一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构制造技术

本实用新型专利技术涉及空间技术领域，具体来说是一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，包括支撑组件及折叠组件，多个支撑组件呈平行设置，每两个支撑组件通过各顶点之间固定的折叠组件实现相互连接，所述的折叠组件为带有弹性铰链的杆状构件，通过弹性铰链的弹性力带动折叠组件相对支撑组件在垂直方向运动，实现空间支撑结构的折叠或展开，结构简单，大大简化了可展开支撑机构的复杂程度，增加了展开机构的重复展开精度及可靠性，具有较大的收展比,在全折叠状态时只占用很小的空间，各部件之间无机械间隙，重复展开精度高，到位精度高，刚度强，能达到空间支撑机构的支撑要求。

An elastic free hinged deployable space support structure driven by elastic hinge

The utility model relates to the field of space technology, in particular an elastic hinge driven unexpanded space deployable space support structure, including a support component and a folding component. A plurality of support components are arranged in parallel, each two support components are connected to each other through a fixed folding group between the vertexes, and the folded group described. The piece is a rod shaped member with an elastic hinge. Through elastic force of the elastic hinge, the folding component moves in the vertical direction, realizing the folding or unfolding of the space support structure. The structure is simple, which greatly simplifies the complexity of the deployable support mechanism, and increases the accuracy and reliability of the repeated expansion of the unfolding mechanism. In the full folding state, it takes only a very small space when it is fully folded. There is no mechanical gap between the components. The precision is high, the precision is high, and the stiffness is strong. It can meet the support requirements of the space support mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构
本技术涉及空间
，具体来说是一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构。
技术介绍
随着空间技术的不断发展，空间通信、气象监测、载人航天等相关行业也发展迅猛，空间通信、检测等设备在空间中需要支撑结构，为其提供可靠支撑，因此，对大尺寸、高刚度、高稳定性的可展开的空间支撑机构有着非常迫切的需求。可展开空间支撑机构在航天领域的主要作用是实现太阳能帆板、通信天线、天基雷达、太空望远镜等设备的展开和支撑，尺寸通常非常大，其长度通常能达到数十米，这就要求可展开空间支撑机构具有一定的刚度和可折叠展开的功能，当航天设备处于地面或者发射阶段时，支撑机构保持折叠状态占用很小的空间，而当航天设备进入空间轨道之后，支撑机构实现自我展开，为太阳能帆板、通信天线、雷达、太空望远镜等提供可靠支撑。可展开空间支撑机构，迄今为止已经有多种多样的机构形式，其中铰接式空间支撑机构具有高刚度、高承载能力、较高可靠性的特点，但现有的铰接式空间支撑机构，由于机械铰链的存在其难免存在机械间隙，在空间展开过程中可能会出现展开精度过低的问题，尤其在重复展开多次之后，其展开精度和到位精度都难以得到保证。因此，需要一种可以实现在折叠后占用很小空间，又能够通过自动展开获得高刚度、高可靠性、高收展比、高重复展开精度的直线支撑机构。
技术实现思路
本技术针对机械间隙、重复展开精度和到位精度不足等问题，提供一种构型简单、收展比大的弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑机构，从而有效提高空间支撑机构的展开精度和到位精度，实现方便、可重复折叠或展开的空间支撑结构。为了解决上述技术问题，本技术采用了如下的技术方案：一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，包括支撑组件及折叠组件，所述的支撑组件为平面框架结构，多个支撑组件呈平行设置，每两个支撑组件通过各顶点之间固定的折叠组件实现相互连接，所述的折叠组件为带有弹性铰链的杆状构件，折叠组件的两端分别连接两侧支撑组件的顶点，并与支撑组件的所在平面保持垂直，通过弹性铰链的弹性力带动折叠组件相对支撑组件在垂直方向运动，实现空间支撑结构的折叠或展开。在本技术的一些具体实施方式中，支撑组件包括边框，边框的端部两两依次相连，构成平面框架结构，在平面框架结构的顶点处的两侧分别设置有与折叠组件相配合连接的凸台。在本技术的一些具体实施方式中，平面框架结构的各顶点处固定的折叠组件沿支撑组件的边框所在平面折叠或展开。在本技术的一些具体实施方式中，折叠组件在折叠后的长度小于边框的长度。在本技术的一些具体实施方式中，折叠组件包括连接管件、第一弹性铰链及第二弹性铰链，所述的第一弹性铰链的两端分别固定有连接管件，在两连接管件的另一端分别连接有第二弹性铰链。