[发明专利]一种豆荚形支撑杆抛离展开机构

说明书

一种豆荚形支撑杆抛离展开机构，包括：滚筒组件、框架、展开驱动装置、导向装置、若干组抛离装置和推力装置；滚筒组件、展开驱动装置和导向装置顺次安装于框架上，若干组抛离装置顺次滑动连接于导向装置，推力装置安装于框架上；滚筒组件上卷绕有豆夹形支撑杆，展开驱动装置驱动豆荚形支撑杆向框架的外侧伸展，推力装置推动抛离装置向框架的外侧移动，当抛离装置被所述导向装置挤压时，抛离装置抵至豆荚形支撑杆的杆面，当豆荚形支撑杆的预设特定位置移动至抛离装置下方时，抛离装置锁定于豆荚形支撑杆，并随豆荚形支撑杆一起向框架外侧移动直至脱离框架。通过多组抛离装置与豆荚形支撑杆相配合连接，实现豆荚形支撑杆具有多点连接能力。

技术领域

本发明涉及航天器展开技术领域，具体涉及一种豆荚形支撑杆抛离展开机构。

背景技术

航天器展开技术是大尺寸空间结构实现在轨可靠展开和保形，从而具备任务执行能力的关键技术。随着空间可展开结构的大型化、轻量化、高精度方向发展，弹性可展结构被越来越多的应用于航天结构的展开与支撑，其典型应用如柔性太阳能电池阵、太阳帆、空间天线、遮光罩等。弹性可展结构是一种弹性储能型可展结构，依靠自身大应变弯曲变形和高精度回弹实现结构收拢和展开，具有重量轻、刚度好、收藏体积小、展开精度高等优势。

豆荚杆是应用较为广泛的一类弹性支撑结构，因其双“Ω”闭截面形似豆荚而得名。该结构具有较好的承载刚度，若将其截面压平，弯曲刚度会大幅减弱，可轻易卷曲缠绕于滚筒上实现收拢；再次释放后，脱离约束部分会自动回弹至原截面形状，实现展开。

为实现豆荚杆稳定可控展开，需要配备展开机构控制其收拢和展开运动。国内外航天机构已开展了豆荚杆展开机构研究(如美国NASA、德国DLR、日本JAXA等)，公知的豆荚杆展开机构一类是位于支撑杆与星体连接部位，驱动豆荚杆伸出的固定式展开机构；另一类就像钢卷尺展开，是将豆荚杆一端固定于星体，机构向外移动的同时释放杆件的随动式展开机构。

由于固定式展开杆端部集中重量小，易于控制而受到关注，也是目前研发较多的一类豆荚杆展开机构。然而，固定式展开机构与豆荚杆根部连接，此处正是杆承受弯矩最大处，难以保证足够的连接刚度；若增加辅助装置对根部进行加固，会增加机构复杂度和质量，在一些对结构刚度和轻量化有较高要求的场合难以适用。随动式展开机构将豆荚杆与机构的连接部位转移到对承载要求不高的杆远端，有利于提高豆荚杆展开后的刚度，也是实现展开后机构抛离，进一步减轻系统重量的较优方案。但在太阳帆等大型薄膜可展开结构应用中，为了提高薄膜结构整体刚度，需要沿豆荚杆轴向设置多个连接接口与薄膜负载连接。由于豆荚杆卷曲运动和薄膜折展平移运动轨迹不同，多点连接存在运动不协调问题，从而限制了多接口豆荚杆在薄膜可展结构中的应用。

发明内容

本申请提供一种豆荚形支撑杆抛离展开机构，包括：框架、滚筒组件、展开驱动装置、导向装置、若干组抛离装置和推力装置；

滚筒组件、展开驱动装置和导向装置顺次安装于框架上，若干个抛离装置顺次滑动连接于导向装置，推力装置安装于框架上；

滚筒组件上卷绕有豆夹形支撑杆，展开驱动装置驱动豆荚形支撑杆向框架的外侧伸展，推力装置推动抛离装置向框架的外侧移动，当抛离装置被导向装置挤压时，抛离装置抵至豆荚形支撑杆的杆面，当豆荚形支撑杆的预设特定位置移动至抛离装置下方时，抛离装置锁定于所述豆荚形支撑杆，并随豆荚形支撑杆一起向框架外侧移动直至脱离框架。

一种实施例中，滚筒组件包括滚筒和压紧条；

压紧条固定安装在滚筒外壁上，豆荚形支撑杆的一端置于压紧条下方，并被压紧条挤压在滚筒上。

一种实施例中，框架包括第一侧板、第二侧板和蒙皮；

第一侧板和第二侧板的前部分为圆面结构，后部分为直线段结构；

蒙皮的一端连接第一侧板的圆面边缘，另一端连接第二侧板的圆面边缘；