超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置的制作方法

[0001]
本发明属于航天器技术领域，涉及超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置,该装置能够保证超大面积高收纳比轻质展开机构的太阳翼电池阵顺利展开与收拢，该太阳翼为柔性太阳翼，其适用于航天器各领域超大面积高收纳比轻质展开机构的展开与收拢试验。


背景技术：

[0002]
超大面积高收纳比轻质展开机构的太阳翼为一种柔性太阳翼，是航天器上的一项重要机构。展开时，太阳毯在伸展杆的驱动下，如画卷展开，收拢时，伸展杆如钟表发条一样卷绕起来。太阳翼在展开状态，展开为矩形，一端通过张紧装置与根部横梁相连，另一端与卷轴连接；支撑太阳毯的伸展杆释放后能够自动展开成具有一定刚度的支撑杆；展开机构设有限速装置，以免展开结束时产生过大冲击造成太阳电池阵结构损坏。在收拢状态，太阳毯卷绕在卷轴上。
[0003]
该类太阳翼为国内首创，为验证太阳翼机构工艺性、展开性与适应性，需设计展开试验装置，用于该类太阳翼的展开试验。


技术实现要素：

[0004]
本发明要解决的问题是在于提供超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置，集合装配、测试和跑合于一体，操作方便快捷，提升工作效率。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置，包括支撑台、连接横梁、导向组件和收拢组件，所述支撑平台为具倾角平面与导向平面或气浮平面，所述连接横梁设在所述支撑台的一端，支撑台远离连接横梁的一端向上倾斜设置，柔性太阳翼一端与连接横梁连接固定，另一端如画卷展收；
[0006]
所述导向组件包括两套侧向导向组件，两套侧向导向组件对称设在支撑台的两侧，侧向导向组件均通过卷轴连接轴安装在太阳翼卷轴两侧，与卷轴同步运动，在太阳翼展收过程可实现其重力的卸载与展收导向作用；
[0007]
收拢组件为两套，分别安装在侧向导向组件的两侧，卷轴连接轴同轴转动，实现匀速同步收拢。
[0008]
进一步的，还包括两个绳轮组件，绳轮组件安装在支撑台远离连接横梁的一端，一个绳轮组件对应一个侧向导向组件设置，收拢时，绳轮组件通过绳索牵拉太阳翼卷轴，实现太阳翼收拢时太阳毯的紧实卷绕。
[0009]
进一步的，所述绳轮组件包括导向滑轮、滑轮支架和滑轮轴，导向滑轮转动连接在滑轮轴上，滑轮轴架设在滑轮支架上，滑轮支架固定在支撑台上，绳索的一端连接太阳翼卷轴，另一端经过导向滑轮导引后连接配重块，配重块与太阳翼的重量匹配设置。
[0010]
进一步的，支撑台包括至少一个第一小倾角伸展杆托举平台和至少一个第二小倾角伸展杆托举平台，第一小倾角伸展杆托举平台为多个时的高度相同，第二小倾角伸展杆
托举平台为多个时的高度相同，第一小倾角伸展杆托举平台和第二小倾角伸展杆托举平台的高度不同，第一小倾角伸展杆托举平台和第二小倾角伸展杆托举平台的平面度小于2mm；
[0011]
所述支撑台的两侧设有限位杆，对导向组件的侧面进行限位和导向。
[0012]
进一步的，所述连接横梁通过多个调节块与柔性太阳翼连接，调节块包括两个上下滑块和两个左右滑块，上下滑块通过上下方向的长条孔与连接横梁连接，所述左右滑块通过左右方向的长条孔与连接横梁连接。
[0013]
进一步的，收拢组件包括转接件、减速器和操作把手，转接件与导向组件中的上支座固定连接，减速器中的转接轴作为输出端与侧导向组件中的转轴连接轴连接且同轴转动，所述操作把手与减速器的输入端固定连接。
[0014]
进一步的，侧导向组件还包括上支座、下支座和侧固定架，卷轴连接轴转动连接在上支座上，上支座竖直设置在下支座上，下支座设置，所述下支座的上端还设有导向轮，导向轮与限位杆的内侧相切设置；
