一种卫星太阳翼的制作方法

[0001]
本实用新型属于空间机构学领域，具体涉及一种卫星太阳翼。


背景技术：

[0002]
太阳翼为卫星提供能量，太阳翼包括具有折叠状态和展开状态的折展框架，折展框架中安装有柔性太阳能电池板，在火箭搭载卫星发射时通常为折叠状态，卫星与火箭分离后通过折展框架展开。
[0003]
目前，卫星太阳翼折展框架为串联臂式的开链机构，折展形式单一，为简单的层叠式方案，即将太阳翼在其平面内通过平行布置的转动关节进行折叠。该种机构形式主要有两个作用：1)为太阳翼的发射和在轨提供折展功能，发射时折叠，入轨后展开；2)为太阳翼展开后提供稳定的支撑结构。
[0004]
虽然上述太阳翼折展框架形式简单，较好地实现了太阳翼在卫星的功能；然而，开链式折展框架刚度较低、稳定性较差，在某些如重量、折叠比、高刚度等极限设计输入的情况下，很难满足技术要求，而且随着柔性太阳能电池板的发展，现有折展框架已不能满足使用需求。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种卫星太阳翼，以解决现有太阳翼采用开链式折展框架刚度低、稳定性差的技术问题。
[0006]
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种卫星太阳翼，包括具有折叠状态和展开状态的折展框架，折展框架中安装有柔性太阳能电池板；折展框架包括2n根连杆，n为大于1的整数，2n根连杆首尾相连形成闭环，相邻两根连杆之间通过转动关节转动连接。
[0007]
上述技术方案中，闭链式折叠框架结合柔性太阳能电池板技术，实现一种新式的卫星太阳翼，闭链式折叠框架的刚度高、稳定好，折叠形式新颖，为卫星太阳翼折展设计提供了一种新的技术途径。实际中，可根据卫星发射构型、在轨开展形态等要求，对太阳翼的折展需求进行确定，选择不同数量的连杆。
[0008]
在本实用新型的一种优选实施方式中，连杆为直连杆或弧形连杆。根据卫星发射构型、在轨开展形态等要求，选择不同形状的连杆。
[0009]
在本实用新型的一种优选实施方式中，展开状态时，折展框架的2n根连杆位于同一个平面上；折叠状态时，折展框架能够折叠为柱状体。本实用新型的折展框架为大平面折叠为柱状体，折叠比高，折叠后体积小。
[0010]
在本实用新型的一种优选实施方式中，展开状态时，2n根连杆构成多边形构型。
[0011]
在本实用新型的一种优选实施方式中，展开状态时，2n根连杆构成平行四边形。相对五边形、六边形等，平行四边形的结构简单。
[0012]
在本实用新型的另一种优选实施方式中，展开状态时，2n根连杆构成矩形。矩形是
特殊的平行四边形，在折展框架折叠收拢后，更规整，外形更美观。
[0013]
在本实用新型的另一种优选实施方式中，连杆的数量为四根，四根连杆依次为第一连杆、第二连杆......第四连杆，四个转动关节依次为第一关节、第二关节......第四关节，第一连杆与第四连杆由第一关节连接......第三连杆与第四连杆由第四关节连接；
[0014]
展开状态时，第一关节和第三关节的中轴线能够相互平行且垂直于平面，第二关节和第四关节的中轴线的共线。
[0015]
上述技术方案为4r闭链式机构，结构简单，折叠后体积小。
[0016]
在本实用新型的另一种优选实施方式中，连杆的数量为八根，八根连杆依次为第一连杆、第二连杆......第八连杆，八个转动关节依次为第一关节、第二关节......第八关节，第一连杆与第八连杆由第一关节连接......第七连杆与第八连杆由第八关节连接；
[0017]
展开状态时，第一关节、第三关节、第五关节和第七关节的中轴线能够相互平行且垂直于平面，第二关节、第四关节、第六关节和第八关节的中轴线的延伸线能够相交。
[0018]
上述技术方案为8r闭链式机构，结构相对4r闭链式机构更复杂，但折叠后体积更小，折叠长度仅为4r闭链式机构的一半。
