卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置及方法与流程

本发明属于空间柔性太阳翼领域，具体地，涉及一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置及方法。

背景技术：

1、太阳翼是航天器的主要供能装置。柔性太阳翼，尤其是卷绕式柔性太阳翼具有收拢体积小，展开面积大，功率质量比高的特点，适合星座堆叠卫星及大功率航天器的使用。

2、卷绕式柔性太阳翼使用可卷开口碳纤维伸展杆作为驱动展开装置，玻璃钢网格布覆聚酰亚胺薄膜(polyimidefilm)作为柔性基板。由于展开后尺寸大，一般基频较低。

3、公开号为us9604737b2的美国专利文献公开了一种定向可展柔性卷绕式太阳翼，并提出了在柔性基板与根部安装板之间设置弹簧组，实现柔性翼完全展开后柔性基板伸展方向的均匀张拉。

4、公开号为cn116853522a的中国专利文献公开了一种柔性太阳翼恒力张紧机构，包括结合固定于卫星舱体的张紧组件以及张紧绳，张紧绳的第一端通过张紧组件与卫星舱体连接固定，第二端穿过太阳翼伸展臂远离卫星舱体的一端并结合固定于卫星舱体，张紧绳能够随着太阳翼的展开而张紧，张紧组件被配置为对张紧绳提供恒定张紧力；张紧组件包括结合固定于卫星舱体的支架，架设于支架上的拉杆，以及连接于支架和拉杆之间的恒力弹簧；张紧绳的第一端连接于拉杆的中部，拉杆能够随张紧绳的伸长或者缩短相对于支架沿第一方向往复运动，从而带动恒力弹簧沿第一方向伸缩变形。

5、但上述现有技术中的方案仅在两端对柔性基板进行连接与张拉，伸展杆与柔性基板相对独立，基频尤其是柔性基板的基频较低，可能存在与姿轨控基频耦合，使柔性翼的应用存在限制。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置及方法。

2、根据本发明提供的一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，包括：主张紧绳1、从张紧绳2、张紧电机3以及导向杆轮9；

3、一端绕过导向杆轮9连接张紧电机3的所述主张紧绳1，在卷绕式柔性太阳翼的伸展杆4内侧延伸；

4、所述主张紧绳1与从张紧绳2的一端通过卷绕式柔性太阳翼的伸展杆4上的限位孔连接，从张紧绳2的另一端连接至卷绕式柔性太阳翼的柔性基板5；

5、所述张紧电机3设置于卷绕式柔性太阳翼的根部安装板7。

6、优选地，所述卷绕式柔性太阳翼能够在卷绕状态与展开状态之间变化；

7、当所述卷绕式柔性太阳翼处于所述卷绕状态时，所述主张紧绳1分别跟随卷绕式柔性太阳翼中两侧伸展杆4和柔性基板5一起卷绕在卷绕式柔性太阳翼的卷绕筒6上，多个从张紧绳2一端与柔性基板5连接，另一端穿过伸展杆4上限位孔与主张紧绳1连接；主张紧绳1和从张紧绳2均为绷直但无张紧力状态；

8、当所述卷绕式柔性太阳翼处于展开状态时，所述张紧电机3经过转动，进而带动主张紧绳1绕过导向杆轮9，朝根部安装板7方向拉伸张紧，多个从张紧绳2一端随着主张紧绳1运动，通过限位孔转向后另一端拉着柔性基板5侧向张紧；

9、所述伸展杆4为c型开口的碳纤维圆杆，能够发生变形并反向卷绕至所述卷绕式柔性太阳翼的卷绕筒6上，当需要展开时再依靠自身储存的弹性势能进行伸展，推动卷绕筒6带着柔性基板5朝远离根部安装板7的方向运动。

10、所述主张紧绳1为n个，n≥2，分别紧贴柔性基板5两侧的具有c型开口的伸展杆4内侧的中间位置排布；其中，所述中间位置是指所述中间位置是伸展杆4的对称线上的位置，主张紧绳1、从张紧绳2均在展开的柔性基板5的所在平面内延伸。

11、优选地，所述从张紧绳(2)根据张紧要求设置多组，相对于柔性基板(5)对称分布。

12、优选地，所述张紧电机3转轴与主张紧绳1连接，张紧电机3转动使主张紧绳1朝根部安装板7方向拉伸，进而带动连接于主张紧绳1的从张紧绳2运动，伸展杆4上限位孔的转向作用使从张紧绳2对柔性基板5侧边进行拉伸张紧。