[0015]
所述下支座设在侧固定架上，侧固定架的下端设有多个第一随动轮，支撑台上设有与第一随动轮对应且对其导向的导轨组件，一个侧导向组件对应一个导轨组件设置。
[0016]
进一步的，导轨组件为开口向上的槽形结构，第一随动轮的数量为两个，且两个均在侧导向组件的移动方向上前后设置，第一随动轮设在导轨组件的内部且二者配合设置。
[0017]
进一步的，采用双太阳翼结构时，导向组件还包括中间导向组件，中间导向组件设在两个侧导向组件中间，中间导向组件对两个柔性太阳翼的一端进行固定和导向，与卷轴同步运动，在太阳翼展收过程中，与侧导向组件配合实现对太阳翼重力的卸载与展收导向作用。
[0018]
进一步的，中间导向组件包括前挡环、后挡环和移动架，所述前挡环和后挡环连接后形成环形，对太阳翼卷轴进行支撑，前挡环和后挡环组成的环形下端设有承力轮，承力轮与太阳翼卷轴相切并用于分解太阳翼的重量，前挡环和后挡环组成的环形固定在移动架上，移动架的下端设有第二随动轮，第二随动轮的下端设置对其导向的导轨组件。
[0019]
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。
[0020]
1、本发明通过设计巧妙的固定、展开、收拢三种功能于一体的多功能结构，通过采用小角度重力分量卸载方案,对产品因重力而引起的转动摩擦进行卸载，克服了太阳毯重力引起的摩擦阻力，解决了一维展开阻力问题，确保了太阳毯展开机构的可靠展开；
[0021]
2、本发明具倾角平面或导向平面的倾斜角度小于0.2度，总面积超过2002,如此设置的目的是因为在展开过程中，太阳翼的厚度逐渐变薄，如果设置成平面，太阳翼的卷轴随厚度的降低实际是向下运动的，这样倾斜向上设置，保证了太阳翼卷轴的水平运动，克服重力影响，与实际应用情况更符合，试验精度更高。
附图说明
[0022]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023]
图1是本发明超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置的正视图；
[0024]
图2是本发明超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置的俯视图；
[0025]
图3是本发明图2的b-b剖视图；
[0026]
图4是本发明图2的e部详图；
[0027]
图5是本发明图2的a-a剖视图；
[0028]
图6是本发明侧导向组件的侧视图；
[0029]
图7是本发明侧导向组件的主视图；
[0030]
图8是本发明中间导向组件的主视图；
[0031]
图9是本发明图8的e部详图；
[0032]
图10是本发明图8的f部详图；
[0033]
图11是本发明中间导向组件的侧视图；
[0034]
图12是本发明图11的g部详图；
[0035]
图13是本发明中间导向组件的俯视图；
[0036]
图14是本发明绳轮组件的结构示意图；
[0037]
图15是本发明收拢组件的侧视图；
[0038]
图16是本发明收拢组件的正视图。
[0039]
附图说明：
[0040]
10、承力组件；101、第一小倾角伸展杆托举平台；102、第二小倾角伸展杆托举平台；103、连接横梁；104、调节块；1041、上下滑块；1042、左右滑块；105、限位杆；106、导轨组件；
[0041]
20、侧向导向组件；201、上支座；202、卷轴连接轴；203、轴承挡圈；204、导向轮；206、支撑柱；207、侧固定架；208、轮间连接轴；209、下支座；211、第一随动轮；
[0042]
30、中间导向组件；301、前挡环；302、侧向定位轮；303、侧向轴；304、侧向轴套；305、承力轮；306、承力轴；307、承力轴套；308、后挡环；309、移动架；310、滚珠；313、第二随动轮；
