本發(fā)明涉及航天電源技術(shù)領域，特別是涉及一種航天器用的在軌柔性太陽電池陣展開裝置。

背景技術(shù)：

太陽電池陣作為衛(wèi)星電源的主要來源，在軌將太陽光轉(zhuǎn)換為電能，為星上設備供電。除部分微小衛(wèi)星采用體裝式太陽電池陣外，大部分衛(wèi)星均采用展開式太陽電池陣。衛(wèi)星需要的能源越多，就需要越大面積的太陽電池陣。

傳統(tǒng)衛(wèi)星太陽電池陣結(jié)構(gòu)重量大，成本高，微小衛(wèi)星由于體積重量的限制，不能攜帶大面積的傳統(tǒng)的剛性太陽電池陣。通過將柔性太陽電池與充氣展開的太陽帆結(jié)合，形成在地面發(fā)射前收攏體積小重量輕，發(fā)射在軌后通過充氣展開的大面積太陽電池陣。

折疊展開的柔性太陽電池陣按照帆面的展開方式主要分為2大類:

1)由支撐結(jié)構(gòu)牽引帆面展開；

在電機、彈性展開結(jié)構(gòu)或氣體的作用力下，驅(qū)動支撐結(jié)構(gòu)展開，帶動翼面展開成形。

2)利用離心力旋轉(zhuǎn)展開帆面。

自旋展開技術(shù)的原理是由自旋所產(chǎn)生的離心力甩開折疊的薄膜，并保持展開后的位形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種航天器用的在軌柔性太陽電池陣展開裝置，該航天器用的在軌柔性太陽電池陣展開裝置通過氣體發(fā)生器點火，產(chǎn)生氣體，推動支撐機構(gòu)伸展、固定，帶動太陽電池陣面由折疊狀態(tài)展成平面狀態(tài)，接收太陽光入射，為衛(wèi)星提供電能。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種航天器用的在軌柔性太陽電池陣展開裝置，至少包括：

結(jié)構(gòu)艙；所述結(jié)構(gòu)艙包括與航天器固定連接的安裝底板、八塊矩形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)板、以及上蓋板；八塊結(jié)構(gòu)板的側(cè)邊依次連接圍成一個兩端開口的空心桶；所述空心桶的一端與安裝底板固定連接，所述空心桶的另一端與上蓋板固定連接；所述安裝底板、八塊結(jié)構(gòu)板、上蓋板圍成一個空腔；

氣路系統(tǒng)；所述氣路系統(tǒng)包括氣體發(fā)生器、緩沖氣罐、氣路管、以及遙控點火器；所述氣體發(fā)生器的出氣端口通過氣路管與緩沖氣罐的進氣端口連接；在所述氣體發(fā)生器內(nèi)填充有火藥；所述氣路系統(tǒng)位于所述空腔內(nèi)；

支撐結(jié)構(gòu)；所述支撐結(jié)構(gòu)包括四根支撐桿；每根支撐桿的一端穿過空心桶的側(cè)壁與緩沖氣罐的出氣口連接；每根支撐桿的另一端與柔性太陽電池陣的外沿固定連接；所述支撐桿由不透氣的柔性材料制成；所述支撐桿在充氣的情況下為桿狀結(jié)構(gòu)，所述支撐桿在未充氣的情況下收縮于空腔內(nèi)；

側(cè)板展開機構(gòu)；所述側(cè)板展開機構(gòu)包括與安裝底板鉸接的側(cè)板、壓緊解鎖機構(gòu)；其中，所述壓緊解鎖機構(gòu)由凱夫拉繩、螺桿、螺母、及漲斷器構(gòu)成。所述側(cè)板展開機構(gòu)的四塊側(cè)板將太陽電池陣及支撐桿壓緊于結(jié)構(gòu)艙外側(cè)。所述壓緊解鎖機構(gòu)的凱夫拉繩在側(cè)板外圍繞一圈，凱夫拉繩兩端與所述壓緊解鎖機構(gòu)的螺桿兩端連接。螺桿穿過漲斷器，由螺母緊固于漲斷器內(nèi)。漲斷器由記憶合金制成，在電流加熱下，發(fā)生形變膨脹，使螺桿斷裂，側(cè)板解鎖展開。

柔性太陽電池陣，在衛(wèi)星發(fā)射前，所述柔性太陽電池陣折疊于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)，在衛(wèi)星入軌后，所述柔性太陽電池陣在四根支撐桿的驅(qū)動下展開；

