[发明专利]空间高折展比拖拽展开式高刚度伸展臂

说明书

空间高折展比拖拽展开式高刚度伸展臂，包含可折展单元组、轴向承力索、展开喷射发动机和端面承力板；两个展开喷射发动机分别固定在两个端面承力板上，两个端面承力板之间布置有可折展单元组，所述可折展单元组包含串联铰接的N个可折展单元，最外侧的两个可折展单元分别与两个端面承力板固接；每个可折展单元展开后为三棱柱，三棱柱每个侧面的对角铰接有一根可伸缩杆，可伸缩杆随可折展单元的展开而伸长，折叠而收缩，三条轴向承力索分别横跨N个可折展单元对应的侧面，并被径向限位，三条轴向承力索两端分别固定在两个端面承力板上。本发明伸展臂提高了刚度与抗拉能力，拖拽展开驱动方式具有效率高且能适应大尺度伸展臂展开。

技术领域

本发明涉及航空航天可展开机构领域，特别涉及一种空间高折展比拖拽展开式高刚度伸展臂。

背景技术

空间伸展臂是应用于空间领域的主要承力结构，随着航天事业的高速发展，对直线伸展臂的需求达到几十米甚至上百米。受到航天运载工具运载空间的限制，伸展臂在发射阶段呈收拢状态，待进入预定轨道之后再展开工作。

目前铰接式伸展臂主要用作静态支撑结构，刚度普遍较差。随着航天任务的复杂化，伸展臂将会面临大弯矩，大拉力的复杂工况。因此亟需一种高刚度，抗拉能力强的伸展臂。

同时目前伸展臂的展开方式多为电机驱动或者依靠弹性元件释放弹性势能驱动，传力路径较差，驱动效率低，且随着伸展臂长度的增加，驱动机构的复杂度与体积质量也会大大增加，无法适应大尺度伸展臂的展开，因此亟需一种高效率，传力路径短，质量体积小的新型驱动方式。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种空间高折展比拖拽展开式高刚度伸展臂，该伸展臂提高了刚度与抗拉能力，采用展开喷射发动机两端拖拽展开驱动方式，效率高且能适应大尺度伸展臂展开。

空间高折展比拖拽展开式高刚度伸展臂，包含可折展单元组、轴向承力索、展开喷射发动机和端面承力板；两个展开喷射发动机分别固定在两个端面承力板上，两个端面承力板之间布置有可折展单元组，所述可折展单元组包含串联铰接的N个可折展单元，N≥1的正整数，最外侧的两个可折展单元分别与两个端面承力板固接；每个可折展单元展开后为三棱柱，三棱柱每个侧面的对角铰接有一根可伸缩杆，可伸缩杆随可折展单元的展开而伸长，折叠而收缩，三条轴向承力索分别横跨N个可折展单元对应的侧面，并被径向限位，三条轴向承力索两端分别固定在两个端面承力板上。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明具有很高的展收比，适合制作大尺度伸展臂，收拢尺寸小，便于运输和发射。

可展开单元侧面具有可伸缩斜杆，展开后使侧面由四边形结构变成三角形结构，稳定性增强，刚度得到明显提高。相较于传统的在侧面布置斜拉索的设计，刚度更好，结构更简单，且避免了斜拉索易缠绕的问题。布置三条轴向承力索，承力索两端与端面承力板连接，端面承力板与伸展臂两端留有一个滑动自由度，当两端受拉时，端面承力板沿轴向可产生一定程度的轴向滑动，避免拉力直接传递至桁架结构，而是将拉力传递至三条轴向承力索，由轴向承力索承受拉力，提高伸展臂的抗拉能力。

采用展开喷射发动机在两端同时拉动展开，提高伸展臂的展开效率，避免了复杂的展开驱动机构，运行成本低。具体的优点表现为：1、驱动效率高，力作用方向与展开方向一致，传力路径短，很小的力就可以拖动伸展臂展开。2、驱动机构体积小，随着伸展臂长度的增加只需要更改发动机燃料携带量或者功率，即可适应不同长度的伸展臂，能够适应百米级甚至更大尺度的伸展臂，而传统的套筒或者丝杆驱动则无法轻易实现。3、可以通过优化展开喷射发动机的驱动策略提高能源利用率，减小燃料的携带量，实现轻量化设计。4、展开喷射发动机不仅限于某种特定的发动机，可依据实际任务需求选取，且能适应多种不同形式的伸展臂。5、拖拽展开驱动方式下，展开速度较快，可极大提升展开效率，适应大尺度伸展臂的展开，缩短展开时间。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明