运动，因丝杠为自锁螺旋，因而使传动机构具有自锁功能，可省去系统展开状态下的锁定机构，对机构简化与减重具有重要意义。

2、本发明的支撑框架和N-4套桁架变构型机构之间相互配合设置能够增加了航天器承载能力，减轻了主承力结构质量，提高了有效载荷载承比，并且本发明在传统桁架航天器构型上改进，具有很好的继承性。

3、本发明中每套桁架变构型机构收拢于同一平面，即展开杆和外斜杆形成的平面上，对有效载荷的布局影响小。桁架变构型机构能够使支撑框架内部的有效载荷暴露于航天器外部以便于维修和升级，变构型具有惯量变化大和展收包络空间比大的特点。

4、本发明中每个锁紧机构对应一个展开板和一个边框杆，该锁紧机构能够将展开板和边框杆锁定，锁紧牢靠安全，有效提高了本发明的结构刚度。

5、本发明中所有结构都是由航空航天常用材料加工制造，材料资源丰富，加工工艺成熟，所用材料密度小，刚度强度大，可有效减轻机构重量，轻质便于本发明的应用推广。

6、本发明能够实现卫星平台在轨展开为通信卫星提供了更大的散热面积和对地对日面积。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1的左视结构示意图；