一种空间机构的展开装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空间机构的展开装置及方法，属于在轨飞行器的空间机构展开技术领域。本发明专利技术对于带有太阳帆板等展开机构的在轨飞行器，特别是微小型飞行器，利用传统的爆炸螺栓进行帆板的展开存在很多不足，针对这一问题，提出一种使用“康铜丝+鱼线”固定太阳帆板的方式，并通过熔断装置对康铜丝进行供电，使康铜丝产生热量，进而将鱼线熔断，实现太阳帆板等空间机构的释放展开，这种新型展开方式安装空间小，成本相对较低，而且对飞行器本体产生的冲击很小。

An unfolding device and method of space mechanism

The invention relates to an expansion device and a method for a space mechanism, which belongs to the technical field of the space mechanism deployment of an on orbit vehicle. This invention has many shortcomings for the unfolding of the sailing board with the traditional explosive bolts, especially for the small and small aircraft with the unfolding mechanism of solar panels. In view of this problem, a formula for fixing the solar panels using \Kang Tong wire + fish line\ is put forward, and the Fuzhou copper wire is carried out by the fuse device. The power supply makes Kang copper wire produce heat, and then fuse the fish line to realize the release of space mechanism such as solar panels. This new way of installation is small, the cost is relatively low, and the impact on the body of the aircraft is very small.

【技术实现步骤摘要】
一种空间机构的展开装置及方法
本专利技术涉及一种空间机构的展开装置及方法，主要是指空间飞行器的太阳帆板等空间机构的在轨展开，太阳帆板等空间机构的展开是长期在轨飞行器的电能源持续长期供应的基础，一旦太阳帆板等空间机构无法正常展开，对于长期在轨飞行器而言将是毁灭性的，属于在轨飞行器的空间机构展开