[0043]
40、绳轮组件；401、导向滑轮；402、滑轮支架；403、轴承盖；404、滑轮轴套；405、滑轮垫片；406、滑轮轴；
[0044]
50、收拢组件；501、转接件；502、减速器；503、把手杆；504、固定销；505、转接轴；506、把手套；
[0045]
80、太阳翼。
具体实施方式
[0046]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0047]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0048]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0049]
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
[0050]
如图1-图16所示，本发明为超大面积高收纳比轻质展开机构的展开试验装置，包括支撑台、连接横梁103、导向组件和收拢组件50，支撑平台为具倾角平面与导向平面或气浮平面，减少重力对展开过程中的影响，连接横梁103设在支撑台的一端，支撑台远离连接横梁103的一端向上倾斜设置，具倾角平面或导向平面的倾斜角度小于0.2度，总面积超过2002,如此设置的目的是因为在展开过程中，太阳翼80的厚度逐渐变薄，如果设置成平面，太阳翼80的卷轴随厚度的降低实际是向下运动的，这样倾斜向上设置，保证了太阳翼卷轴的水平运动，克服重力影响，与实际应用情况更符合，试验精度更高，柔性太阳翼80一端与连接横梁103连接固定，另一端如画卷展收；
[0051]
导向组件包括两套侧向导向组件20，两套侧向导向组件20对称设在支撑台的两侧，侧向导向组件20均通过卷轴连接轴202安装在太阳翼卷轴两侧，与卷轴同步运动，在太阳翼80展收过程可实现其重力的卸载与展收导向作用；
[0052]
收拢组件50为两套，分别安装在侧向导向组件20的两侧，卷轴连接轴202同轴转动，实现匀速同步收拢。
[0053]
优选地，还包括两个绳轮组件40，绳轮组件40安装在支撑台远离连接横梁103的一端，一个绳轮组件40对应一个侧向导向组件20设置，收拢时，绳轮组件40通过绳索牵拉太阳翼卷轴，实现太阳翼80收拢时太阳毯的紧实卷绕。
[0054]
优选地，绳轮组件40包括导向滑轮401、滑轮支架402和滑轮轴406，导向滑轮401转动连接在滑轮轴406上，滑轮轴406架设在滑轮支架402上，滑轮支架402固定在支撑台上，绳索的一端连接太阳翼卷轴，另一端经过导向滑轮401导引后连接配重块，配重块与太阳翼80的重量匹配设置，导向滑轮401通过轴承相对滑轮轴406转动，导向滑轮401通过轴向盖实现了轴承的轴向定位，滑轮轴406通过滑轮垫片405实现了相对滑轮支架402的轴向定位，滑轮轴406的外圈位于滑轮支架402内部的部分设有滑轮轴406套404，起到保护的作用。
[0055]
优选地，支撑台包括至少一个第一小倾角伸展杆托举平台101和至少一个第二小倾角伸展杆托举平台102，第一小倾角伸展杆托举平台101为多个时的高度相同，第二小倾角伸展杆托举平台102为多个时的高度相同，第一小倾角伸展杆托举平台101和第二小倾角伸展杆托举平台102的高度不同，第一小倾角伸展杆托举平台101和第二小倾角伸展杆托举平台102的平面度小于2mm；支撑台和调整横梁以及相关的零件组成承力组件10；支撑台的两侧设有限位杆105，对导向组件的侧面进行限位和导向。
[0056]
优选地，连接横梁103通过多个调节块104与柔性太阳翼80连接，调节块104包括两个上下滑块1041和两个左右滑块1042，上下滑块1041通过上下方向的长条孔与连接横梁103连接，左右滑块1042通过左右方向的长条孔与连接横梁103连接，实现了连接横梁103与太阳翼80的连接配合，提升组装的效率。
