面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构，包括中心体（1）、充气式支撑臂（2）、支撑臂法兰（3）、导向杆（5）、支撑臂导向结构（6）、帆面（7）、帆面卷轴（8）、支撑结构（9）、帆面卷轴转动轴承（10）、连接机构（11）、外包装盒体侧板（12）、外包装盒体上板（13）、外包装盒体底板（14）、外包装上板解锁机构（15）、外包装侧板展开机构（16）；本发明专利技术对于采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆航天器进行了针对性设计，实现了采用充气辅助自回弹式的支撑臂和柔性帆面的同时收纳和支撑。其中的支撑包装结构确保了太阳帆航天器只需单一方向受力即可完成稳定有序的展开。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构，包括中心体（1）、充气式支撑臂（2）、支撑臂法兰（3）、导向杆（5）、支撑臂导向结构（6）、帆面（7）、帆面卷轴（8）、支撑结构（9）、帆面卷轴转动轴承（10）、连接机构（11）、外包装盒体侧板（12）、外包装盒体上板（13）、外包装盒体底板（14）、外包装上板解锁机构（15）、外包装侧板展开机构（16）；本专利技术对于采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆航天器进行了针对性设计，实现了采用充气辅助自回弹式的支撑臂和柔性帆面的同时收纳和支撑。其中的支撑包装结构确保了太阳帆航天器只需单一方向受力即可完成稳定有序的展开。【专利说明】面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构
本专利技术涉及一种太阳帆折叠展开的支撑与包装结构，尤其适用于采用充气辅助自回弹式支撑臂的百米级太阳帆结构的收纳。
技术介绍
太阳帆航天器是指利用太阳光压力获得推进力进行宇宙航行的新型飞行器，理论上它的比冲无穷大，在太阳光压作用下可以持续加速，最终可达到传统航天器5-10倍的速度，十分有利于进行深空探测。美国、欧洲、日本和俄罗斯均开展了太阳帆推进技术的深入研究。由于太阳帆航天器与传统航天器在构型上有本质性的差别，主体只有大柔性的帆面以及支撑结构两个部分，并且帆面尺寸最大达到百米量级。所以在太阳帆技术中很重要的一项技术是如何设计帆的结构使得发射时帆体和支撑结构能够紧凑的包装起来，入轨后能有序可靠的展开。一般应选择与展开方法一致的包装方案，并要求包装体积最小以及内部没有残存的气体；太阳帆结构中所有元件的展开应该是可控的、稳定的以及对缺陷和小的扰动反应不敏感。各国研制的太阳帆个体之间由于展开方式、支撑方式、帆面折叠方式的不同，个体之间存在较大的差异。由帆面形状可分圆形、方形、扇叶形；为由展开方式的区另O，可分为自旋式展开、支撑臂展开；而根据支撑臂的形式又可分为自回弹式、可伸展桁架式等形式。每种形式均根据各自特定的收纳方式来设计相应的支撑于包装结构。例如日本IKAROS太阳帆为自旋式展开，帆面通过折叠后绕在中心体上，端部布置有质量块，自旋中通过质量块带动帆面逐渐展开达到稳定，不存在复杂的收纳结构，只需中心体及外包装结构即可，与采用支撑臂形式的太阳帆航天器结构形式具有本质性的差别。而支撑臂形式的太阳帆航天器，无论是自回弹式或者展开桁架式，均为将支撑臂压缩收纳后，端点向外伸出，带动帆面展开的模式。采用充气辅助自回弹式支撑臂的百米级太阳帆虽然属于支撑臂展开式，但由于尺寸达到百米级，所以在自回弹式支撑臂的基础上采用充气辅助结构，导致支撑臂收纳形式与其他形式有着本质性的区别。例如美国NANO-D Sail太阳帆采用自回弹支撑臂，将支撑臂绕中心支承轴旋转收纳，帆面收纳在与支撑臂同轴的收纳机构上。由回弹力驱使支撑臂端点向外伸展，帆面随同支撑臂展开，支撑臂端点与帆面端点运动方式一致大体上均为平年内的直线运动，收纳机构非常紧凑简单。而充气辅助自回弹式支撑臂存在充气结构，需要充气设备，只能采用根部固定，收纳部分向外弹出的方式，支撑臂与帆面运动模式不协调。且尺寸达到百米量级后支撑臂尺寸与折叠帆面尺寸相差较大，由此会带来的一系列收纳展开的难点。由于支撑臂形式的约束，以及巨大的尺寸带来的约束，目前没有针对于充气辅助自回弹式太阳帆航天器的支撑包装结构。由于个体之间差异较大，以往太阳帆航天器的支撑包装结构已无法适用于百米级充气辅助自回弹式太阳帆航天器。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构。本专利技术的技术解决方案是:面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构包括中心体、充气式支撑臂、支撑臂法兰、导向杆、支撑臂导向结构、帆面、帆面卷轴、支撑结构、帆面卷轴转动轴承、连接机构、外包装盒体侧板、外包装盒体上板、外包装盒体底板、外包装上板解锁机构、外包装侧板展开机构。