一種輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種應(yīng)用于衛(wèi)星的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，某些載荷應(yīng)用技術(shù)要求推離衛(wèi)星本體一定距離，有時(shí)需要達(dá)到幾十米的距離，這就需要用到可展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)。然而受到運(yùn)載器的限制，發(fā)射時(shí)桁架結(jié)構(gòu)必須可靠收攏并且包絡(luò)盡可能小，在軌時(shí)要求桁架結(jié)構(gòu)能夠可靠展開(kāi)和鎖定，并滿足一定的剛度和精度要求。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的可展開(kāi)桁架主要有以下問(wèn)題:
[0003]I)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、收納比有限；
[0004]2)單節(jié)桁架剛度較低，展開(kāi)過(guò)程可控性較差；
[0005]3)桁架為保證展開(kāi)鎖定剛度，鎖定機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜；
[0006]4)結(jié)構(gòu)重量較大，收攏體積較大。
[0007]這些問(wèn)題都限制了大型可展開(kāi)桁架在衛(wèi)星上的使用。隨著載荷技術(shù)的發(fā)展，部分載荷技術(shù)也要求衛(wèi)星裝載較大伸展尺寸和較高收納比的桁架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的大部分展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)不能滿足使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，該展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)具有較高收納比，且從產(chǎn)品適用性、輕量化、展開(kāi)可控性等角度考慮，能滿足在軌工作環(huán)境，并提高航天器性能。
[0009]本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，包括三角形框架、下支撐桿、驅(qū)動(dòng)扭簧、上支撐桿、鎖定片簧，所述桁架結(jié)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧處折疊收攏，使上、下支撐桿沿著三角形框架邊長(zhǎng)方向進(jìn)行收攏，在軌后通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧提供展開(kāi)動(dòng)力，展開(kāi)過(guò)程結(jié)束后，在完全展開(kāi)的位置由下支撐桿和三角形框架之間的機(jī)械限位和上、下支撐桿中間的鎖定片簧共同進(jìn)行展開(kāi)鎖定，保證了展開(kāi)后桁架剛度。
[0011]所述上、下支撐桿均有開(kāi)槽，使得其在收攏狀態(tài)時(shí)，與相鄰的三角形框架卡緊，保證收攏時(shí)的剛度以及在收攏狀態(tài)時(shí)上、下支撐桿不會(huì)發(fā)生側(cè)向移動(dòng)。
[0012]通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧的驅(qū)動(dòng)力下，實(shí)現(xiàn)桁架展開(kāi)，并在展開(kāi)的極限位置將鎖定片簧推入凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎖定。
[0013]所述桁架的端部在展開(kāi)過(guò)程中做直線平推運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]所述桁架為單節(jié)或多節(jié)連接。
[0015]所述多節(jié)連接時(shí)，通過(guò)兩個(gè)銷釘與三角形框架上下孔以軸孔配合的方式實(shí)現(xiàn)連接，也可通過(guò)軸承配合形成單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)連接。
[0016]由于采用了以上的技術(shù)方案，使得本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)型簡(jiǎn)單，具有良好的加工工藝性和裝配工藝性；
[0018]2、選用三角形框架連接上、下支撐桿使得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，桁架整體剛度高；
[0019]3、采用上、下支撐桿沿三角形框架邊長(zhǎng)方向收攏而非向中心收攏(收納比為7% )，相比于上、下支撐桿向三角形框架中心折疊的形式(收納比為13.5% )，在桿件構(gòu)型相同的情況下，可以獲得更高的收納比。
[0020]4、由于上、下支撐桿沿三角形框架的長(zhǎng)邊收攏，使得收攏狀態(tài)下桁架為中空結(jié)構(gòu)，可以安裝鋼絲繩拉緊裝置以增加桁架剛度。上、下支撐桿均有開(kāi)槽，與相鄰三角形框架卡緊，保證了收攏時(shí)的剛度，可靠性高；
[0021]5、展開(kāi)結(jié)束過(guò)程由下支撐桿和三角形框架的機(jī)械限位和上、下支撐桿之間的鎖定片簧同時(shí)進(jìn)行鎖定，保證展開(kāi)桁架的剛度，并且具有很高的鎖定可靠性。
[0022]6、由于該桁架的頂端在展開(kāi)過(guò)程中是沿直線方向的平推運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此本桁架適合多根桁架間的協(xié)同展開(kāi)控制。
【附圖說(shuō)明】
[0023]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0024]圖1是本發(fā)明的單節(jié)桁架展開(kāi)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的單節(jié)桁架收攏狀態(tài)示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的單節(jié)桁架展開(kāi)狀態(tài)示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明的單節(jié)桁架展開(kāi)鎖定正面示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明的單節(jié)桁架展開(kāi)鎖定反面示意圖；
