一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置，包括四组标准展开单元、标准展开单元底板、驱动系统、帆箱、阻力帆外壳和解锁装置；标准展开单元包括展开单元转轴、用于撑开阻力帆的支撑杆、展开单元转轴保护壳以及展开单元外壳。相较于目前单一布局形式的阻力帆设计，本发明专利技术通过采用标准化、模块化的标准展开单元，利用标准展开单元的不同安装方式，就能够便捷的实现不同布局形式的阻力帆，如平面径向展开方式阻力帆设计、具有气动自稳定特性阻力帆设计、平面切向展开方式阻力帆设计，不需要为不同的阻力帆布局设计不同的展开结构，以便于更好地满足不同的任务要求，简化了方案设计过程，缩短了立方星的设计周期，推进立方星相关配套设施向着更加模块化的方向发展。展。展。

【技术实现步骤摘要】
一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置


[0001]本专利技术涉及航天
，特别是立方星降轨
，具体为一种用于立方星离轨的标准模块化空间可展开阻力帆装置。

技术介绍

[0002]立方星具有质量较小、结构较简单、成本低廉、研发周期短和功能密度高等优点，可以进一步组网，以分布式的星座形成“虚拟大卫星”，主要用于通信、对地遥感、科学研究等。随着现代科技的更新发展，立方星的使用会更加频繁。但立方星能够携带的燃料少，工作时间较短。达到工作寿命后如果不能及时清理，将会占用宝贵的空间轨道资源，威胁其他在轨航天器的正常运行。
[0003]2007年，机构间空间碎片协调委员会(IADC)出版了《空间碎片减缓指南》，建议航天器在完成任务后25年内或者入轨后30年内应离开运行轨道。同时，我国国防科工局也出台了《空间碎片减缓与防护管理办法》等文件，要求低轨卫星应具备主动离轨能力。阻力帆技术是目前最适合立方星降轨的一种降轨方法。因此，秉承可持续发展的理念，设计适用于立方星快速离轨的空间可展开阻力帆具有深刻的现实意义，对维护空间环境，为人类更好地利用太空，保护空间资源有着重要的作用。如天仪研究院自主研制的“青藤之星”(天仪SPACETY.天仪研究院第六次太空任务发射成功[DB/OL].[2019
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01].https://mp.weixin.qq.com/s/vocMkcY
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LZb_s28AT9JkPw)携带的阻力帆装置，展开面积为0.7m2，可以使卫星在6～12个月内离轨。“青藤之星”于2019年1月发射入轨。
[0004]目前常见的阻力帆设计均针对于某种特定的展开布局，范例如下：
[0005]中国专利申请号为：201620485944.7公开的一种阻力帆设计，该阻力帆设计的展开方式为平面径向展开布局，该阻力帆布局的优势在于整体结构简单，且支撑杆切向的伸出方向十分契合单一的中心转轴结构，可以尽可能减少带状卷尺弹簧反曲的问题，但是其局限性也较为明显，首先，该阻力帆设计展开后位于同一平面不具备气动自稳定特性，对卫星的姿态控制系统要求较高，其次带状卷尺弹簧展开过程迅速且不受控，易出现膨胀卡死的现象，最后，从帆膜的角度来说，切向展开方式会造成帆膜两侧受力不均匀，产生内力不对称的情况，易使单侧帆膜先行出现破损。因此，该阻力帆无法适配于一些成本较低，姿态控制系统不完善的立方星。
