太阳翼展开引导和恒力张紧机构的制作方法

1.本公开涉及太阳翼技术领域，特别涉及一种太阳翼展开引导和恒力张紧机构。


背景技术：

2.近些年航天器能源需求逐渐增加，大型柔性太阳翼的应用愈发广泛。由于柔性太阳翼各板间为柔性连接，如在垂直展开方向无约束，导致其阵面是浮动的。柔性翼的刚度较低，为了保证展开过程中阵面不与展开机构干涉同时阵面平稳展开，以满足展开基频和控制策略实施，一般采用两端张紧力实现整个阵面的张紧。
3.目前一些太阳翼的张紧装置结构复杂，重量大，这对整体航天设备来说是不利的因素，有必要对其进行改进或提高。


技术实现要素：

4.本公开提供一种太阳翼展开引导和恒力张紧机构，以能够对太阳翼的展开进行阵面展开方向引导和翼面张紧控制并使得结构简单。
5.根据本公开，提供一种太阳翼展开引导和恒力张紧机构，所述太阳翼的整个阵面顶部和底部设置承载装置，所述引导和恒力张紧机构包括：
6.引导机构，设置于太阳翼阵面的顶部承载装置和底部承载装置之间，对所述太阳翼的阵面在展开时提供展开方向限位功能；
7.恒力张紧机构，设于太阳翼阵面底部所述承载装置，包括相连的张紧绳和张紧轮组件，所述张紧绳的一端与所述张紧轮组件连接，另一端与太阳翼阵面底部的翼面连接，所述张紧轮组件对所述张紧绳提供恒张紧力。
8.根据本技术示例实施例，所述张紧轮组件包括张紧轮、短簧和支撑臂，所述张紧绳的所述一端缠绕于所述张紧轮，所述短簧的一端绕经所述支撑臂，所述短簧的另一端绕经所述张紧轮并与所述张紧轮固定连接，所述短簧与所述支撑臂及所述张紧轮缠绕的外形整体呈“s”型。
9.根据本技术示例实施例，所述短簧包括一个或多个堆叠的簧片。
10.根据本技术示例实施例，所述支撑臂为中心轴线与所述张紧轮的轴线平行的柱体或滚轮。
11.根据本技术示例实施例，所述短簧绕经所述支撑臂的圈数不大于1圈。
12.根据本技术示例实施例，所述引导机构包括引导绳、引导绳轮组件和张力存储组件，所述张力存储组件与所述引导绳轮组件连接并对所述引导绳轮组件传输张紧力矩，所述引导绳的一端与所述引导绳轮组件连接以接收张紧力，所述引导绳的另一端活动穿过所述太阳翼的阵面连接至所述顶部承载装置。
13.根据本技术示例实施例，所述引导绳轮组件包括引导绳轮和转轴轮，所述引导绳轮和转轴轮同轴设置，所述引导绳轮和转轴轮均与所述轴固定连接，所述转轴轮用于连接所述张力存储组件。
14.根据本技术示例实施例，所述引导绳轮和转轴轮均与所述轴通过键连接、或端部用螺母压紧连接、或方轴与方孔配合。
15.根据本技术示例实施例，所述张力存储组件包括存储轮和定力矩涡卷弹簧，所述定力矩涡卷弹簧的一端固定并绕于所述存储轮，在所述存储轮上存储张力，另一端绕经所述转轴轮并与所述转轴轮固定连接。
16.根据本技术示例实施例，所述引导机构和恒力张紧机构各为若干套，若干套于太阳翼的横向间隔设置，每套中的引导机构和恒力张紧机构相邻设置。
17.本技术能够使柔性太阳翼在展开过程中随导引机构有序展开，保证太阳翼展开轨迹可控，本技术提供的张紧机构可实现恒力张紧，能够提高整体翼面的刚度和平面度，并且能够被动适应整个太阳翼空间的热变形，结构简单，重量轻。
18.为能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的保护范围作任何的限制。
附图说明
19.下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
20.图1示出根据本技术示例实施例的太阳翼及展开引导和恒力张紧机构的结构示意图；
21.图2示出根据本技术示例实施例的展开引导和恒力张紧机构的结构示意图；
22.图3示出根据本技术示例实施例的恒力张紧机构的结构示意图；
23.图4示出根据本技术示例实施例的短簧与张紧轮连接的结构示意图；
24.图5示出根据本技术示例实施例的引导机构的结构示意图。
25.附图标记列表：
26.c1顶部承载装置1021引导绳轮
27.c2底部承载装置1022转轴轮
28.t太阳翼1023轴
29.10引导机构103张力存储组件