[0029]圖6是本發(fā)明的桁架連接示意圖；
[0030]圖7是圖6中A的局部放大圖；
[0031]圖8是本發(fā)明的多節(jié)桁架收攏狀態(tài)；
[0032]圖9是本發(fā)明的多節(jié)桁架展開(kāi)過(guò)程示意圖；
[0033]圖10是本發(fā)明的多節(jié)桁架展開(kāi)狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]圖1?圖5所示，本發(fā)明所提供的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，包括三角形框架1、下支撐桿2、驅(qū)動(dòng)扭簧3、上支撐桿4、鎖定片簧5。桁架結(jié)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧3處折疊收攏，使上支撐桿4、下支撐桿2沿著三角形框架I的邊長(zhǎng)方向進(jìn)行收攏。在軌后通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧3提供展開(kāi)動(dòng)力，展開(kāi)過(guò)程結(jié)束后，在完全展開(kāi)的位置由下支撐桿2和三角形框架I之間的機(jī)械限位和上支撐桿4、下支撐桿2中間的鎖定片簧5共同進(jìn)行展開(kāi)鎖定，保證了展開(kāi)后桁架剛度。
[0036]選用三角形框架I作為支撐結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，上支撐桿4、下支撐桿2沿三角形框架I的邊長(zhǎng)方向收攏，可以獲得較高的收納比。
[0037]桁架的端部在展開(kāi)過(guò)程中做直線平推運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0038]圖4、圖5所示，本發(fā)明的單節(jié)桁架展開(kāi)鎖定結(jié)構(gòu)圖，在每根桁架的驅(qū)動(dòng)扭簧3的驅(qū)動(dòng)力下，實(shí)現(xiàn)桁架展開(kāi)，并在展開(kāi)的極限位置將鎖定片簧5推入凹槽6內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎖定。
[0039]本桁架適合多根桁架間的協(xié)同展開(kāi)控制，如圖6?圖10所示，每節(jié)桁架之間通過(guò)軸孔配合方式或軸承連接，形成3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)最終形成桁架的展開(kāi)運(yùn)動(dòng)。
[0040]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)具體案例的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括三角形框架、下支撐桿、驅(qū)動(dòng)扭簧、上支撐桿、鎖定片簧，所述桁架結(jié)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧處折疊收攏，使上、下支撐桿沿著三角形框架邊長(zhǎng)方向進(jìn)行收攏，在軌后通過(guò)驅(qū)動(dòng)扭簧提供展開(kāi)動(dòng)力，展開(kāi)過(guò)程結(jié)束后，在完全展開(kāi)的位置由下支撐桿和三角形框架之間的機(jī)械限位和上、下支撐桿中間的鎖定片簧共同進(jìn)行展開(kāi)鎖定，保證了展開(kāi)后桁架剛度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上、下支撐桿均有開(kāi)槽，使得其在收攏狀態(tài)時(shí)，與相鄰的三角形框架卡緊，保證收攏時(shí)的剛度以及在收攏狀態(tài)時(shí)上、下支撐桿不會(huì)發(fā)生側(cè)向移動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述桁架的端部在展開(kāi)過(guò)程中做直線平推運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在展開(kāi)的極限位置，通過(guò)將鎖定片簧推入凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎖定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述桁架為單節(jié)或多節(jié)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述桁架為多節(jié)時(shí)，每節(jié)桁架之間通過(guò)軸孔配合方式或軸承連接，形成3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)最終形成桁架的展開(kāi)運(yùn)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種輕型高收納比在軌展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)，包括三角形框架、下支撐桿、驅(qū)動(dòng)扭簧、上支撐桿、限位片簧，該桁架結(jié)構(gòu)在收攏狀態(tài)時(shí)通過(guò)在驅(qū)動(dòng)扭簧處折疊，使上、下支撐桿沿著三角形框架的邊長(zhǎng)方向收縮起來(lái)，在軌后通過(guò)扭簧驅(qū)動(dòng)展開(kāi)，展開(kāi)過(guò)程結(jié)束后，在完全展開(kāi)的位置由上下支撐桿之間的機(jī)械限位和片簧同時(shí)鎖定。本發(fā)明解決了部分衛(wèi)星上桁架結(jié)構(gòu)需要在軌展開(kāi)的問(wèn)題。該展開(kāi)桁架結(jié)構(gòu)具有較高收納比(7％)，同時(shí)還具有質(zhì)量輕、剛度大、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B64G1/22
【公開(kāi)號(hào)】CN105151320
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510451980
【發(fā)明人】滿孝穎, 趙枝凱, 杜三虎, 張濤, 杜洋
【申請(qǐng)人】上海衛(wèi)星工程研究所
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日