13、优选地，控制张紧电机3的转动角度能够调节主张紧绳1的拉伸量，进而控制从张紧绳2拉伸量，调节柔性基板5侧向张紧力。

14、优选地，导向杆轮9能够使主张紧绳1从伸展杆4内侧中间平滑过渡至电机3转轴，主张紧绳1沿伸展杆4轴向施加张紧力，导向杆轮9为带沟槽的结构，限制主张紧绳1的侧向运动。伸展杆4上的限位孔为光滑圆环口。

15、根据本发明提供的一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧方法，包括采用如上所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，对卷绕式柔性太阳翼基板进行侧向张紧。

16、优选地，本发明还提供一种卷绕式柔性太阳翼系统，包括柔性基板5、以及能够张紧柔性基板5的如上所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、1、本发明充分利用卷绕式柔性翼的结构特点，设置主从张紧绳，实现柔性基板的侧向张紧，提高了柔性太阳翼的整体刚度。

19、2、本发明通过主从张紧绳的合理配置，仅用两个张紧电机作为控制点，可实现柔性基板侧向多点的张紧，且通过张紧电机的转动可调节张紧力。

20、3、本发明作为卷绕式柔性翼的张紧结构，具有结构简要，附加质量小，且不影响原有柔性翼的卷绕伸展。

技术特征：

1.一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，包括：主张紧绳(1)、从张紧绳(2)、张紧电机(3)以及导向杆轮(9)；

2.根据权利要求1所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，所述卷绕式柔性太阳翼能够在卷绕状态与展开状态之间变化；

3.根据权利要求1所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，所述主张紧绳(1)为n个，n≥2，分别紧贴柔性基板(5)两侧的具有c型开口的伸展杆(4)内侧的中间位置排布；其中，所述中间位置是指所述中间位置是伸展杆(4)的对称线上的位置，主张紧绳(1)、从张紧绳(2)均在展开的柔性基板(5)的所在平面内延伸。

4.根据权利要求1所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，所述从张紧绳(2)根据张紧要求设置多组，相对于柔性基板(5)对称分布。

5.根据权利要求1所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，所述张紧电机(3)转轴与主张紧绳(1)连接，张紧电机(3)转动使主张紧绳(1)朝根部安装板(7)方向拉伸，进而带动连接于主张紧绳(1)的从张紧绳(2)运动，伸展杆(4)上限位孔的转向作用使从张紧绳(2)对柔性基板(5)侧边进行拉伸张紧。

6.根据权利要求5所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，控制张紧电机(3)的转动角度能够调节主张紧绳(1)的拉伸量，进而控制从张紧绳(2)拉伸量，调节柔性基板(5)侧向张紧力。

7.根据权利要求5所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，导向杆轮(9)能够使主张紧绳(1)从伸展杆(4)内侧中间平滑过渡至电机(3)转轴，主张紧绳(1)沿伸展杆(4)轴向施加张紧力，导向杆轮(9)为带沟槽的结构，限制主张紧绳(1)的侧向运动。

8.根据权利要求1所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，其特征在于，伸展杆(4)上的限位孔为光滑圆环口。

9.一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置，对卷绕式柔性太阳翼基板进行侧向张紧。

10.一种卷绕式柔性太阳翼系统，其特征在于，包括柔性基板(5)、以及能够张紧柔性基板(5)的权利要求1至8中任一项所述的卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置。

技术总结
本发明提供了一种卷绕式柔性太阳翼基板侧向张紧装置及方法,包括主张紧绳、从张紧绳、张紧电机以及导向杆轮；柔性太阳翼卷绕时，两根主张紧绳分别跟随两侧柔性太阳翼伸展杆和基板一起卷绕在伸展端卷绕筒上，多个从张紧绳一端与柔性基板连接，另一端穿过伸展杆上限位孔后与主张紧绳连接；柔性太阳翼展开为平面后，安装于根部安装板的张紧电机转动带动主张紧绳绕过导向杆轮朝根部安装板方向拉伸，多个从张紧绳一端随着主张紧绳运动，通过伸展杆限位孔转向后另一端拉着基板侧向张紧。本发明充分利用卷绕式柔性翼的结构特点，实现了卷绕式柔性太阳翼基板的侧向张紧，提高了柔性太阳翼整体的刚度，具有结构简要，附加质量小，侧向张紧力可调控的特点。

技术研发人员：陈立,程涛,曹洪涛,高雪峰,李瑶瑶,胡秉晟,王霄
受保护的技术使用者：上海卫星装备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19