[0057]
优选地，收拢组件50包括转接件501、减速器502和操作把手，转接件501与导向组
件中的上支座201固定连接，减速器502中的转接轴505作为输出端与侧导向组件中的转轴连接轴连接且同轴转动，操作把手与减速器502的输入端固定连接，操作把手包括把手杆503和把手套506，把手杆503的一端与减速器502的输入端固定连接，另一端通过固定销504与手柄连接，手柄的外部设置把手套506，操作方便，提升操作的便利性。
[0058]
优选地，侧导向组件还包括上支座201、下支座209和侧固定架207，卷轴连接轴202转动连接在上支座201上，上支座201竖直设置在下支座209上，下支座209设置，下支座209的上端还设有导向轮204，导向轮204与限位杆105的内侧相切设置，导向轮204水平设置，导向轮204与支撑柱206通过轴承转动连接，支撑柱206垂直设在下支座209的；卷轴连接轴202通过轴承与上支座201转动连接，上支座201的两侧设有轴承挡圈203，对轴承进行轴向定位，保证卷轴连接轴202的定位精度。
[0059]
下支座209设在侧固定架207上，侧固定架207的下端设有多个第一随动轮211，支撑台上设有与第一随动轮211对应且对其导向的导轨组件106，一个侧导向组件对应一个导轨组件106设置，侧固定架207由钣金焊接而成，第一随动轮211通过轮间连接轴208与侧固定架207转动连接。
[0060]
优选地，导轨组件106为开口向上的槽形结构，第一随动轮211的数量为两个，且两个均在侧导向组件的移动方向上前后设置，第一随动轮211设在导轨组件106的内部且二者配合设置。
[0061]
优选地，采用双太阳翼80结构时，导向组件还包括中间导向组件30，中间导向组件30设在两个侧导向组件中间，中间导向组件30同时对两个柔性太阳翼80的一端进行固定和导向，与卷轴同步运动，在太阳翼80展收过程中，与侧导向组件配合实现对太阳翼80重力的卸载与展收导向作用，侧导向组件和中间导向组件30都是随动的，依靠太阳翼80本身的动力，跟随太阳翼80的展开进行运动，或者随收拢组件50的驱动进行移动。
[0062]
优选地，中间导向组件30包括前挡环301、后挡环308和移动架309，前挡环301和后挡环308连接后形成环形，对太阳翼卷轴进行支撑，前挡环301和后挡环308组成的环形下端设有承力轮305，承力轮305与太阳翼卷轴相切并用于分解太阳翼80的重量，前挡环301和后挡环308组成的环形固定在移动架309上，移动架309的下端设有第二随动轮313，第二随动轮313的下端设置对其导向的导轨组件106；前挡环301为半圆结构，通过螺丝连接与后挡环308形成一个圆形，后挡环308的上端为半圆形，下端与移动架309进行连接固定，移动架309与侧固定架207结构相似，也为钣金结构，承力轮305通过承力轴306和承力轴306套转动连接在后挡环308上；后挡环308的内圈设有多个侧向定位轮302，用于减小太阳翼80绕卷轴展开或收拢时的摩擦力，侧向定位轮302通过侧向轴303和侧向轴303套相对后挡环308转动连接；后挡环308的外圈转动连接有多个转动连接的滚珠310，滚珠310的轴线与后挡环308的轴线平行设置，是实际应用的过程中，展开的时候，后挡环308与太阳翼80可能会有接触，设置滚珠310后，减少挡环与太阳翼80之间的摩擦力，也避免划伤太阳翼80，提升安全性，在中间导向组件30中，第二随动轮313两个一组进行设置，因为承受力两个卷轴的力量，侧导向组件中，第一随动轮211单个设置即可。
[0063]
