一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，包括中心基座、互相嵌套的多个环形折展单元、用于搭载多个环形折展单元的基底以及用于提供支撑与驱动的柔性件；环形折展单元为单自由度折纸机构，其包括若干个相同的四边形折展体，若干个封闭四边形折展体以环形阵列方式分布并同时按照折脊折谷交错排列方式设置，并且多个环形折展单元中相对应的四边形折展体在径向方向上按照折脊折谷交错排列方式设置；柔性件设置于基底的下方侧并同时连接多个环形折展单元中相对应的四边形折展体，在柔性件中设有沿径向方向的气道；本发明专利技术可根据使用需求的不同可以对应使用平面构型或曲面构型，具有多用途、灵活性强等特点。强等特点。强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置


[0001]本专利技术属于空间可折展机构
，具体涉及一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置。

技术介绍

[0002]空间可折展阵列有平面型和曲面型两种，平面型可折展阵列展开后形成大型平面，可用于太阳能电池阵或平面天线阵，曲面型可折展阵列展开后形成三维薄膜结构，可构成抛物面、球面等空间曲面，可用作反馈式天线反射面。
[0003]传统的曲面可折展机构存在结构复杂、收拢体积大、折展比固定的缺陷，已无法满足更高的应用需求；同时现有技术中的折展机构无法同时实现具有平面和曲面两种展开形态。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，可根据使用需求的不同可以对应使用平面构型或曲面构型，具有多用途、灵活性强等特点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，包括中心基座、互相嵌套的多个环形折展单元、用于搭载多个环形折展单元的基底以及用于提供支撑与驱动的柔性件；
[0006]环形折展单元为单自由度折纸机构，其包括若干个相同的四边形折展体，若干个封闭四边形折展体以环形阵列方式分布并同时按照折脊折谷交错排列方式设置，并且多个环形折展单元中相对应的四边形折展体在径向方向上按照折脊折谷交错排列方式设置；
[0007]基底为可随环形折展单元产生折展形变的柔性薄膜；
[0008]柔性件设置于基底的下方侧并同时连接多个环形折展单元中相对应的四边形折展体，在柔性件中设有沿径向方向的气道；
[0009]通过向气道内充气，柔性件在径向方向上膨胀以将多个环形折展单元推开，同时多个环形折展单元围绕中心基座进行同步展开直至处于平面展开形态，其中，多个环形折展单元处于平面展开形态时，通过向气道继续充气，柔性件的下方侧沿其轴向增长使得柔性件整体向上弯曲，使多个环形折展单元向上弯曲并处于曲面展开形态。
[0010]作为本专利技术的另一种具体实施方式，中心基座为正棱柱，中心基座的底面边长的数量与环形折展单元中的四边形折展体的数量相同。
[0011]作为本专利技术的另一种具体实施方式，多个环形折展单元采用Miura
‑
ori折纸结构进行构型。
[0012]作为本专利技术的另一种具体实施方式，柔性件的数目为两个或两个以上，两个或两个以上的柔性件间隔设置。
[0013]作为本专利技术的另一种具体实施方式，中心基座上设有进气通道，柔性件中的气道
与进气通道连通。
[0014]作为本专利技术的另一种具体实施方式，中心基座上设有环形槽，进气通道与气道通过气管连通，气管穿过环形槽并能在环形槽内滑动。
[0015]作为本专利技术的另一种具体实施方式，柔性件粘接在基底的下方侧。
[0016]作为本专利技术的另一种具体实施方式，相邻的环形折展单元之间设有用于保持环形折展单元在弯曲时不产生形变的间隙。
[0017]本专利技术具备以下有益效果：
[0018]本专利技术可以在环形平面展开的基础上进一步变形为曲面构型，根据不同使用场景有更灵活的使用方式，在同一种阵列结构上实现多种展开模式，可根据使用需求的不同可以对应使用平面构型或曲面构型，具有多用途、灵活性强等特点。
[0019]本专利技术能折叠为较小体积，节省运输空间，展开时可根据需求不同展开成大面积的平面或曲面，可应用于卫星的平面太阳能电池阵列、曲面天线或曲面反射镜等。
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
附图说明
[0021]图1是本专利技术装置实施例1的模型示意图；