中心体为整个结构的支撑结构，外包装盒体上板和外包装盒体底板分别安装在中心体的上下两个端面，中心体的侧面通过支撑臂法兰周向对称安装四个充气式支撑臂，每个充气式支撑臂分别从外侧端点以导向杆为芯向内卷，直至支撑臂卷至与中心体接触为止，充气式支撑臂通过安装在中心体内部的充气装置充气；四套支撑臂导向结构分别固定在中心体的侧面，且为导向杆提供导向路径；帆面收纳于帆面卷轴上，并通过支撑结构固定于中心体上，帆面卷轴和支撑结构之间安装转动轴承，帆面的外端点与导向杆端点采用连接机构连接；外包装盒体侧板的一侧通过外包装侧板展开机构连接在外包装盒体底板上，另一侧通过外包装上板解锁机构与外包装盒体上板连接。所述的连接机构为万向球形铰链。本专利技术与现有技术相比有益效果为:(I)本专利技术对于采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆航天器进行了针对性设计，实现了采用充气辅助自回弹式的支撑臂和柔性帆面的同时收纳和支撑。(2)本专利技术中的支撑包装结构确保了太阳帆航天器只需单一方向受力即可完成稳定有序的展开。( 3 )本专利技术将百米级太阳帆航天器压缩至5立方米以内，大大压缩了太阳帆航天器的收纳体积，提高了包装结构的利用率，满足发射要求。(4)本专利技术解决了充气辅助自回弹式支撑臂在与帆面同步展开时的不协调转动。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术太阳帆整体支撑包装结构示意图；图2、3为本专利技术中帆面收纳支撑结构俯视图和主视图；图4为本专利技术中支撑臂导向结构示意图；图5为本专利技术中支撑臂导向杆与帆面外端部的连接机构示意图；图6为本专利技术三维示意图；图7为本专利技术解锁机构示意图；图8为本专利技术外包装侧板展开机构示意图。【具体实施方式】以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术是完全针对采用充气辅助自回弹式支撑臂的太阳帆航天器，如图1?6所示，包含:中心体1、充气式支撑臂2、支撑臂法兰3、导向杆5、支撑臂导向结构6、帆面7、帆面卷轴8、帆面卷轴支撑结构9、帆面卷轴转动轴承10、连接机构11、外包装盒体侧板12、夕卜包装盒体上板13、外包装盒体底板14、外包装上板解锁机构15、外包装侧板展开机构16。中心体I为整个支撑包装结构的主承力结构，为整个包装结构以及各个部件提供支撑作用。外包装盒体上板13和外包装盒体底板14分别安装在中心体I的上下两个端面，中心体I的侧面通过支撑臂法兰3周向对称安装四个充气式支撑臂2。中心体支撑结构I内部收纳充气装置，为充气式支撑臂2充气。充气式支撑臂2的最外端通过外端盖密封,导向杆5通过安装结构固定在外端盖外侧，每个充气式支撑臂2分别以导向杆5为芯向内卷，直至支撑臂2卷至与中心体I接触为止，充气式支撑臂2的根部与中心体I侧面固定；四套支撑臂导向结构6分别固定在中心体I的侧面，(补充对导向结构6结构的描述，通过结构描述体现两侧的概念以及导向槽，并顺便将下面描红一端的文字修改并补充在此处);导向结构6为长条形板结构，在板的中心向一侧开槽。中心体每个面的两侧支撑臂滚子的两边，分别各固定对称的导向结构。在支撑臂滚子的两侧，起到在无固定装置的情况下，限制支撑臂滚子的收纳位置，导向槽则在展开时起到为导向杆导向的作用，使支撑臂滚子沿导向路径展开，且由于有位置限制，不会向两侧翻转，影响其他部件的工作。帆面7收纳于本文档来自技高网...
【技术保护点】
面向采用充气辅助自回弹式支撑臂太阳帆的支撑包装结构，其特征在于：包括中心体（1）、充气式支撑臂（2）、支撑臂法兰（3）、导向杆（5）、支撑臂导向结构（6）、帆面（7）、帆面卷轴（8）、支撑结构（9）、帆面卷轴转动轴承（10）、连接机构（11）、外包装盒体侧板（12）、外包装盒体上板（13）、外包装盒体底板（14）、外包装上板解锁机构（15）、外包装侧板展开机构（16）；中心体（1）为整个结构的支撑结构，外包装盒体上板（13）和外包装盒体底板（14）分别安装在中心体（1）的上下两个端面，中心体（1）的侧面通过支撑臂法兰（3）周向对称安装四个充气式支撑臂（2），每个充气式支撑臂（2）分别从外侧端点以导向杆（5）为芯向内卷，直至支撑臂（2）卷至与中心体（1）接触为止，充气式支撑臂（2）通过安装在中心体（1）内部的充气装置充气；四套支撑臂导向结构（6）分别固定在中心体（1）的侧面，且为导向杆（5）提供导向路径；帆面（7）收纳于帆面卷轴（8）上，并通过支撑结构（9）固定于中心体（1）上，帆面卷轴（8）和支撑结构（9）之间安装转动轴承（10），帆面（7）的外端点与导向杆（5）端点采用连接机构（11）连接；外包装盒体侧板（12）的一侧通过外包装侧板展开机构（16）连接在外包装盒体底板（14）上，另一侧通过外包装上板解锁机构（15）与外包装盒体上板（13）连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：成正爱，刘宇飞，张兴华，侯欣宾，王立，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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