在所述空腔的側(cè)板開設有支撐桿通過的通孔。

進一步：所述支撐桿由芳綸材料卷繞、粘接制成。

更進一步：所述支撐桿的內(nèi)部粘貼有金屬加強筋。

進一步：所述柔性太陽電池陣的基底為聚酰亞胺薄膜；電路部分采用柔性太陽電池，電路部分粘貼于柔性太陽電池陣基底上。

進一步：四根支撐桿充氣后位于一個平面，且相鄰兩根支撐桿之間相互垂直。

進一步：所述氣體發(fā)生器為三套，三套氣體發(fā)生器通過緩沖氣罐與四根支撐桿連通。

更進一步：所述結(jié)構(gòu)艙由鋁合金制成。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

通過采用上述技術(shù)方案，與傳統(tǒng)技術(shù)相比較：

1)衛(wèi)星發(fā)射前，柔性太陽電池陣折疊收攏在結(jié)構(gòu)艙側(cè)壁，太陽電池陣基底和電池均為薄膜材料，減小了太陽電池陣的體積和重量，使微小衛(wèi)星可以攜帶大面積的太陽電池陣，提供更多的能量；

2)衛(wèi)星入軌后，太陽能電池陣打開，采用充氣展開的方法，使用火藥作為氣體來源。去除了復雜的機械展開結(jié)構(gòu)和活動部件，結(jié)構(gòu)簡單可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示結(jié)構(gòu)艙的外部結(jié)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示結(jié)構(gòu)艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示氣路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示支撐結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)艙連接關(guān)系；

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示壓緊解鎖機構(gòu)狀態(tài)圖；

圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示漲斷器狀態(tài)圖；

圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示側(cè)板的收縮狀態(tài)圖；

圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)圖，主要用于顯示側(cè)板的展開狀態(tài)圖；

圖9是本發(fā)明優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)圖；

其中：1、上蓋板；2、結(jié)構(gòu)板；2-1、通孔；3、安裝底板；4、支撐桿；5、緩沖氣罐；6、衛(wèi)星；7、側(cè)板；8、鉸鏈；9、凱夫拉繩；10、螺桿；11、漲斷器；12、螺母；13、加熱電纜。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，一種航天器用的在軌柔性太陽電池陣展開裝置，包括：

結(jié)構(gòu)艙；所述結(jié)構(gòu)艙包括與航天器固定連接的安裝底板、八塊矩形結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)板、以及上蓋板；八塊結(jié)構(gòu)板的側(cè)邊依次連接圍成一個兩端開口的空心桶；所述空心桶的一端與安裝底板固定連接，所述空心桶的另一端與上蓋板固定連接；所述安裝底板、八塊結(jié)構(gòu)板、上蓋板圍成一個空腔；

氣路系統(tǒng)；所述氣路系統(tǒng)包括氣體發(fā)生器、緩沖氣罐5、氣路管、以及遙控點火器；所述氣體發(fā)生器的出氣端口通過氣路管與緩沖氣罐的進氣端口連接；在所述氣體發(fā)生器內(nèi)填充有火藥；所述氣路系統(tǒng)位于所述空腔內(nèi)；

支撐結(jié)構(gòu)；所述支撐結(jié)構(gòu)包括四根支撐桿4；每根支撐桿的一端穿過空心桶的側(cè)壁與緩沖氣罐的出氣口連接；每根支撐桿的另一端與柔性太陽電池陣的外沿固定連接；所述支撐桿由不透氣的柔性材料制成；所述支撐桿在充氣的情況下為桿狀結(jié)構(gòu)，所述支撐桿在未充氣的情況下收縮于空腔內(nèi)；

側(cè)板展開機構(gòu)；所述側(cè)板展開機構(gòu)包括與安裝底板鉸接的側(cè)板7、壓緊解鎖機構(gòu)；其中，所述壓緊解鎖機構(gòu)由凱夫拉繩9、螺桿10、螺母12、及漲斷器10構(gòu)成。所述側(cè)板展開機構(gòu)的四塊側(cè)板將太陽電池陣及支撐桿壓緊于結(jié)構(gòu)艙外側(cè)；所述壓緊解鎖機構(gòu)的凱夫拉繩在側(cè)板外圍繞一圈，凱夫拉繩兩端與所述壓緊解鎖機構(gòu)的螺桿兩端連接；螺桿穿過漲斷器，由螺母緊固于漲斷器內(nèi)；漲斷器由記憶合金制成，在加熱電纜13的作用下，進行電流加熱，發(fā)生形變膨脹，使螺桿斷裂，側(cè)板解鎖展開；

柔性太陽電池陣，在衛(wèi)星6發(fā)射前，所述柔性太陽電池陣折疊于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)，在衛(wèi)星入軌后，所述柔性太陽電池陣在四根支撐桿的驅(qū)動下展開；