技术介绍
对于长期在轨飞行器的太阳帆板等展开机构，传统的展开方式是通过爆炸螺栓的方式进行展开，即通过点火工品将螺栓解锁，进而实现机构展开，这种展开方式会产生较大的冲击，对在轨飞行器的本体产生较大的姿态扰动，特别是对于微小型在轨飞行器，这种扰动显得就比较大，有可能会致使小型飞行器的姿态产生较大偏转，甚至会导致姿态翻滚，出现失控的严重后果。另外，爆炸螺栓被炸开时会产生残留物，对在轨飞行器会产生一定程度的污染。对于小型在轨飞行器，由于体积非常有限，在空间上限制了火工爆炸螺栓的使用。
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，提出一种空间机构的展开装置及方法，针对传统的展开方式对小型在轨飞行器的空间机构展开存在的缺陷，提出一种新型的展开方式，即使用“康铜丝+鱼线”的固定方式，通过对康铜丝供电，将固定的鱼线烧断，从而实现太阳帆板等空间机构的成对释放展开。这种新型的展开方式，不再使用火工品，对飞行器本体产生的扰动也比较小，而且绿色无污染，也不会产生残留物，安装空间也非常小，特别适用于小型在轨飞行器的机构展开。由于使用的鱼线在市场上很容易就能买到，所以这种展开方法的实施成本相比于火工爆炸螺栓也大大较低。本专利技术的技术解决方案是：一种空间机构的展开装置，该装置包括一根康铜丝、第一鱼线、第二鱼线、一块熔断板和供电电源；所述的康铜丝的一端焊接在熔断板上连接供电电源正极的位置，康铜丝的另一端首先在第一鱼线上缠绕一圈或两圈，然后在第二鱼线上缠绕一圈或两圈，最后焊接在熔断板上连接供电电源负极的位置；供电电源用于给熔断板供电。所述的熔断板为串并联电阻，用于调节输出给康铜丝的电流，通过改变串并联电阻的大小调节康铜丝回路的电流的大小，进而调节鱼线被熔断的时间，从而可控制太阳帆板展开的时间。所述的熔断板为一电路板，其上带有串联和/或并联电阻，还带有与供电电源正极连接的端口，称为正点位处，还带有与供电电源负极连接的端口，称为负点位处。一种空间机构的展开方法，该方法的步骤包括：(1)将空间机构的展开装置安装在小型飞行器内部，尽量靠近小型飞行器的中心位置；(2)第一鱼线的一端与第一帆板进行固定连接，第一鱼线的另一端与第三帆板的锁紧螺栓连接；(3)通过拧紧第三帆板上的锁紧螺栓将第一帆板和第三帆板拉紧固定在小型飞行器的侧表面上；(4)第二鱼线的一端与第二帆板进行固定连接，第二鱼线的另一端与第四帆板的锁紧螺栓连接；(5)通过拧紧第四帆板上的锁紧螺栓将第二帆板和第四帆板拉紧固定在小型飞行器的侧表面上；(6)小型飞行器在轨飞行时，按照空间机构展开的时间需要，使用供电电源对熔断板进行供电，当鱼线被熔断时，空间机构展开，空间机构展开后，可断开供电输出。该空间机构通过弹簧式螺栓安装在小型飞行器上，该空间机构为四块太阳帆板，分别为第一块太阳帆板、第二块太阳帆板、第三块太阳帆板和第四块太阳帆板；四块太阳帆板按照逆时针或顺时针安装在小型飞行器的四个侧面上，第一块太阳帆板和第三块太阳帆板为对称安装，第一块太阳帆板和第三块太阳帆板为一对帆板，第二块太阳帆板和第四块太阳帆板为对称安装，第二块太阳帆板和第四块太阳帆板为一对帆板；第三块太阳帆板和第四帆板上均带有锁紧螺栓。所述的鱼线的材料为聚乙烯纤维。所述的鱼线为PE线的鱼线。所述的康铜丝的直径为Φ0.25mm、长度为10cm。所述的熔断板输出给康铜丝的电流不小于1.8A。所述的熔断板输出给康铜丝的电流为2A～3A。有益效果(1)本专利技术对于带有太阳帆板等展开机构的在轨飞行器，特别是微小型飞行器，利用传统的爆炸螺栓进行帆板的展开存在很多不足，针对这一问题，提出一种使用“康铜丝+鱼线”固定太阳帆板的方式，并通过熔断装置对康铜丝进行供电，使康铜丝产生热量，进而将鱼线熔断，实现太阳帆板等空间机构的释放展开，这种新型展开方式安装空间小，成本相对较低，而且对飞行器本体产生的冲击很小。(2)本专利技术对于长期在轨的微小型飞行器，一般都会带有四个需要展开的太阳帆板，以保证其在轨运行时的电能供应，通过两根鱼线分别将两两相对收拢的太阳帆板对拉，从而锁紧并固定在飞行器本体侧面，在飞行器本体的内部的中间位置，将两根鱼线使用康铜丝分别进行缠绕，并将康铜丝的两端与供电电路的正负相连。通过对康铜丝供电从而使康铜丝发热，通过康铜丝的热量将鱼线熔断，从而两两相对拉的太阳帆板在展开弹簧的作用下展开，到位后实现自锁。可在电路中串入电阻，以调节供电电流，进而调节鱼线被熔断的时间，从而可控制太阳帆板展开的时间。(3)PE线的鱼线，其材料是高分子量聚乙烯纤维，具有较高的拉伸强度(约为尼龙线的5倍)，具有强度高、无记忆性、无延展性，防割等特点。非常适合于微小卫星等飞行器的太阳帆板的对拉固定，在长时间的拉力作用下，不会产生延伸。因此，选用PE鱼线作为对拉太阳帆板的线。(4)由于康铜丝的发热量较大，发热效率高，常用于飞行器的加热控制，因此，比较适用于通过发热将PE鱼线熔断的情况。经过反复试验后，选用直径为Φ0.25mm、长度为10cm的康铜丝效果最佳。(5)由于鱼线需要对拉太阳帆板，承受着一定程度的拉力，因此，适合采取将康铜丝缠绕在PE鱼线上的方式，当康铜丝缠绕鱼线的圈数不宜过多，当缠绕过多时容易将PE线夹住，因此，采用将康铜丝绕PE鱼线缠绕一圈或两圈的方式。(6)通过康铜丝将PE线熔断，需要控制电流，电流过小则无法产生足够的热量将PE鱼线熔断，电流越大，产生的热量越大，将PE鱼线熔断所需时间越短，电流也不能过大(受到DC/DC最大能力的限制)，一般为了保证可靠的熔断，可将电流控制在2A左右。电流具体数值的控制，可根据供电电压，在回路中串入合适的电阻。(7)在地面进行多次试验后，采用“康铜丝+鱼线”的固定方式，并通过供电发热将鱼线熔断，从而实现太阳帆板释放展开的方式，展开成功率100％。2016年6月底通过搭载方式，在空间中进行了验证，采用这种展开方式的一颗微小型飞行器在轨运行时，按照既定时序发出释放展开指令，太阳帆板成功展开，并在展开到位后实现自锁。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图。具体实施方式第一步：将康铜丝分别与两根鱼线缠绕，每根鱼线只缠绕一到两圈；第二步：将康铜丝的两端焊接在熔断板的正负点位处；第三步：将熔断板安装在飞行器本体内部中心位置；第四步：将第一根鱼线的一端固定在两两相对帆板中的一个上，鱼线另外一端从内部穿过相对的太阳帆板中心预留的安装孔，在帆板外部通过锁紧旋钮实现鱼线对帆板的拉紧固定；第五步：同步骤四，将另外一根鱼线以同样的方式把另外一对太阳帆板拉紧固定；第六步：在轨飞行时，按照飞行器的既定程序在需要展开帆板的时刻，对熔断板的输出进行接通，待鱼线被熔断，帆板展开后，在断开供电输出。一种空间机构的展开装置，该装置包括一根康铜丝、两根鱼线(第一鱼线和第二鱼线)、一块熔断板和供电电源；所述的康铜丝的一端焊接在熔断板的正点位处，康铜丝的另一端首本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间机构的展开装置，其特征在于：该装置包括一根康铜丝、第一鱼线、第二鱼线、一块熔断板和供电电源；所述的康铜丝的一端焊接在熔断板上连接供电电源正极的位置，康铜丝的另一端首先在第一鱼线上缠绕一圈或两圈，然后在第二鱼线上缠绕一圈或两圈，最后焊接在熔断板上连接供电电源负极的位置；供电电源用于给熔断板供电。

