一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，包括承重支架，通过悬吊装置悬吊在承重支架的正下方的由自锁铰链连接的可展帆板，固定在承重支架的侧面的为可展帆板的折叠运动提供动力来源的电机驱动模块，装在可展帆板间以传递帆板间同步折展运动的同步带轮机构，固定在承重支架的前后两面安装有为可展帆板提供热环境的热环境模拟装置。本发明专利技术能够模拟航天器可展结构的展开及锁定过程，并能够模拟太空微重力、热辐射情况下板面的变形，对可展结构的动力学特性进行测试，对航天器可展结构的设计和在轨运行性能具有非常重要的意义。

A Thermal Environment Simulated Suspension Experimental Device for Spacecraft Plate Deployable Structures

The invention discloses an experimental device for simulating thermal environment suspension of planar deployable structure of spacecraft, which includes a load-bearing bracket, a self-locking hinge-connected deployable sailboard suspended under the load-bearing bracket by a suspension device, a motor driving module fixed on the side of the load-bearing bracket to provide power source for the folding movement of the deployable sailboard, and installed between the deployable sailboards to transfer synchronization between the sailboards. The folding synchronous pulley mechanism is fixed on the front and back sides of the load-bearing bracket and installed with a thermal environment simulator to provide thermal environment for the deployable sailboard. The invention can simulate the deployment and locking process of the deployable structure of the spacecraft, and can simulate the deformation of the plate surface under the conditions of space microgravity and thermal radiation, test the dynamic characteristics of the deployable structure, and has very important significance for the design of the deployable structure of the spacecraft and its on-orbit operation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置
本专利技术涉及模拟悬吊实验装置
，特别是涉及一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置。
技术介绍
空间可展结构目前广泛使用在航天器上，其中太阳电池阵是航天器的主要能量供给源。由于太阳电池阵所处的空间真空、微重力、热辐射等环境极端恶劣，过高或过低温度可能引起太阳电池板的光电转化效率降低，过大的热变形可能引起电池板的开胶和脱落，甚至使电池阵框架的发生断裂，从而导致整个航天器的电能供给不足。此外，由于航天器在轨运行期间要周期性地飞经日照区和阴影区，它接收到的外热流和热辐射情况会随着轨道位置变化而不断变化(即冷热交变的空间热环境)，这将产生随时间变化的振荡温度场，当结构的热特性和弹性性能随温度场变化时，由于构件柔性和连接铰链间隙的原因，往往会引起结构发生热变形和热-结构耦合振动，可能导致整个航天器不能正常工作或需要经常调整姿态，减少了航天器寿命，也可能使星上仪器设备精度降低或不能稳定工作，甚至导致整个航天器工作任务的失败。因此，充分认识太阳电池阵在展开和锁定过程中的动力学特性，并模拟其在空间高温和低温热环境下可能产生的热变形，对于太阳电池阵的结构设计和在轨运行性能具有非常重要的意义。目前，已有许多国内外研究学者对航天器可展结构的地面模拟实验进行了相关研究，对于复杂的航天可展结构，地面模拟实验存在一系列的问题。首先，已有的地面模拟实验较难保证可展结构的展开及收拢过程具有同步性，部分可展结构的设计过于复杂，质量及尺寸过大，展开运动可靠性较差。其次，悬吊装置无法实现预期的功能，不能平衡可展结构的重力，无法模拟太空中的微重力环境。更进一步，对于连接可展结构的铰链，仅仅能够实现初步的折叠，并不能实现折展后的自锁以及不同间隙情况的模拟实验。最后，在地面模拟实验中很少会考虑太空中的昼夜温差，没有提供相应的热环境模拟装置模拟太空中的太阳热辐射情况下的热环境，不能精确的模拟太空中的实际情况。因此，更贴切的模拟太空中微重力和热辐射环境，并在地面实验中对航天器可展结构进行更详细的折展过程测试折展性能的对比实验，对指导航天器可展结构的设计具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，包括承重支架以及通过悬吊装置悬吊在承重支架下方的由自锁铰链连接的可展帆板，在所述承重支架的侧面安装有电机驱动模块以通过可展帆板连接的同步带轮机构控制所述可展帆板实现展开与折叠操作的同步性，在所述承重支架的前后两面有为可展帆板提供热环境的热环境模拟装置。所述悬吊装置包括安装在承重支架的悬吊槽钢下方的滑动导轨，与滑动导轨配合的移动滑块，安装在移动滑块下方的悬吊钢丝；在悬吊钢丝两端分别有悬吊配重和拉力传感器；所述拉力传感器的上部和下部分别连接长度调节器；所述悬吊V形挂钩与下部的长度调节器连接。所述可展帆板包括三个通过自锁铰链连接的太阳能帆板形成的帆板体，所述帆板体的一端通过自锁铰链铰接连接有连接架，所述连接架通过自锁铰链与L形固定板铰接连接；所述L形固定板的一端与固定在承重支架的侧面上的模拟墙固定，所述帆板体的侧面安装同步带轮机构。所述电机驱动模块包括电机，所述电机固定在所述模拟墙外侧；所述电机通过电机联轴器连接电机同步带轮机构，所述电机同步带轮机构包括与电机联轴器连接的电机同步带轮、与L形固定板与连接架之间的自锁铰链同轴心安装的电机同步带轮以及配合的同步带。所述同步带轮机构包括同步带轮及连接的传送V形带，所述同步带轮机构为三组，第一组同步带轮机构的两个同步带轮分别与L形固定板与连接架之间的自锁铰链和连接架与第一帆板之间的自锁铰连同轴布置；第二组同步带轮机构的两个同步带轮分别与连接架与第一号帆板之间的自锁铰链和第一号帆板与第二号帆板之间的自锁铰链同轴布置；第三组同步带轮机构的两个同步带轮分别与第一号帆板与第二号帆板之间的自锁铰链和第二号帆板与第三帆板之间的自锁铰链同轴布置。所述自锁铰链包括通过铰链销轴连接在一起的母铰链和公铰链，在铰链销轴上安装变间隙套筒；所述公铰链上开有螺纹孔，卡槽销轴与卡槽端盖通过螺钉安装到公铰链螺纹孔上；所述母铰链上开有通孔，所述卡槽销轴通过螺母安装到母铰链上；涡卷弹簧通过弹簧端盖销轴安装到弹簧端盖上；所述涡卷弹簧通过所述弹簧端盖安装到所述母铰链通孔上。所述热环境模拟装置包括热辐射灯和固定所述热辐射灯的固定支架，所述固定支架通过螺栓安装到所述承重支架正面和背面；所述热辐射灯通过螺栓安装在固定支架上。本专利技术能够模拟航天器可展结构的展开及锁定过程，并能够模拟太空微重力、热辐射情况下板面的变形，对可展结构的动力学特性进行测试，对航天器可展结构的设计和在轨运行性能具有非常重要的意。附图说明图1是本专利技术的航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置的立体示意图。图2是本专利技术的航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置的俯视图。图3是本专利技术的航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置的正视图。图4是本专利技术的微重力悬吊装置示意图。图5是本专利技术的可展帆板的结构示意图。图6是本专利技术的电机驱动模块的示意图。图7是本专利技术的自锁铰链的示意图。图8是本专利技术的自锁铰链爆炸视图。附图标记：1-承重支架，2-悬吊装置，3-可展帆板，4-电机驱动模块，5-同步带轮机构，6-自锁铰链，7-热环境模拟装置；1-1支撑方钢，1-2悬吊槽钢，1-3调平垫铁；2-1滑动导轨，2-2移动滑块，2-3悬吊钢丝，2-4悬吊配重，2-5拉力传感器，2-6长度调节器，2-7悬吊V形挂钩；3-1L形固定板，3-2连接架，3-3太阳能帆板，3-4同步带轮连接角钢，3-5模拟墙，3-6固定端盖；4-1电机，4-2电机联轴器，4-3电机同步小带轮，4-4电机固定角钢，4-5电机同步大带轮，4-6电机大带轮滚子轴承，4-7同步带；5-1同步带轮，5-2固定销轴，5-3传送V形带；6-1母铰链，6-2弹簧端盖销轴，6-3铰链销轴，6-4变间隙套筒，6-5公铰链，6-6卡槽销轴，6-7卡槽端盖，6-8涡卷弹簧，6-9弹簧端盖；7-1热辐射灯，7-2固定支架。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术的航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，包括：承重支架1，悬吊装置2，可展帆板3，电机驱动模块，4同步带轮机构5，自锁铰链6，热环境模拟装置7，本实施例中，悬吊装置2安装在承重支架1的正下方，可展帆板3安装在悬吊装置2的正下方，电机驱动模块4安装在承重支架1的侧面，同步带轮机构5和自锁铰链6分别布置在可展帆板3的帆板之间，热环境模拟装置7安装在承重支架1的前后两面。如图3所示，承重支架1包括支撑方钢1-1，调平垫铁1-2，悬吊槽钢1-3。支撑方钢1-1支撑起整个模拟试验台的重量；悬吊槽钢1-3固定在顶部支撑方钢1-1的下方，用来安装悬吊装置；调平垫铁1-2安放在纵向支撑方钢与顶部方钢之间，为悬吊装置提供平整的工作平面。其中，支撑方钢1-1选用方钢，调平垫铁1-2选用细牙螺纹调平垫铁，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，其特征在于，包括承重支架以及通过悬吊装置悬吊在承重支架下方的由自锁铰链连接的可展帆板，在所述承重支架的侧面安装有电机驱动模块以通过可展帆板连接的同步带轮机构控制所述可展帆板实现展开与折叠操作的同步性，在所述承重支架的前后两面有为可展帆板提供热环境的热环境模拟装置。

