一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构制造技术

本发明专利技术涉及一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，包括转轴组件、轴承、接触式平面蜗卷弹簧、壳体组件、绕线轮组件、钢丝绳以及滑轮组件。在柔性太阳电池翼完全展开后，伸展机构带动上箱体继续伸展，将钢丝绳从绕线轮组件上拉出，绕线轮组件旋转、接触式平面蜗卷弹簧卷紧，弹簧扭矩通过转轴组件、绕线轮组件、钢丝绳转化为对柔性太阳电池翼的张紧力，进而保证柔性太阳电池翼具备足够的模态频率。本发明专利技术采用接触式平面蜗卷弹簧为展开的柔性太阳电池翼提供张紧力，具备结构简单、运动可靠、工作寿命长、张紧力可调以及质量轻等有益效果，可应用于长期在轨工作的柔性太阳电池翼。于长期在轨工作的柔性太阳电池翼。于长期在轨工作的柔性太阳电池翼。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构


[0001]本专利技术涉及一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，能够为展开的柔性太阳电池翼提供张紧力，涉及空间飞行器


技术介绍

[0002]目前，我国空间飞行器上使用的太阳电池翼均为刚性或半刚性太阳电池翼，由于收拢包络大、展开面积受限，无法满足大功率空间飞行器的需求。随着航天技术的不断发展，收拢包络小、输出功率大的柔性太阳电池翼成为未来大功率太阳电池翼的发展趋势。
[0003]柔性太阳电池翼展开后，需要张紧机构为其提供张紧力，进而保证柔性太阳电池翼具备足够的模态频率。长期在轨工作的柔性太阳电池翼，会经历高低温交变、变轨以及对接等复杂的环境工况，张紧机构在上述环境工况下应具备长期稳定的工作性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，具备结构简单、运动可靠、工作寿命长、张紧力可调以及质量轻等有益效果，可应用于长期在轨工作的柔性太阳电池翼。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，该张紧机构包括转轴组件、轴承、接触式平面蜗卷弹簧、壳体组件、绕线轮组件、钢丝绳以及滑轮组件。
[0006]壳体组件的底面安装在柔性太阳电池翼上箱体上；转轴组件通过两个轴承安装在壳体组件内，能够相对于壳体组件灵活转动；接触式平面蜗卷弹簧的内端与转轴组件中部固定连接，外端与壳体组件固定连接；绕线轮组件与转轴组件一端固定连接，转轴组件另一端与转轴组件的驱动机构连接；滑轮组件安装在壳体组件上；钢丝绳一端缠绕并固定在绕线轮组件上，另一端穿过滑轮组件、经过90
°
转向后，穿过柔性太阳电池翼上箱体与柔性基板连接固定；
[0007]在柔性太阳电池翼完全展开前，接触式平面蜗卷弹簧存在一定的预紧扭矩；在柔性太阳电池翼完全展开后，伸展机构带动上箱体继续伸展，将钢丝绳从绕线轮组件上拉出，绕线轮组件旋转、接触式平面蜗卷弹簧卷紧，弹簧扭矩通过转轴组件、绕线轮组件、钢丝绳转化为对柔性太阳电池翼的张紧力；在柔性太阳电池翼收拢过程中，伸展机构带动上箱体收缩，接触式平面蜗卷弹簧提供动力，使绕线轮组件反转并收回钢丝绳。
[0008]在轨工作时，柔性太阳电池翼长期处于展开状态，受温度变化的影响，钢丝绳在伸展机构的带动下，在小范围内持续往复伸缩；张紧机构通过接触式平面蜗卷弹簧的卷紧、松卷往复转动来适应钢丝绳的往复伸缩，进而保证柔性太阳电池翼始终具备足够的张紧力。
[0009]所述绕线轮组件与转轴组件之间采用花键连接；通过花键调节两者的相对安装角度，在不改变绕线轮组件安装角度的前提下，通过转动转轴组件调节接触式平面蜗卷弹簧的预扭角度和预紧扭矩，进而实现张紧力的调节。
[0010]所述转轴组件包括轴和卷簧内端固定件，卷簧内端固定件一端与轴固连为一体，
另一端与接触式平面蜗卷弹簧的内端固定连接。
[0011]所述轴采用抗拉强度大于600Mpa的材料制成，用以满足承载的需求。
[0012]所述卷簧内端固定件采用密度小于等于2.8g/cm3的材料制成，在满足与接触式平面蜗卷弹簧连接关系的同时，具备较低的质量。
[0013]所述绕线轮组件包括轮缘和轮盘，两者固连为一体；轮缘采用表面硬度大于等于35材料制成，用以减少绳槽磨损；轮盘采用密度小于等于2.8g/cm3材料制成，在满足结构连接关系的同时，具备较低的质量。
[0014]所述绕线轮组件，穿绳孔的轴线方向与轮盘直径方向存在一定夹角α。
[0015]所述一定夹角范围α的取值范围为20～60
°
。
[0016]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0017](1)、本专利技术采用接触式平面蜗卷弹簧为展开的柔性太阳电池翼提供张紧力，具备结构简单、运动可靠等有益效果。
[0018](2)、本专利技术中易损耗件采用疲劳寿命不小于80万次的接触式平面蜗卷弹簧和钢丝绳，具备工作寿命长的有益效果。
[0019](3)、本专利技术中绕线轮组件与转轴组件之间采用花键连接，两者的相对安装角度可调，进而实现接触式平面蜗卷弹簧的预紧力矩可调，具备张紧力可调的有益效果。