【技术特征摘要】
1.一种空间机构的展开装置，其特征在于：该装置包括一根康铜丝、第一鱼线、第二鱼线、一块熔断板和供电电源；所述的康铜丝的一端焊接在熔断板上连接供电电源正极的位置，康铜丝的另一端首先在第一鱼线上缠绕一圈或两圈，然后在第二鱼线上缠绕一圈或两圈，最后焊接在熔断板上连接供电电源负极的位置；供电电源用于给熔断板供电。2.根据权利要求1所述的一种空间机构的展开装置，其特征在于：所述的熔断板为串并联电阻，用于调节输出给康铜丝的电流，通过改变串并联电阻的大小调节康铜丝回路的电流的大小，进而调节鱼线被熔断的时间，从而可控制太阳帆板展开的时间。3.根据权利要求1所述的一种空间机构的展开装置，其特征在于：所述的熔断板为一电路板，其上带有串联和/或并联电阻，还带有与供电电源正极连接的端口，称为正点位处，还带有与供电电源负极连接的端口，称为负点位处。4.一种空间机构的展开方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)将空间机构的展开装置安装在小型飞行器内部，尽量靠近小型飞行器的中心位置；(2)第一鱼线的一端与第一帆板进行固定连接，第一鱼线的另一端与第三帆板的锁紧螺栓连接；(3)通过拧紧第三帆板上的锁紧螺栓将第一帆板和第三帆板拉紧固定在小型飞行器的侧表面上；(4)第二鱼线的一端与第二帆板进行固定连接，第二鱼线的另一端与第四帆板的锁紧螺栓连接；(5)通过拧紧第四帆板上的锁紧螺栓将第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，张宏德，刘巧珍，岳梦云，刘苑伊，易航，阎小涛，李旷代，苏小峰，王之平，杨自鹏，卢頔，白冰，王芳，韩阳，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11