[发明专利]一种微纳卫星太阳帆推进系统展开装置

说明书

本发明属于微纳卫星领域，具体涉及一种微纳卫星太阳帆推进系统展开装置。包括支撑保护机构，储帆机构，展开机构，压紧机构和限位锁止机构；支撑保护机构用以对展开装置的零件进行支撑和保护，包括帆板；薄膜帆储存在储帆机构中，展开机构将薄膜帆展开；压紧机构用于防止展开机构的桅杆胀开；限位锁止机构包括锁止块和锁止块限位机构，在初始状态时，锁止块限位机构顶住锁止块，使得锁止块与展开机构的桅杆轴的底盘连接，固定桅杆轴；当展开状态时，锁止块限位机构解除锁止块与桅杆轴的连接，并解除对帆板的限制，帆板和薄膜帆展开。本发明具有体积小，质量轻，传动效率及可靠性高，可控性好，功能密度高等优点。

技术领域

本发明属于微纳卫星领域，具体涉及一种微纳卫星太阳帆推进系统展开装置。

背景技术

现有航天器推进技术主要包括电推进、化学推进以及冷气推进等，但是上述推进方式存在研制周期长、成本高、推进剂不易储存且储量有限等问题，难以为航天器能够提供长时间、不间断推力，满足其较高速度增量、远距离航行的需求。太阳帆是一种利用太阳光压力进行太空航行的航天器推进系统，在没有阻力的宇宙空间中，太阳光子会连续撞击太阳帆，在太阳帆表面产生压力，为航天器源源不断的提供动力。相较于现有推进方式中推进剂使用过程中存在的诸多问题，太阳帆动力来源于太阳光子，遍布宇宙空间且连续不断，在太空中的运行寿命不受推进方式限制，这正是太阳帆的优势所在。正因如此，太阳帆在星际探测、取样返回、太阳极点观测等各种任务中有很大优势，正在成为航天器推进系统中的一个利器。

目前针对太阳帆推进系统展开机构的设计，发明专利CN111591471A提出了一种应用于航天器寿命末期离轨的制动帆离轨装置，同时该设计方案也可应用于太阳帆推进系统展开装置。该设计方案采用电机作为装置内部动力源，储帆机构为立方体开放式、一体化厚壁结构，展开机构采用大小齿轮啮合传输动力，锁止机构采用弹簧牵引的可分式多边形锁止块固定。但是该结构方案存在一些问题：采用该储帆机构会将大部分帆面暴露在外部环境中，由于薄膜帆材料轻薄容易破裂，此设计方案容易造成帆面破坏和内部零件损坏等问题，影响装置的结构稳定性；展开机构采用大小齿轮啮合传动，传动效率较低，同时容易出现齿面破损，齿间传动卡死等问题，齿轮及配合使用的轴承也会导致装置质量过重，影响展开机构的轻便性和航行速度、距离等性能；锁止机构设计为弹簧牵拉式的简易结构，装置解锁过程中存在锁止机构运动自由度过大的问题，容易对装置内工作部件产生碰撞和运动干涉，各部件的运动位置并不能够准确定位，装置可控性和可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于微纳卫星的太阳帆推进系统展开装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种微纳卫星太阳帆推进系统展开装置，包括支撑保护机构，储帆机构，展开机构，压紧机构和限位锁止机构；

所述支撑保护机构用以对展开装置的零件进行支撑和保护，包括可以展开的帆板；薄膜帆折叠卷绕储存在储帆机构中，薄膜帆与展开机构连接，通过展开机构将薄膜帆展开；所述压紧机构用于防止展开机构的桅杆胀开；

所述限位锁止机构包括锁止块和锁止块限位机构，在初始状态时，锁止块限位机构顶住锁止块，使得锁止块与展开机构的桅杆轴的底盘连接，从而固定桅杆轴；当展开状态时，锁止块限位机构接触锁止块与桅杆轴的连接，并解除对帆板的限制，帆板展开，薄膜帆展开。

进一步的，所述摆臂包括圆柱结构和位于圆柱结构两侧的长臂和短臂，摆臂通过圆柱结构上的通孔与底层盖板转动连接，其中短臂的上表面和圆柱结构的上表面位于同一水平面，短臂的下表面位于圆柱结构下表面的上部，长臂的下表面与圆柱结构的下表面位于同一水平面，长臂的上表面低于圆柱结构的上表面。

进一步的，所述支撑保护机构包括辅助展开机构；

展开机构还包括下层盖板，下层盖板中部设有与锁止块匹配的方形通孔；

所述锁止块限位机构还包括底层盖板，摆臂，弹簧，线，锁止销和收束板；