一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼制造技术

本发明专利技术公开了一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，包括：抬升机构、伸展机构、两个柔性太阳电池阵、压紧释放装置和箱体展开锁定机构；伸展机构顶部两端分别连接两个柔性太阳电池阵，底部与抬升机构连接；初始状态时，两个柔性太阳电池阵关于伸展机构对称；伸展机构和柔性太阳电池阵上分别设置有多个压紧点，压紧释放装置设置在相应的压紧点位置处，实现对伸展机构和柔性太阳电池阵的压紧；伸展机构顶部两端与第一柔性太阳电池阵和第二柔性太阳电池阵的连接位置处设置有箱体展开锁定机构，用于将柔性太阳电池阵向两侧展开到位并锁定。本发明专利技术具有收拢包络小、展开面积大、展开构型稳定的优点，适用于大功率航天器平台。

A large area flexible solar cell wing with two side array supported by an extension mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼
本专利技术属于航天
，尤其涉及一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼。
技术介绍
随着我国航天技术发展，航天器对功率需求日益剧增。如通信卫星、电子侦察卫星等对发电功率需求超过了10kW，大型天基雷达卫星、深空探测电推进卫星对电能的需求高达40kW，我国未来空间站功率需求甚至达到了百千瓦量级。以未来某型号空间站为例，该某型号空间站的三个舱(核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ)需配合多套太阳电池翼共同使用，多套太阳电池翼作为空间站发电装置，以支撑空间站的正常运行。目前，国内外现多采用刚性、半刚性的传统太阳电池翼。然而，传统太阳电池翼受制于收拢布局、展开方式、展开基频等约束条件，其展开面积和发电功率受到极大限制，很难在保证足够大展开面积的同时满足收拢包络要求和承载要求，存在收拢包络大、重量重、功率低等问题。相对而言，柔性太阳电池翼具有高功率质量比和高功率体积比的技术优势，将成为大功率飞行器的优选方案之一。目前国内柔性太阳电池翼还未有在轨工程应用的先例。国际空间站采用了8个柔性太阳电池翼作为发电装置，使用四边形盘绕式伸展机构支撑双边柔性阵构型，太阳翼通过航天飞机运送至国际空间站，并通过航天员出舱进行组建和展开。日本ADEOS-II和HIMAT卫星采用了单边阵的柔性太阳电池翼构型，受限于收拢状态包络，展开后宽度方向的利用率不足，若要实现大面积展开则需要采用更长的伸展机构，动力学特征和承载能力较差。综上，随着空间科学技术的飞速发展，各种大功率的科研设备对航天器平台的功率提出了更高、更大的需求，传统的刚性、半刚性太阳翼很难在保证大功率的情况下满足高刚度、轻质量、高收纳比等复杂使用要求，而传统的柔性太阳电池翼非全自动展开或者展开面积和刚度受限。因此，必须采用一种新型机械结构的柔性太阳电池翼。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，具有收拢包络小、展开面积大、展开构型稳定、功率质量比高的优点，适用于大功率航天器平台。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，包括：抬升机构、伸展机构、柔性太阳电池阵、压紧释放装置和箱体展开锁定机构；其中，柔性太阳电池阵，包括：第一柔性太阳电池阵和第二柔性太阳电池阵；伸展机构顶部两端分别连接第一柔性太阳电池阵和第二柔性太阳电池阵，底部与抬升机构连接；初始状态时，第一柔性太阳电池阵、第二柔性太阳电池阵、伸展机构之间平行，且第一柔性太阳电池阵和第二柔性太阳电池阵关于伸展机构对称；伸展机构和柔性太阳电池阵上分别设置有多个压紧点，压紧释放装置设置在相应的压紧点位置处，通过在压紧点处施加压紧力，实现对伸展机构和柔性太阳电池阵的压紧；伸展机构顶部两端与第一柔性太阳电池阵和第二柔性太阳电池阵的连接位置处设置有箱体展开锁定机构，用于将柔性太阳电池阵向两侧展开到位并锁定。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，抬升机构，包括：固定关节、转动关节、抬升机构驱动组件和锁定组件；固定关节与转动关节同轴设计，采用轴承连接，构成转动副；转动关节相对固定关节转动，进而带动大面积柔性太阳电池翼的整体转动，将大面积柔性太阳电池翼变位至与舱体垂直状态；抬升机构驱动组件与转动关节连接，为转动关节的转动提供驱动力矩；锁定组件与转动关节连接，在转动关节至设定位置处时，实现对转动关节的锁止。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，锁定组件，包括：锁定销、滑道和锁定孔；锁定销位于滑道内，可在滑道内滑动；在转动关节至设定位置处时，锁定销插入锁定孔内，实现转动关节的锁止。