大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构

专利2025-03-24  13


本发明涉及一种二维平面可展机构,具体涉及一种大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,本发明属于航天。


背景技术:

1、新一代通信卫星采用“翼阵合一”技术,是一种相控阵天线和太阳翼一体化的通信卫星,大幅度降低了系统质量和复杂度,具有极大的折展比,是未来大型平面sar天线的发展方向。已经实现二维展开的航天器也只是通过多个电机驱动控制实现太阳翼的二维展开,主要存在需要布置多个大跨度铰链、展开多用电机驱动控制复杂;面板展开过程运动无序,之间容易干涉、分步式展开需要额外压紧、多面板折展机构收纳比小、刚度低等问题,因此,亟需突破基于折纸理论的展开构型创新设计、可靠折叠压紧、二维有序平稳展开、高收纳比高刚度的挑战。


技术实现思路

1、本发明为解决现有技术中存在的展开面积小、展开面板数量少、展开过程控制繁琐等技术问题,进而提出一种大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是:

3、本发明包括两个面板单元,两个面板单元由上至下对称布置且连接成平面状,所述每个面板单元包括多个矩形面板、多个纵向展开铰链、多个横向展开铰链和多个无驱动铰链,所述多个矩形面板呈n×m阵列布置,多列纵向面板由左至右依次连接;每列纵向面板中,上、下相邻的两个面板之间通过一个横向展开铰链连接;无驱动铰链为两个,在横排面板的首行中,第一块面板的右上端与第二块面板的左上端之间设有一个无驱动铰链,第三块面板的右上端与第四块面板的左上端之间设有一个无驱动铰链;所述纵向展开铰链为个,在横排面板的首行中,第二块面板的右端与第三块面板的左端之间通过一个纵向展开铰链连接;在横排面板的末行中,第一块面板的右端第二块面板的左端之间通过一个纵向展开铰链连接;第三块面板的右端与第四块面板的左端之间通过一个纵向展开铰链连接。

4、进一步的,每个面板单元还包括三个锁定机构,在横排面板的首行中,第一块面板的右端与第二块面板的左端之间设有一个锁定机构;第三块面板的右端与第四块面板的左端之间设有一个锁定机构;在横排面板的末行中,第二块面板的右端与第三块面板的左端之间设有一个锁定机构。

5、进一步的,所述锁定机构为锥销式锁定结构。

6、进一步的,所述面板单元中的每个面板的厚度相等,每个面板均为矩形平面刚性面板。

7、进一步的,所述纵向展开铰链和横向展开铰链均扭力弹簧铰链。

8、进一步的,所述n为四列,m为五排。

9、进一步的,所述两个面板单元之间设有一个无驱动铰链。

10、本发明的有益效果是:

11、1、本发明采用相邻面板间布置的纵向展开铰链和横向展开铰链,大大减少了大跨度铰链的使用;

12、2、本发明在关节转动处不需要设置电机,通过带有扭力弹簧的铰链进行驱动控制,可靠性更高;

13、3、本发明的通过无驱动铰链与纵向展开铰链形成双铰链机构,在第一步纵向展开时,为面板实现压紧,代替了分步式展开所需要的额外压紧释放机构,实现了机构二维的有序展开;

14、4、本发明面板数量可以模块化拓展,机构有高收纳比与高刚度的特点;

15、5、本发明具有无源驱动、无压紧机构、分步式有序展开的特点,对于加快我国空间未来大型平面sar天线领域的发展具有十分重要的现实意义与良好的应用前景。



技术特征:

1.大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,所述可展机构堆叠在卫星(1)的下部,其特征在于:所述大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构包括两个面板单元(2),两个面板单元(2)由上至下对称布置且连接成平面状,每个所述面板单元(2)包括多个面板(2-1)、多个纵向展开铰链(2-2)、多个横向展开铰链(2-3)和多个无驱动铰链(2-4),所述多个矩形面板(2-1)呈n×m阵列布置;

2.根据权利要求1所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:每个面板单元还包括三个锁定机构(2-5),在横排面板的首行中,第一块面板的右端与第二块面板的左端之间设有一个锁定机构(2-5);第三块面板的右端与第四块面板的左端之间设有一个锁定机构(2-5);在横排面板的末行中,第二块面板的右端与第三块面板的左端之间设有一个锁定机构(2-5)。

3.根据权利要求2所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:所述锁定机构(2-5)为锥销式锁定结构。

4.根据权利要求1所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:所述面板单元(2)中的每个面板(2-1)的厚度相等,每个面板(2-1)均为矩形平面刚性面板。

5.根据权利要求1所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:所述纵向展开铰链(2-2)和横向展开铰链(2-3)均扭力弹簧铰链。

6.根据权利要求1所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:所述n为四列,m为五排。

7.根据权利要求1所述的大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,其特征在于:所述两个面板单元(2)之间设有一个无驱动铰链(2-4)。


技术总结
大型空间高收纳比高刚度二维平面可展机构,本发明为解决现有技术中存在展开面积小、展开面板数量少、展开过程控制繁琐等问题,本发明收拢状态时,堆叠在卫星的下方,展开后成平面,本发明包括两个对称设置的面板单元,在两个面板单元的外侧各布置两个无驱动铰链,在两个面板之间布置一个无驱动铰链,使其与第一步纵向展开时与纵向展开的带涡卷铰链形成双铰链机构,在每列纵向面板中,上下相邻两个面板间设置一个横向展开铰链,通过横向展开铰链实现第二步横向展开。本发明具有无源驱动、无压紧机构、分步式有序展开的特点,对于加快我国空间未来大型平面SAR天线领域的发展具有十分重要的现实意义与良好的应用前景。本发明属于航天技术领域。

技术研发人员:史创,郭宏伟,徐家元,刘荣强,肖洪,杨广
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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