[0006]中国专利申请号为：202010293058.5公开的一种阻力帆设计，该阻力帆为一种具有气动自稳定布局的阻力帆，相较于上段所述的阻力帆设计，该阻力帆不存在帆膜受力不对称的问题，且气动自稳定设计的存在降低了对立方星的要求，但是相较于前者，该阻力帆在相同条件下的帆膜面积较小，且存在底板空间利用率不足，传动机构较复杂的问题，同时当立方星姿态控制系统较完善时，气动自稳定设计便没有其设计的必要性，也成为了阻力帆帆膜面积的限制因素。
[0007]综合上述专利，我们不难看出不同的立方星，适用于不同的展开布局，但是目前阻力帆设计在展开方式上没有实现标准模块化，不同的展开布局所适用的阻力帆结构各不相
同，在确定展开布局后，设计人员不得不为不同的立方星方案设计不同阻力帆结构，无形中延长了设计过程，增加了设计周期。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置，能够利用标准展开单元装配为不同的展开布局，实现上述的平面径向展开布局与气动自稳定布局之间的转化，以便于适配于多种立方星的离轨需求，提高阻力帆设计的模块化，标准化程度，大大提高了其应用范围，节省了针对不同的立方星方案设计不同阻力帆结构的时间。
[0009]本专利技术的技术方案为：
[0010]所述一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置，包括四组标准展开单元、标准展开单元底板、驱动系统、帆箱、阻力帆外壳和解锁装置；
[0011]所述标准展开单元包括展开单元转轴、用于撑开阻力帆的支撑杆、展开单元转轴保护壳以及展开单元外壳；
[0012]所述展开单元转轴两端通过轴承安装在所述展开单元外壳上；所述展开单元转轴保护壳两端固定安装在所述展开单元外壳上，且所述展开单元转轴保护壳上具有供支撑杆伸出的支撑杆槽，所述支撑杆槽的长度方向与所述展开单元转轴轴向平行；所述支撑杆绕在所述展开单元转轴上，当所述展开单元转轴转动时，所述支撑杆能够从所述支撑杆槽伸出；
[0013]所述展开单元外壳上具有两组连接结构，用于将所述标准展开单元固定在标准展开单元底板与帆箱底板之间，从而能够利用标准展开单元实现平面径向展开布局以及气动自稳定布局；
[0014]当采用平面径向展开布局时，四组所述标准展开单元分别布置在标准展开单元底板的四角位置，且每组标准展开单元的展开单元转轴垂直于标准展开单元底板平面；对角布置的两组标准展开单元各自的支撑杆槽中心线与标准展开单元底板的一条对角线共面，且支撑杆槽朝向外部；
[0015]当采用气动自稳定布局时，四组所述标准展开单元分别布置在标准展开单元底板四边中间位置，且每组标准展开单元的展开单元转轴平行于标准展开单元底板对应边；各组标准展开单元中，支撑杆槽中心线与展开单元转轴中心轴线所形成的平面与标准展开单元底板平面的夹角相同，且支撑杆槽均朝向外部靠近帆箱的一侧；
[0016]所述驱动机构能够带动四组标准展开单元的展开单元转轴同步旋转，使四组标准展开单元的支撑杆同步从对应的支撑杆槽中伸出；
[0017]所述帆箱具有帆箱底板和帆箱隔板；帆箱隔板呈十字分布，固定在帆箱底板上侧，当采用平面径向展开布局时，帆箱隔板与标准展开单元底板的两条对角线对应重合，当采用气动自稳定布局时，帆箱隔板与标准展开单元底板的四条边对应垂直；
[0018]所述阻力帆外壳包覆在标准展开单元底板、展开单元、驱动系统和帆箱外侧，并能够在解锁装置作用下打开，露出帆箱及标准展开单元。
[0019]进一步的，所述展开单元外壳采用由展开单元左侧外壳、展开单元后侧外壳以及展开单元右侧外壳组成的凹字型敞开结构；
[0020]所述展开单元左侧外壳中部设置有轴承孔，用于安装轴承，并与展开单元转轴一端配合；