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，伸展机构，包括：伸展臂、收藏筒和伸展机构驱动组件；伸展机构驱动组件设置在收藏筒外侧，伸展机构驱动组件输出力矩，将伸展臂从收藏筒中一维有序展开并锁定，伸展机构驱动组件反向转动，将伸展臂收拢至收藏筒中。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，柔性太阳电池阵，包括：上箱体、下箱体、约束释放机构、张紧机构、导向机构和电池板；上箱体和下箱体平行设置，在收拢状态下，电池板收纳在上箱体和下箱体之间；约束释放机构一端安装在上箱体上，另一端安装在下箱体上；其中，在收拢状态下，约束释放机构锁紧，将上箱体和下箱体压紧，进而将整个电池板压紧；在入轨后，约束释放机构解锁释放，解除对上箱体和下箱体的约束，进而解除整个电池板的约束；张紧机构安装在上箱体上，当电池板全部展开后，张紧机构对电池板施加张紧力，确保柔性太阳电池阵的在轨刚度；导向机构安装在下箱体上，导向机构的导向绳贯穿于整个电池板，以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，电池板，包括：柔性基板、琴铰、电池电路和柔性电缆；多个柔性基板通过琴铰串联啮合，两个相邻柔性基板以琴铰为中心轴旋转实现展开和收拢；电池电路和柔性电缆均布在柔性基板的正面。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，张紧机构，包括：张紧机构卷簧组件、张紧机构绕线轮和张紧绳；张紧机构卷簧组件安装在上箱体外侧，并与张紧机构绕线轮同轴布置；张紧绳与电池板共面，张紧绳的一端与柔性基板连接，另一端固定在张紧机构绕线轮上。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，导向机构，包括：导向机构卷簧组件、导向机构绕线轮和导向绳；导向机构卷簧组件安装在下箱体外侧，并与导向机构绕线轮同轴布置；导向绳布置在柔性基板的背面，导向绳一端与上箱体连接，另一端固定在导向机构绕线轮上。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，箱体展开锁定机构，包括：上箱体展开锁定机构和下箱体展开锁定机构；上箱体展开锁定机构一端与伸展臂的顶部连接，另一端与上箱体连接；下箱体展开锁定机构一端与收藏筒连接，另一端与下箱体连接；两个下箱体展开锁定机构分别设置在伸展机构两侧；每个下箱体展开锁定机构两侧分别设置一个上箱体展开锁定机构；其中，各下箱体展开锁定机构的旋转轴与对应的左右两侧的上箱体展开锁定机构的旋转轴同轴设置，在下箱体展开锁定机构展开时，上箱体展开锁定机构跟随展开进而锁定。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，上箱体展开锁定机构，包括：公铰链、母铰链、转动轴和锁定杆；公铰链和母铰链通过转动轴形成转动副，具有转动展收的功能；公铰链与上箱体连接，母铰链与伸展臂连接；展开到位后，锁定杆锁定。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，下箱体展开锁定机构，包括：固定端、转动端、驱动传动组件和锁定机构；驱动传动组件提供驱动力矩，使转动端绕固定端旋转运动；锁定机构在转动端旋转运动至设定位置后，实现对转动端的锁止。在上述伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼中，压紧释放装置，包括：依次连接的火工装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，包括：抬升机构(1)、伸展机构(2)、柔性太阳电池阵、压紧释放装置(5)和箱体展开锁定机构；其中，柔性太阳电池阵，包括：第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)；/n伸展机构(2)顶部两端分别连接第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)，底部与抬升机构(1)连接；初始状态时，第一柔性太阳电池阵(3)、第二柔性太阳电池阵(4)、伸展机构(2)之间平行，且第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)关于伸展机构(2)对称；/n伸展机构(2)和柔性太阳电池阵上分别设置有多个压紧点，压紧释放装置(5)设置在相应的压紧点位置处，通过在压紧点处施加压紧力，实现对伸展机构(2)和柔性太阳电池阵的压紧；/n伸展机构(2)顶部两端与第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)的连接位置处设置有箱体展开锁定机构，用于将柔性太阳电池阵向两侧展开到位并锁定。/n