[0022]图2是本专利技术装置实施例1的基底的折痕分布图；
[0023]图3是本专利技术装置实施例1的中心基座的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术装置实施例1的折叠状态示意图；
[0025]图5是本专利技术装置实施例1的展开过程示意图；
[0026]图6是本专利技术装置实施例1的处于平面展开状态的示意图；
[0027]图7是本专利技术装置实施例1的处于曲面展开状态的示意图；
[0028]图8是本专利技术装置实施例1中采用Miura
‑
ori折纸结构进行构型的示意图；
[0029]图9是本专利技术装置实施例1中“一点四线”展开运动的示意图；
[0030]图10是本专利技术装置实施例1中展开过程的二面角关系的示意图。
具体实施方式
[0031]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
[0033]实施例1
[0034]本专利技术提供了一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，如图1
‑
7所示，包括中心基座100、互相嵌套的多个环形折展单元200、用于搭载多个环形折展单元200的基底300以及用于提供支撑与驱动的柔性件400。
[0035]其中，环形折展单元200为单自由度折纸机构，其包括若干个相同的四边形折展体201，具体例如为十六个，十六个封闭四边形折展体201以环形阵列方式分布并同时按照折
脊折谷交错排列方式设置，环形折展单元200的数目例如为三个，三个环形折展单元200中相对应的四边形折展体201在径向方向上按照折脊折谷交错排列方式设置。
[0036]进一步的，中心基座100具体为正棱柱，例如为十六棱柱，中心基座100的底面边长的数量与环形折展单元200中的四边形折展体201的数量相同，例如图3所示。
[0037]具体的，基底300为可随环形折展单元200产生折展形变的柔性薄膜；
[0038]柔性件400设置于基底300的下方侧并同时连接多个环形折展单元200中相对应的四边形折展体201，即径向方向上三个环形折展单元200中的相对应的四边形折展体201共用一个柔性件400，优选的，柔性件400粘接在基底300的下方侧。
[0039]在柔性件400中设有沿径向方向的气道401。
[0040]其中，在折叠状态下的在三个环形折展单元200呈Z字形折叠。
[0041]通过向气道401内充气，柔性件400在径向方向上膨胀以将多个环形折展单元200推开，同时多个环形折展单元200围绕中心基座100进行同步展开直至处于平面展开形态，如图6所示，在此时，停止对气道401进行充气，维持气道401内部的压强，则此时气道401可作为环形折展单元200的支撑机构，从而维持平面构型。
[0042]其中，多个环形折展单元200处于平面展开形态时，通过向气道401继续充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，其特征在于，包括中心基座、互相嵌套的多个环形折展单元、用于搭载多个所述环形折展单元的基底以及用于提供支撑与驱动的柔性件；所述环形折展单元为单自由度折纸机构，其包括若干个相同的四边形折展体，若干个所述封闭四边形折展体以环形阵列方式分布并同时按照折脊折谷交错排列方式设置，并且多个所述环形折展单元中相对应的所述四边形折展体在径向方向上按照折脊折谷交错排列方式设置；所述基底为可随所述环形折展单元产生折展形变的柔性薄膜；所述柔性件设置于所述基底的下方侧并同时连接多个所述环形折展单元中相对应的所述四边形折展体，在所述柔性件中设有沿径向方向的气道；通过向所述气道内充气，所述柔性件在径向方向上膨胀以将多个所述环形折展单元推开，同时多个所述环形折展单元围绕所述中心基座进行同步展开直至处于平面展开形态，其中，多个所述环形折展单元处于平面展开形态时，通过向所述气道继续充气，所述柔性件的下方侧沿其轴向增长使得所述柔性件整体向上弯曲，使多个所述环形折展单元向上弯曲并处于曲面展开形态。2.如权利要求1所述的具有平面和曲面两种展开形态的空间可折展阵列装置，其特征在于，所述中心基座为正棱柱，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海林，邬金杉，王森，李兵，刘荣强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：