在本技术的一些具体实施方式中，折叠组件处于全折叠状态时，第一弹性铰链折叠180°，第二弹性铰链折叠90°，两连接管件相贴合，以使连接管件、第一弹性铰链及第二弹性铰链处在同一折叠平面上。在本技术的一些具体实施方式中，所述的第一弹性铰链和第二弹性铰链为圆柱形的复合材料管件或弹性金属管件。在本技术的一些具体实施方式中，沿同一轴线在所述第一弹性铰链和第二弹性铰链的中部分别设有呈双圆头矩形的镂空部。在本技术的一些具体实施方式中，平面框架结构为三角形或四边形。在本技术的一些具体实施方式中，在所述支撑组件的顶点外缘设置有垂直支撑组件所在平面的支撑脚，支撑脚的末端带有限位卡槽。本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本空间支撑结构通过多组支撑组件及折叠组件组装构成，利用弹性铰链使空间支撑结构能折叠或自动展开，结构简单，大大简化了可展开支撑机构的复杂程度，增加了展开机构的重复展开精度及可靠性，不需要添加额外的动力来实现展开的过程；具有较大的收展比,在全折叠状态时只占用很小的空间；各部件之间无机械间隙，重复展开精度高，到位精度高；本装置在展开后有较强的刚度，能达到空间支撑机构的支撑要求。附图说明图1是本技术中折叠组件的结构示意图；图2是本技术中折叠组件折叠后的状态示意图；图3是本技术中支撑组件的结构示意图；图4是本技术中支撑组件的局部结构示意图；图5是本技术实施例1中空间支撑结构的全展开状态示意图；图6是本技术实施例1中空间支撑结构的全折叠状态示意图；图7是本技术实施例2中空间支撑结构的全展开状态示意图；图8是本技术实施例2中空间支撑结构的全折叠状态示意图；符号说明：1.支撑组件2.折叠组件1-1.边框1-2.凸台1-3.支撑脚1-4.限位卡槽2-1.连接管件2-2.第一弹性铰链2-3.第二弹性铰链2-4.镂空部。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。本技术依靠弹性铰链折叠后弹性形变储存的弹性势能来驱动支撑组件和支撑组件的展开，实现在一定长度要求下的可重复折叠展开的空间支撑机构，结构简单，大大简化了可展开支撑机构的复杂程度，增加了展开机构的重复展开精度及可靠性，可广泛用于卫星、空间站和空间探测器等直线支撑机构上。无间隙可展开空间支撑结构，包括支撑组件1及折叠组件2，支撑组件1为平面框架结构，多个支撑组件1呈平行设置，每两个支撑组件1通过各顶点之间固定的折叠组件2实现相互连接，通过折叠组件2中的弹性铰链的弹性力，带动折叠组件2相对支撑组件1在垂直方向运动，实现空间支撑结构的折叠或展开。参见图1，为本技术中的折叠组件的结构示意图，折叠组件2为带有弹性铰链的杆状构件，包括连接管件2-1、第一弹性铰链2-2及第二弹性铰链2-3，第一弹性铰链2-2的两端分别固定有连接管件，在两连接管件2-1的另一端分别连接有第二弹性铰链2-3。通过使用第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3避免出现机械铰链的机械间隙，提高了折叠展开的展开精度和到位精度。折叠组件2的两端(即第二弹性铰链2-3)分别连接两侧支撑组件1的顶点，并与支撑组件1的所在平面保持垂直，折叠组件2沿支撑组件1的边框所在平面折叠或展开，图1所示的即为折叠组件2展开的示意图。第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3可选用圆柱形的复合材料管件或弹性金属管件，使第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3在弯折时能产生弹性势能，沿同一轴线在第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3的中部分别设有呈双圆头矩形的镂空部2-4，依靠镂空部2-4两侧剩下的复合材料的弹性来达到第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3的弯折展开功能，因弯折所产生的弹性势能储存于两侧变形的复合材料内，当约束放开时，能实现第一弹性铰链2-2和第二弹性铰链2-3的复原，从而实现支撑机构折叠与展开过程中的铰链功能。连接管件2-1则可选用碳纤维，以增加整体结构的牢固程度。当折叠组件2处于如图2所示的全折叠状态时，第一弹性铰链2-2折叠180°，第二弹性铰链2-3折叠90°，两连接管件2-1相贴合，以使连接管件2-1、第一弹性铰链2-2及第二弹性铰链2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，包括支撑组件及折叠组件，所述的支撑组件为平面框架结构，多个支撑组件呈平行设置，每两个支撑组件通过各顶点之间固定的折叠组件实现相互连接，所述的折叠组件为带有弹性铰链的杆状构件，折叠组件的两端分别连接两侧支撑组件的顶点，并与支撑组件的所在平面保持垂直，通过弹性铰链的弹性力带动折叠组件相对支撑组件在垂直方向运动，实现空间支撑结构的折叠或展开。

【技术特征摘要】
1.一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，包括支撑组件及折叠组件，所述的支撑组件为平面框架结构，多个支撑组件呈平行设置，每两个支撑组件通过各顶点之间固定的折叠组件实现相互连接，所述的折叠组件为带有弹性铰链的杆状构件，折叠组件的两端分别连接两侧支撑组件的顶点，并与支撑组件的所在平面保持垂直，通过弹性铰链的弹性力带动折叠组件相对支撑组件在垂直方向运动，实现空间支撑结构的折叠或展开。2.根据权利要求1所述的一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，支撑组件包括边框，边框的端部两两依次相连，构成平面框架结构，在平面框架结构的顶点处的两侧分别设置有与折叠组件相配合连接的凸台。3.根据权利要求2所述的一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，平面框架结构的各顶点处固定的折叠组件沿支撑组件的边框所在平面折叠或展开。4.根据权利要求3所述的一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，折叠组件在折叠后的长度小于边框的长度。5.根据权利要求1所述的一种弹性铰链驱动的无间隙可展开空间支撑结构，其特征在于，折...

【专利技术属性】
技术研发人员：史航，王超，刘大利，解杨敏，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，上海大学，
类型：新型
国别省市：上海,31