在所述空腔的側(cè)板開設有支撐桿通過的通孔。

在本優(yōu)選實施例中：所述支撐桿由芳綸材料卷繞、粘接制成。

四根支撐桿充氣后位于一個平面，且相鄰兩根支撐桿之間相互垂直。

所述氣體發(fā)生器為三套，三套氣體發(fā)生器通過緩沖氣罐與四根支撐桿連通。

上述技術(shù)方案主要包括：結(jié)構(gòu)艙、氣路系統(tǒng)、側(cè)板展開機構(gòu)、支撐機構(gòu)、柔性太陽電池陣；其中：

結(jié)構(gòu)艙：結(jié)構(gòu)艙主體結(jié)構(gòu)包括安裝底板3、八塊結(jié)構(gòu)板2、上蓋板1；安裝底板3與衛(wèi)星連接，結(jié)構(gòu)板2封閉氣路、支撐充氣筒，上蓋板1封裝結(jié)構(gòu)；八塊結(jié)構(gòu)板2圍成一個空腔，空腔的側(cè)板開設有支撐桿通過的通孔2-1；具體如附圖1所示。

氣路系統(tǒng)：氣路系統(tǒng)包括氣體發(fā)生器、緩沖氣罐、氣路管以及管路配件組成。氣體發(fā)生器內(nèi)部填充火藥，在通過一定的電流后火藥點燃產(chǎn)生氣體。氣體發(fā)生器及緩沖氣罐安裝于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)。如附圖2所示。氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計方案如附圖3所示。

支撐結(jié)構(gòu)：支撐結(jié)構(gòu)由4個支撐桿組成。每根支撐桿的一端與結(jié)構(gòu)艙的結(jié)構(gòu)板連接，一端與柔性太陽電池陣的一角連接，如附圖4所示。支撐桿設計為筒形。主體由密閉材料卷繞粘接而成。桿內(nèi)壁徑向粘貼金屬加強筋，用于輔助提供支撐桿展開推動力，以及太陽電池陣展開后支撐桿固定保形。

側(cè)板展開機構(gòu)：側(cè)板的展開釋放機構(gòu)主要由與安裝底板鉸接的鉸接的側(cè)板、壓緊解鎖機構(gòu)組成。壓緊解鎖機構(gòu)組成由凱夫拉繩、螺桿、螺母、及漲斷器構(gòu)成；壓緊解鎖機構(gòu)的凱夫拉繩在側(cè)板外圍繞一圈，凱夫拉繩兩端與所述壓緊解鎖機構(gòu)的螺桿兩端連接；螺桿穿過漲斷器，由螺母緊固于漲斷器內(nèi)。漲斷器由記憶合金制成；如附圖5、圖6所示。衛(wèi)星發(fā)射階段，柔性太陽電池陣折疊后收攏于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)，由側(cè)板將太陽電池陣及支撐桿壓緊于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)；最外側(cè)由凱夫拉繩、螺桿、螺母、及漲斷器將側(cè)板壓緊于結(jié)構(gòu)艙外。衛(wèi)星發(fā)射入軌后，在加熱電纜13作用下，進行電流加熱，漲斷器發(fā)生形變膨脹，使螺桿斷裂，側(cè)板解鎖展開

側(cè)板解鎖展開如附圖7、圖8所示，釋放支撐桿及太陽電池陣

柔性太陽電池陣：柔性太陽電池陣基底為聚酰亞胺薄膜；電路部分采用柔性太陽電池，粘貼于柔性太陽電池陣基底上；發(fā)射前太陽電池陣折疊收攏壓緊于結(jié)構(gòu)艙內(nèi)，發(fā)射入軌后展開成平面。

整體結(jié)構(gòu)如附圖9所示。

結(jié)構(gòu)艙主體結(jié)構(gòu)由鋁合金加工而成。底板、結(jié)構(gòu)板以及上蓋板采用螺釘連接成一個整體。

緩沖氣罐通過底部安裝孔，用螺釘與結(jié)構(gòu)艙內(nèi)的底板連接。氣體發(fā)生器安裝于緩沖氣罐上部。支撐結(jié)構(gòu)穿過結(jié)構(gòu)艙與緩沖氣罐連接。

側(cè)板展開機構(gòu)的四塊側(cè)板通過底部鉸鏈8，鉸接于底板上。

柔性太陽電池陣的四角與支撐結(jié)構(gòu)的四個端頭采用彈簧連接，提供一定的張緊力，使太陽電池陣在展開狀態(tài)保持平整。柔性太陽電池陣在地面與柔性電池一同折疊后，緊貼在結(jié)構(gòu)艙側(cè)壁上，由側(cè)板展開機構(gòu)將其壓緊。

衛(wèi)星發(fā)射入軌后，通過遙控指令，使電流通過氣體發(fā)生器，點燃火藥產(chǎn)生氣體。氣體通過緩沖罐降壓后，流向支撐機構(gòu)。支撐機構(gòu)充氣展開，帶動柔性太陽電池陣從折疊狀態(tài)展開為平面狀態(tài)。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。