[0021]在所述展开单元左侧外壳壁面上还开有多组插孔，所有插孔中心处于以轴承孔中心为圆心的同一圆弧上；所述插孔用于与所述展开单元转轴保护壳一侧端面的插销配合，将所述展开单元转轴保护壳与所述展开单元左侧外壳连接；存在一组插孔，使得当该组插孔与所述插销配合后，在所述展开单元外壳以平面径向展开布局形式安装到标准展开单元底板上时，对角布置的两组展开单元各自的支撑杆槽中心线与标准展开单元底板的一条对角线共面；而其余各组插孔，能够使得当某一组插孔与所述插销配合后，在所述展开单元外壳以气动自稳定布局形式安装到标准展开单元底板上时，支撑杆伸出的后掠角满足相应要求；
[0022]所述展开单元左侧外壳外侧壁面上还有用于与标准展开单元底板或帆箱底板连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置，其特征在于：包括四组标准展开单元、标准展开单元底板、驱动系统、帆箱、阻力帆外壳和解锁装置；所述标准展开单元包括展开单元转轴、用于展开阻力帆的支撑杆、展开单元转轴保护壳以及展开单元外壳；所述展开单元转轴两端通过轴承安装在所述展开单元外壳上；所述展开单元转轴保护壳两端固定安装在所述展开单元外壳上，且所述展开单元转轴保护壳上具有供支撑杆伸出的支撑杆槽，所述支撑杆槽的长度方向与所述展开单元转轴轴向平行；所述支撑杆绕在所述展开单元转轴上，当所述展开单元转轴转动时，所述支撑杆能够从所述支撑杆槽伸出；所述展开单元外壳上具有两组连接结构，用于将所述标准展开单元固定在标准展开单元底板与帆箱底板之间，进而能够利用标准展开单元实现平面径向展开布局以及气动自稳定布局；当采用平面径向展开布局时，四组所述标准展开单元分别布置在标准展开单元底板的四角位置，且每组标准展开单元的展开单元转轴垂直于标准展开单元底板平面；对角布置的两组标准展开单元各自的支撑杆槽中心线与标准展开单元底板的一条对角线共面，且支撑杆槽朝向外部；当采用气动自稳定布局时，四组所述标准展开单元分别布置在标准展开单元底板四边中间位置，且每组标准展开单元的展开单元转轴平行于标准展开单元底板对应边；各组标准展开单元中，支撑杆槽中心线与展开单元转轴中心轴线所形成的平面与标准展开单元底板平面的夹角相同，且支撑杆槽均朝向外部靠近帆箱的一侧；所述驱动机构能够带动四组标准展开单元的展开单元转轴同步旋转，使四组标准展开单元的支撑杆同步从对应的支撑杆槽中伸出；所述帆箱具有帆箱底板和帆箱隔板；帆箱隔板呈十字分布，固定在帆箱底板上侧，当采用平面径向展开布局时，帆箱隔板与标准展开单元底板的两条对角线对应重合，当采用气动自稳定布局时，帆箱隔板与标准展开单元底板的四条边对应垂直；所述阻力帆外壳包覆在标准展开单元底板、展开单元、驱动系统和帆箱外侧，并能够在解锁装置作用下打开，露出帆箱及标准展开单元。2.根据权利要求1所述一种用于立方星离轨的标准模块化阻力帆装置，其特征在于：所述展开单元外壳采用由展开单元左侧外壳、展开单元后侧外壳以及展开单元右侧外壳组成的凹字型敞开结构；所述展开单元左侧外壳中部设置有轴承孔，用于安装轴承，并与展开单元转轴一端配合；在所述展开单元左侧外壳壁面上还开有多组插孔，所有插孔中心处于以轴承孔中心为圆心的同一圆弧上；所述插孔用于与所述展开单元转轴保护壳一侧端面的插销配合，将所述展开单元转轴保护壳与所述展开单元左侧外壳连接；存在一组插孔，使得当该组插孔与所述插销配合后，在所述展开单元外壳以平面径向展开布局形式安装到标准展开单元底板上时，对角布置的两组展开单元各自的支撑杆槽中心线与标准展开单元底板的一条对角线共线；而其余各组插孔，能够使得当某一组插孔与所述插销配合后，在所述展开单元外壳以气动自稳定布局形式安装到标准展开单元底板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁，王浩宇，曹善成，徐超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：