[0019]
在本实用新型的另一种优选实施方式中，2n根连杆的长度全部相等。
[0020]
在本实用新型的另一种优选实施方式中，第一连杆、第二连杆、第五连杆和第六连杆的长度相等，为l1，第三连杆、第四连杆、第七连杆和第八连杆的长度相等，为l2，l1与l2不同。
[0021]
相比现有技术，本实用新型的有益效果如下：该卫星太阳翼的折展框架的折展折叠比较高、折叠形式更加灵活多变，更为重要的是闭链式折展框架更易保证太阳翼展开、在轨的稳定性要求；而且该实用新型对提高卫星太阳翼折叠比、优化运载包络内的布局，适应未来多星发射等方面具有借鉴意义。
[0022]
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0023]
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]
图1是本申请实施例一的卫星太阳翼展开状态的示意图。
[0025]
图2是本申请实施例一的卫星太阳翼折叠中间状态时的示意图。
[0026]
图3是本申请实施例一的卫星太阳翼折叠完全折叠时的示意图。
[0027]
图4本申请实施例二的卫星太阳翼展开状态的示意图。
[0028]
图5是本申请实施例二的卫星太阳翼折叠中间状态时的示意图。
[0029]
图6是本申请实施例二的卫星太阳翼折叠完全折叠时的示意图。
[0030]
说明书附图中的附图标记包括：第一连杆a、第二连杆b、第三连杆c、第四连杆d、第五连杆e、第六连杆f、第七连杆g、第八连杆h、第一关节ξ1、第二关节ξ2、第三关节ξ3、第四关节ξ4、第五关节ξ5、第六关节ξ6、第七关节ξ7、第八关节ξ8。
具体实施方式
[0031]
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0032]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0033]
在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0034]
实施例一
[0035]
本实施例提供了一种卫星太阳翼，包括具有折叠状态和展开状态的折展框架，折展框架中安装有柔性太阳能电池板，柔性太阳能电池板为现有技术，在此不详述。如图1所示，在一种优选实施方式中，折展框架包括2n根连杆，n为大于1的整数，2n根连杆首尾相连形成闭环，相邻两根连杆之间通过转动关节转动连接。
[0036]
本实用新型的卫星太阳翼，采用闭链式折叠框架结合柔性太阳能电池板技术，实现一种新式的卫星太阳翼，闭链式折叠框架的刚度高、稳定好。
[0037]
如图1所示，本实施例以n＝4，即设置八根连杆，八个转动关节为例进行说明，八根连杆通过八个转动关节首尾相连形成闭环，为8r闭链式机构。八根连杆依次为第一连杆a、第二连杆b、第三连杆c、第四连杆d、第五连杆e、第六连杆f、第七连杆g、和第八连杆h，八个转动关节依次为第一关节ξ1、第二关节ξ2、第三关节ξ3、第三关节ξ3、第五关节ξ5、第六关节ξ6、第七关节ξ7和第八关节ξ8，第一连杆a与第八连杆h由第一关节ξ1连接......第七连杆g与第八连杆h由第八关节ξ8连接。
[0038]
如图1所示，展开状态(完全展开)时，折展框架的八根连杆位于同一个平面上，八根连杆构成多边形构型，比如四边形、五边形、六边形、七边形或八边形等，图1中所示为八根连杆构成平行四边形构型，优选为矩形。其中，第一连杆a、第二连杆b、第五连杆e和第六连杆f的长度相等，均为l1；第三连杆c、第四连杆d、第七连杆g和第八连杆h的长度相等，均为l2，l1与l2不同，比如l1＞l2。
[0039]
在本实施方式中，优选连杆为直连杆，实际中连杆也可为弧形连杆，为弧形连杆时，比如八根连杆首尾相连形成一个圆。
[0040]