【技术特征摘要】
1.一种伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，包括：抬升机构(1)、伸展机构(2)、柔性太阳电池阵、压紧释放装置(5)和箱体展开锁定机构；其中，柔性太阳电池阵，包括：第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)；
伸展机构(2)顶部两端分别连接第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)，底部与抬升机构(1)连接；初始状态时，第一柔性太阳电池阵(3)、第二柔性太阳电池阵(4)、伸展机构(2)之间平行，且第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)关于伸展机构(2)对称；
伸展机构(2)和柔性太阳电池阵上分别设置有多个压紧点，压紧释放装置(5)设置在相应的压紧点位置处，通过在压紧点处施加压紧力，实现对伸展机构(2)和柔性太阳电池阵的压紧；
伸展机构(2)顶部两端与第一柔性太阳电池阵(3)和第二柔性太阳电池阵(4)的连接位置处设置有箱体展开锁定机构，用于将柔性太阳电池阵向两侧展开到位并锁定。


2.根据权利要求1所述的伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，抬升机构(1)，包括：固定关节(11)、转动关节(12)、抬升机构驱动组件(13)和锁定组件(14)；
固定关节(11)与转动关节(12)同轴设计，采用轴承连接，构成转动副；转动关节(12)相对固定关节(11)转动，进而带动大面积柔性太阳电池翼的整体转动，将大面积柔性太阳电池翼变位至与舱体垂直状态；抬升机构驱动组件(13)与转动关节(12)连接，为转动关节(12)的转动提供驱动力矩；锁定组件(14)与转动关节(12)连接，在转动关节(12)至设定位置处时，实现对转动关节(12)的锁止。


3.根据权利要求2所述的伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，锁定组件(14)，包括：锁定销(141)、滑道(142)和锁定孔(143)；
锁定销(141)位于滑道(142)内，可在滑道(142)内滑动；在转动关节(12)至设定位置处时，锁定销(141)插入锁定孔(143)内，实现转动关节(12)的锁止。


4.根据权利要求1所述的伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，伸展机构(2)，包括：伸展臂(21)、收藏筒(22)和伸展机构驱动组件(23)；
伸展机构驱动组件(23)设置在收藏筒(22)外侧，伸展机构驱动组件(23)输出力矩，将伸展臂(21)从收藏筒(22)中一维有序展开并锁定，伸展机构驱动组件(23)反向转动，将伸展臂(21)收拢至收藏筒(22)中。


5.根据权利要求4所述的伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，柔性太阳电池阵，包括：上箱体(31)、下箱体(32)、约束释放机构(33)、张紧机构(34)、导向机构(35)和电池板(36)；
上箱体(31)和下箱体(32)平行设置，在收拢状态下，电池板(36)收纳在上箱体(31)和下箱体(32)之间；
约束释放机构(33)一端安装在上箱体(31)上，另一端安装在下箱体(32)上；其中，在收拢状态下，约束释放机构(33)锁紧，将上箱体(31)和下箱体(32)压紧，进而将整个电池板(36)压紧；在入轨后，约束释放机构(33)解锁释放，解除对上箱体(31)和下箱体(32)的约束，进而解除整个电池板(36)的约束；
张紧机构(34)安装在上箱体(31)上，当电池板(36)全部展开后，张紧机构(34)对电池板(36)施加张紧力，确保柔性太阳电池阵的在轨刚度；
导向机构(35)安装在下箱体(32)上，导向机构(35)的导向绳贯穿于整个电池板(36)，以保证柔性太阳电池阵展收过程的平稳性。


6.根据权利要求5所述的伸展机构支撑双边阵的大面积柔性太阳电池翼，其特征在于，电池板(36)，包括：柔性基板(361)、琴铰(362)、电池电路(363)和柔性电缆(364)；
多个柔性基板(361)通过琴铰(362)串联啮合，两个相邻柔性基板(361)以琴铰(362)为中心轴旋转实现展开和收拢；电池电路(363)和柔性电缆(364)均布在柔性基板(361)的正面。


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：何文松，罗斌，施飞舟，王治易，咸奎成，程雷，崔琦峰，张雷，马季军，付清山，倪啸枫，霍杰，彭志龙，许文彬，殷爱平，宋佳，蒋秋香，王威，袁伟，郑宗勇，汤亮，顾珏华，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31