[0020](4)、本专利技术中转轴组件和绕线轮组件均采用分体式设计，对不同工作部位使用不同的材料，进而实现质量的合理分配，具备质量轻的有益效果。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例长寿命张紧机构的结构组成立体图；
[0022]图2为本专利技术实施例长寿命张紧机构的结构组成剖视图；
[0023]图3为本专利技术实施例长寿命张紧机构在柔性太阳电池翼上的安装布局示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例绕线轮组件与转轴组件之间的花键连接示意图；
[0025]图5为本专利技术实施例转轴组件的分体式设计示意图；
[0026]图6为本专利技术实施例绕线轮组件的分体式设计示意图；
[0027]图7为本专利技术实施例绕线轮组件的穿绳孔方向示意图；
[0028]图8为本专利技术实施例长寿命平面蜗卷弹簧的自由状态示意图；
[0029]图9为本专利技术实施例长寿命平面蜗卷弹簧的工作状态示意图；
[0030]图10为本专利技术实施例长寿命绳轮组件的结构组成立体图；
[0031]图11为本专利技术实施例长寿命绳轮组件的结构组成剖视图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
[0033]本专利技术旨在解决长期在轨工作的柔性太阳电池翼的张紧力施加问题，提供一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，在柔性太阳电池翼展开后为其提供张紧力，并能够承受长期交变的疲劳载荷。
[0034]本专利技术提供了一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，该张紧机构包括转轴组件1、轴承2、接触式平面蜗卷弹簧3、壳体组件4、绕线轮组件5、钢丝绳6以及滑轮组件7。
[0035]壳体组件4的底面安装在柔性太阳电池翼上箱体上；转轴组件1通过两个轴承2安装在壳体组件4内，能够相对于壳体组件4灵活转动；接触式平面蜗卷弹簧3的内端与转轴组件1中部固定连接，外端与壳体组件4固定连接；绕线轮组件5与转轴组件1一端固定连接，转轴组件1另一端与转轴组件1的驱动机构连接；滑轮组件7安装在壳体组件4上；钢丝绳6一端缠绕并固定在绕线轮组件5上，另一端穿过滑轮组件7、经过90
°
转向后，穿过柔性太阳电池翼上箱体与柔性基板连接固定。
[0036]在柔性太阳电池翼完全展开前，接触式平面蜗卷弹簧3存在一定的预紧扭矩；在柔性太阳电池翼完全展开后，伸展机构带动上箱体继续伸展，将钢丝绳6从绕线轮组件5上拉出，绕线轮组件5旋转、接触式平面蜗卷弹簧3卷紧，弹簧扭矩通过转轴组件1、绕线轮组件5、钢丝绳6转化为对柔性太阳电池翼的张紧力；在柔性太阳电池翼收拢过程中，伸展机构带动上箱体收缩，接触式平面蜗卷弹簧3提供动力，使绕线轮组件5反转并收回钢丝绳6。
[0037]在轨工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，其特征在于包括转轴组件(1)、轴承(2)、接触式平面蜗卷弹簧(3)、壳体组件(4)、绕线轮组件(5)、钢丝绳(6)以及滑轮组件(7)；壳体组件(4)的底面安装在柔性太阳电池翼上箱体上；转轴组件(1)通过两个轴承(2)安装在壳体组件(4)内，能够相对于壳体组件(4)灵活转动；接触式平面蜗卷弹簧(3)的内端与转轴组件(1)中部固定连接，外端与壳体组件(4)固定连接；绕线轮组件(5)与转轴组件(1)一端固定连接，转轴组件(1)另一端与转轴组件(1)的驱动机构连接；滑轮组件(7)安装在壳体组件(4)上；钢丝绳(6)一端缠绕并固定在绕线轮组件(5)上，另一端穿过滑轮组件(7)、经过90
°
转向后，穿过柔性太阳电池翼上箱体与柔性基板连接固定。2.根据权利要求1所述的柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，其特征在于：在柔性太阳电池翼完全展开前，接触式平面蜗卷弹簧(3)存在一定的预紧扭矩；在柔性太阳电池翼完全展开后，伸展机构带动上箱体继续伸展，将钢丝绳(6)从绕线轮组件(5)上拉出，绕线轮组件(5)旋转、接触式平面蜗卷弹簧(3)卷紧，弹簧扭矩通过转轴组件(1)、绕线轮组件(5)、钢丝绳(6)转化为对柔性太阳电池翼的张紧力；在柔性太阳电池翼收拢过程中，伸展机构带动上箱体收缩，接触式平面蜗卷弹簧(3)提供动力，使绕线轮组件(5)反转并收回钢丝绳(6)。3.根据权利要求1所述的柔性太阳电池翼用长寿命张紧机构，其特征在于：在轨工作时，柔性太阳电池翼长期处于展开状态，受温度变化的影响，钢丝绳(6)在伸展机构的带动下，在小范围内持续往复伸缩；张紧机构通过接触式平面蜗卷弹簧(3)的卷紧、松卷往复转动来适应钢丝绳(6)的往复伸缩，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佳，顾珏华，袁伟，咸奎成，程雷，王治易，张雷，付清山，姬鸣，唐杰，
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：