30.101引导绳1031存储轮
31.102引导绳轮组件1032定力矩涡卷弹簧
32.20恒力张紧机构2022短簧
33.201张紧绳2023支撑臂
34.202张紧轮组件2024螺钉
35.2021张紧轮
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完
整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
37.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
38.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
39.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
40.本技术提出适用于柔性太阳翼展开过程的引导和恒力张紧机构。此机构使用恒力矩簧实现恒定张紧力和引导的构型，能够实现柔性翼的有序展开和适应热变形的稳定张力，结构简单，重量轻。
41.图1示出根据本技术一实施例的一种太阳翼及展开引导和恒力张紧机构的结构示意图。
42.太阳翼的整个阵面顶部和底部设置承载装置，在承载装置上可设置支撑结构z安装本技术的引导和恒力张紧机构。引导和恒力张紧机构主要包括引导机构10和恒力张紧机构20，引导机构10用于对太阳翼的翼面展开进行导引控制，使得太阳翼的翼面能有序展开，恒力张紧机构20用于对最底部的太阳翼形成有效的张紧，一方面可以使得其被展开时能保证适度张紧的可控展开，另一方面可以使其适应热变形等工作中的不确定因素，使其处于合适的平整度。
43.支撑结构z可根据需要设置，比如图示的框架结构。
44.如图1所示，太阳翼由顶部承载装置c1通过展开机构提供整翼阵面的展开拉力，整翼阵面由多块太阳翼t组成，展开引导和恒力张紧机构的固定部位设于底部承载装置c2处，由顶部承载装置c1带动引导机构10的引导绳展开，从而引导太阳翼t有序展开。
45.如图2所示，引导机构10和恒力张紧装置20安装于承载装置c2上，展开过程中顶部承载装置c1带动引导绳拉开时，引导绳会对太阳翼的展开产生方向限位，张紧作用下整根引导绳上存在恒定张力。
46.具体地，引导机构10的一端连接太阳翼阵面的顶部承载装置c1，另一端连接底部承载装置c2，对太阳翼的阵面在展开时提供展开路径限位力，保证阵面在固定平面内展开。
47.恒力张紧机构20的固定部分安装于太阳翼翼面底部承载装置c2处，主要包括相连的张紧绳201和张紧轮组件202，张紧绳201的一端与张紧轮组件202连接，另一端与太阳翼阵面底部的翼面连接，张紧轮组件202安装在底部承载装置c2处，对张紧绳201提供恒张紧力。
48.引导机构10和恒力张紧机构20可相邻设置，如图2所示。
49.根据本技术示例实施例，如图3所示，张紧轮组件202包括张紧轮2021、短簧2022和支撑臂2023，张紧绳201的一端缠绕于张紧轮2021，短簧2022的一端绕经支撑臂2023，短簧2022的另一端绕经张紧轮2021并与张紧轮2021固定连接，短簧2022与支撑臂2023及张紧轮2021缠绕的外形整体呈“s”型。如此设计，使得展开末期最底部的太阳翼面被展开时张紧绳201被动拉开，带动张紧轮2021转动，由于张紧轮2021上连接有短簧2022，当短簧2022跟随张紧轮2021转动时支撑臂2023会导致短簧2022产生阻力矩，进而使得张紧绳201产生恒定张紧力。当太阳翼被收拢时，短簧2022上的弹力释放。
50.根据本技术示例实施例，如图4所示，短簧2022可包括一个或多个堆叠的簧片，具体可根据所需的张紧力调节，如果所需力较大，可多设置几片簧片。
51.根据本技术示例实施例，支撑臂2023为中心轴线与张紧轮2021的轴线平行的柱体或滚轮。支撑臂2023与张紧轮2021的距离可根据需要的力矩及各结构的大小调整。