【技术特征摘要】
1.一种航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，其特征在于，包括承重支架以及通过悬吊装置悬吊在承重支架下方的由自锁铰链连接的可展帆板，在所述承重支架的侧面安装有电机驱动模块以通过可展帆板连接的同步带轮机构控制所述可展帆板实现展开与折叠操作的同步性，在所述承重支架的前后两面有为可展帆板提供热环境的热环境模拟装置。2.根据权利要求1所述航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，其特征在于，所述悬吊装置包括安装在承重支架的悬吊槽钢下方的滑动导轨，与滑动导轨配合的移动滑块，安装在移动滑块下方的悬吊钢丝；在悬吊钢丝两端分别有悬吊配重和拉力传感器；所述拉力传感器的上部和下部分别连接长度调节器；所述悬吊V形挂钩与下部的长度调节器连接。3.根据权利要求1所述航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，其特征在于，所述可展帆板包括三个通过自锁铰链连接的太阳能帆板形成的帆板体，所述帆板体的一端通过自锁铰链铰接连接有连接架，所述连接架通过自锁铰链与L形固定板铰接连接；所述L形固定板的一端与固定在承重支架的侧面上的模拟墙固定，所述帆板体的侧面安装同步带轮机构。4.根据权利要求3所述航天器板状可展结构热环境模拟悬吊实验装置，其特征在于，所述电机驱动模块包括电机，所述电机固定在所述模拟墙外侧；所述电机通过电机联轴器连接电机同步带轮机构，所述电机同步带轮机构包括与电机联轴器连接的电机同步带轮、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君兰，王成，张大卫，蔡玉虎，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12