具体地，如图1所示，展开状态时，第一关节ξ1、第三关节ξ3、第五关节ξ5和第七关节ξ7的中轴线能够相互平行且垂直于折叠框架所在平面，比如均竖向设置；第二关节ξ2、第四关节ξ4、第六关节ξ6和第八关节ξ8的中轴线的延伸线能够相交于点o，点o投影后位于折叠框架所在平面的中心。
[0041]
如图2所示，折叠过程中，第一关节ξ1和第三关节ξ3的中轴线的延伸线始终相交，第五关节ξ5和第七关节ξ7的中轴线的延伸线始终相交，第二关节ξ2、第四关节ξ4、第六关节
ξ6和第八关节ξ8的中轴线的延伸线始终相交。
[0042]
如图3所示，完全折叠(即收拢)后，折展框架折叠为柱状体。其中，第一关节ξ1与第三关节ξ3同轴且抵靠在一起，第五关节ξ5与第七关节ξ7同轴且抵靠在一起，第四关节ξ4与第八关节ξ8同轴且抵靠在一起，第二节与第六关节ξ6同轴且抵靠在一起；第一关节ξ1、第七关节ξ7和第八关节ξ8的中轴线相互平行，第八关节ξ8和第二关节ξ2的中轴线异面垂直，且因l1＞l2，第四关节ξ4和第八关节ξ8位于第二关节ξ2和第六关节ξ6的下方。折叠后的收拢长度是平行四边形长边的0.5倍，即收拢长度为l1，收拢宽度是连杆横截面边长尺寸的两倍。
[0043]
应当指出，八根连杆的长度也可全部相等，即展开状态时，八根连杆构成菱形或正方形；则收拢后，在可忽略转动关节大小的前提下，第八关节ξ8和第二关节ξ2的中轴线垂直且相交。
[0044]
实施例二
[0045]
本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，连杆的数量不同，如图4和图5所示，在本实施例中，连杆的数量为四根，转动关节的数量为四个，四根连杆通过四个转动关节首尾相连形成闭环，为4r闭链式机构。四根连杆依次为第一连杆a、第二连杆b、第三连杆c和第四连杆d，四个转动关节依次为第一关节ξ1、第二关节ξ2、第三关节ξ3和第四关节ξ4，第一连杆a与第四连杆d由第一关节ξ1连接......第三连杆c与第四连杆d由第四关节ξ4连接。
[0046]
如图4所示，展开状态时，折展框架的四根连杆位于同一个平面上，四根连杆构成平行四边形，优选矩形。当然四根连杆的长度也可全部相等，即四根连杆构成菱形或正方形。
[0047]
具体地，如图4所示，展开状态时，第一关节ξ1和第三关节ξ3的中轴线能够相互平行且垂直于折叠框架所在平面，比如均竖向设置，第二关节ξ2和第四关节ξ4的中轴线的共线。
[0048]
如图5所示，折叠过程中，第一关节ξ1和第三关节ξ3的中轴线的延伸线始终相交，第二关节ξ2和第四关节ξ4的中轴线的延伸线始终相交。
[0049]
如图6所示，完全折叠(即收拢)后，折展框架也能够折叠为柱状体。其中，第一关节ξ1与第三关节ξ3同轴且抵靠在一起，第二关节ξ2与第四关节ξ4靠近，第二关节ξ2与第四关节ξ4的中轴线平行，折叠后的收拢长度是平行四边形长边的边长，收拢宽度是连杆横截面边长尺寸的两倍。应当指出，当四根连杆构成菱形或正方形时，第二关节ξ2与第四关节ξ4的中轴线几乎平行，具体与连杆的长度和转动关节的尺寸大小相关。
[0050]
实施例一和实施例二以连杆的数量为八根和四根为例进行说明，实际中，连根的数量还可为六根、十根及以上，其折叠和展开原理与上述相同，在此不详述。
[0051]
应当指出，实际中，还可将多个折叠框架进行连接，实现更大尺寸的太阳翼折展构型方案。
[0052]
在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、
材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0053]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

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