52.太阳翼底部翼面在展开或工作中的变形不会太大，如果张紧机构设置复杂，张紧力冗余反而会造成整体机构重量太重，因而本技术设置上述机构对太阳翼底部的翼面张紧，既可以达到张紧的功能，又使得结构简单，重量轻。
53.根据本技术示例实施例，短簧2022在张紧轮2021上绕经的圈数不大于1圈，短簧2022绕经支撑臂2023的圈数不大于1圈，如图4所示。短簧2022的一端可通过螺钉2024固定在在张紧轮2021上，或通过焊接的方式固定在张紧轮2021上，或通过粘接的方式固定在张紧轮2021上，具体固定方式可不受此实施方式限制。支撑臂2023会使短簧2022储存有一定的应变能进而产生阻力矩，同时短簧2022可根据实际生产及设计状态叠加不同数量的簧片，在一定角度范围内会产生近似恒定的阻力矩。
54.根据本技术示例实施例，如图5所示，引导机构10包括引导绳101、引导绳轮组件102和张力存储组件103，张力存储组件103与引导绳轮组件102连接并对引导绳轮组件102传输张紧力矩，引导绳101的一端与引导绳轮组件102连接以接收张紧力，引导绳101的另一端活动穿过太阳翼的阵面连接至顶部承载装置c1。
55.根据本技术示例实施例，引导绳轮组件102包括引导绳轮1021和转轴轮1022，引导绳轮1021和转轴轮1022同轴设置，引导绳轮1021用于缠绕引导绳101，引导绳轮1021和转轴轮1022均与轴1023固定连接，转轴轮1022用于连接张力存储组件，接收张紧力。
56.根据本技术示例实施例，引导绳轮1021和转轴轮1022均与轴通过键连接。
57.根据本技术示例实施例，张力存储组件103包括存储轮1031和定力矩涡卷弹簧1032，定力矩涡卷弹簧1032的一端固定并绕于存储轮1031，在存储轮1031上可被事先拉紧以存储张力，另一端绕经转轴轮1022并与转轴轮1022固定连接。
58.由于太阳翼阵面展开和折叠后的总高度相差较多，所以需要的引导绳101的收放长度范围较大，因此需要在存储轮1031上缠绕多圈的弹簧，以存储较多的能量，以使得引导绳101能在引导绳轮1021上旋转多圈以释放足够的长度或收紧。
59.定力矩涡卷弹簧1032可为多圈盘绕的弹簧件。
60.上述如此设计，在展开过程中，使得引导绳101被动拉开，进而带动引导绳轮1021转动，转轴轮1022通过与引导绳轮1021之间的连接实现转动，由于定力矩涡卷弹簧1032会跟随转轴轮1022转动并绕转轴轮1022缠绕，在存储轮1031存储的张力会对转轴轮1022产生
一定的阻力矩，从而使得引导绳101产生恒定张力。
61.本技术中引导绳101和张紧绳201可为金属或非金属柔性丝或绳或索等，比如钢丝绳，具体可根据需要选择。
62.为了使得整个翼面受力均匀，引导机构和恒力张紧机构各为若干套，若干套于太阳翼的横向(图1所示x方向)间隔设置，每套中的引导机构和恒力张紧机构可相邻设置。
63.根据本技术示例实施例，如图1所示，引导机构和恒力张紧机构各为两套，每套中引导机构和恒力张紧机构相邻设于所述太阳翼横向位置的一端附近。当然具体数量及布局可不限于此，可根据实际需要设置。
64.本技术在太阳翼展开过程中可通过展开机构驱动顶部承载装置c1带动引导机构内部的引导绳展开，展开过程中引导绳由于定力矩涡卷弹簧的阻力矩作用，绳上一直存在张力，进而在展开过程中对太阳翼产生导向作用；展开末期恒力张紧机构通过短簧产生一定阻力矩，进而通过张紧绳产生一定张力，此张力作用在太阳翼底部上使得整体翼面被拉扯展平并提高了整翼的刚度。
65.本技术能够使柔性太阳翼在展开过程中保证太阳翼展开轨迹可控，同时本机构在展开过程中引导绳产生的相对展开的阻力为恒定值；展开末期本机构能够产生恒定张力，将柔性太阳翼张紧，以提高整体翼面的刚度和平面度；在工作中，恒力张紧机构通过张力的自动跟随调整还可补偿翼面的变形。
66.本技术提供的方案可实现引导作用，同时也能够实现恒力张紧功能。
67.本技术结构简单、安全可靠、性能优良，能够有效实现展开引导作用，能够实现热变形条件下的稳定翼面张紧力。
68.最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。