在实际使用的过程中，太阳翼80本身是具有动力的，打开后会自行打开，带动侧导向组件和中间导向组件30运动，本申请的结构能够支撑超大面积高收纳比轻质展开机构的固定—展开—收拢，通过采用小角度重力分量卸载技术,对产品因重力而引起的转动摩擦
进行卸载，承力组件10中的两个第一小倾角伸展杆托举平台101和两个第二小倾角伸展杆托举平台102构成四块倾角较小的大平台，两个第二小倾角伸展杆托举平台102居中设置，两个第一小倾角伸展杆托举平台101对称设在两个第二小倾角伸展杆托举平台102的外侧，整个大平台可以为气浮平台，卸载重力作用，大平台的整体结构左右对称，横截面有台阶，高低表面分别用于支撑不同高度的柔性机构，两个第一小倾角伸展杆托举平台101和两个第二小倾角伸展杆托举平台102可以分离与重组；承力组件10中的三条导轨组件106互相平行且水平设置，一条导轨组件106安装在两个第二小倾角伸展杆托举平台102中间的间隙，另外两条导轨组件106安装在大平台的外侧，大平台与导轨组件106的位置关系可以根据需要自由组合，每条导轨组件106的尾部设置挡位，实现完全展开后的物理阻挡，挡位可以是向上的凸起或凸块，实现极限位置限位即可，该挡位位置可以根据实际情况进行调整；连接横梁103的高度可上下调节，可通过更换规格进行调节，也可通过设置液压顶、液压缸等装置进行高度调节，连接横梁103安装在承力组件10高度偏低的一侧，高低倾斜相对水平面的倾斜度在2度以内，连接横梁103上面设有微调位置的螺纹孔，连接横梁103通过调节块104与产品连接，每个调节块104包括两个上下滑块1041和两个左右滑块1042，方便调整调节块104相对连接横梁103的位置；在承力组件10的两侧与承力组件10的末端安装有限位杆105，用于阻挡柔性机构展开时可能发生的跑偏，该承力组件10支持单太阳毯电池阵展开与双太阳毯电池阵展开。
[0064]
侧向导向组件20通过卷轴连接轴202与柔性太阳翼80的卷轴连接，二者连接后，太阳翼80的卷轴随侧向导向组件20转动，方便实现打开和收拢的动作，侧向导向组件20外侧有导向轮204，由导向轮204进行辅助调整行进方向。
[0065]
中间导向组件30安装在柔性太阳翼80的中心处，设在两个太阳毯中间,前挡环301可以从后挡环308上拆卸下来；在前挡环301和后挡环308组成的圆环的下方有承力轮305，用于分解太阳翼80的重量；在前挡环301和后挡环308组成的圆环外圈，分布着滚珠310，用于减小太阳翼80绕卷轴展开或收拢时的摩擦力；为防止前后环与柔性太阳翼80中心的压紧固定件发生碰触，在前后环上设计有侧向定位轮302。
[0066]
侧向导向组件20与中间导向组件30共同承担分解柔性太阳翼80自重的作用，还可以在太阳翼80展开的过程中对太阳翼80的展开方向进行引导，除此之外，侧向导向组件20在太阳翼80收拢过程中通过收拢组件50实现太阳翼80同步收拢。
[0067]
本结构中收拢组件50共两套，均通过侧向导向组件20中的卷轴连接轴202与减速器502转接件501与太阳翼80绕卷轴连接，收拢组件50通过左右两套减速器502实现同步收拢,减速器502里的传动形式根据具体滚卷式太阳翼80展开试验采用不同的传动形式，收拢组件50在柔性太阳翼80收拢前，与侧向导向组件20连接好,为保证太阳翼80在收拢时太阳毯绕卷轴收紧，可在收拢组件50外侧增设配重块和绳轮组件40，配重块根据太阳翼80重量匹配设置，绳轮组件40共两套，一个收拢组件50对应一个绳轮组件40设置，绳轮组件40对收拢组件50中的绳索起导向作用，太阳翼80和配重块位于绳轮组件40的两侧，起到对太阳翼80拉伸的作用，保证收拢过程中的收紧度。
[0068]
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

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