专利名称：一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三维桁架结构的展开控制装置。
背景技术：
三维充气展开桁架结构是采用柔性复合材料构建的、可折叠包装发射、入轨后可充气展开并刚化的一种新型航天器用桁架结构，具有折叠效率高、发射体积小、重量轻、结构简单等优点，可广泛应用于卫星、空间站等航天器。三维充气展开桁架结构形式比较简单，没有机械铰链、锁紧机构等机械关节；只需要充气压力驱动展开，不需要电机驱动，不需要传动机构，驱动方式简单。充气展开桁架结构在展开前是柔性的，如果不对其展开过程加以合理有效地控制，将会由于充气展开过程的不稳定和振动造成航天器总体的扰动，而且展开过程的轨迹可能与航天器或航天器附件发生干涉等。对充气展开过程的控制，决定了展开过程的可靠性，决定了充气展开结构能否成功在轨展开并投入使用，而截至目前为止， 对于三维充气展开桁架结构的展开控制装置还未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决截至目前为止没有三维充气展开桁架结构的展开控制装置的问题，进而提出一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置。该展开控制装置能保证充气展开过程合理、有序、平稳、可靠地进行。本发明的一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置包括折叠装载箱和八列弹簧片阵列，折叠装载箱为长方体的薄壁箱体结构，折叠装载箱的前侧壁为箱盖，折叠装载箱的前端是充气展开桁架的展开伸出端，折叠装载箱的后侧壁为充气展开桁架的固定端，折叠装载箱的后侧壁上设置有多个固定螺孔和多个通孔，多个固定螺孔用来固定充气展开桁架，充气展开桁架充气展开时所用的充气导管穿过通孔与折叠装载箱内的充气展开桁架的主支撑管相连；折叠装载箱的左侧壁的内表面和右侧壁的内表面上各分别安装有四列弹簧片阵列，每列弹簧片阵列由多个长方形弹簧片组成，安装在折叠装载箱左侧壁的内表面上的四列弹簧片阵列的长方形弹簧片及安装在折叠装载箱右侧壁的内表面上的四列弹簧片阵列的长方形弹簧片均沿折叠装载箱的展开方向布置；每列弹簧片阵列中与折叠装载箱的箱盖相邻的长方形弹簧片与该折叠装载箱的箱盖之间留有间距；箱盖包括上节箱盖和下节箱盖，上节箱盖与折叠装载箱体的上侧壁铰接，下节箱盖与折叠装载箱体的下侧壁铰接，当上节箱盖和下节箱盖处于完全打开时，上节箱盖与叠装载箱的上侧壁处于同一水平面内， 下节箱盖与叠装载箱的下侧壁处于同一水平面内。本发明的充气展开桁架上沿长度方向设置的每根主支撑管的每一个折叠段约束在位于同一列弹簧片阵列中的相邻两个长方形弹簧片之间。本发明的多个通孔的数量为四个，四个通孔在折叠装载箱的后侧壁上呈矩形设置，多个固定螺孔的数量为十六个，十六个固定螺孔分成四组，四组固定螺孔与四个通孔一一对应设置，每组固定螺孔的数量为四个，每组固定螺孔中的四个固定螺孔均布设置在相对应的通孔的外周边处。本发明的有益效果本发明的三维充气展开桁架结构的展开控制装置能够很好的控制三维充气展开桁架的充气展开过程，使得充气展开桁架中的各沿长度方向设置的主支撑管能够在充气压力驱动下平稳、可靠、协调并顺序的展开，并能保证上述主支撑管之间在展开过程中不互相干涉和缠绕，显著降低展开过程对航天器总体造成的扰动。
图1是本发明的后视立体外形图；图2是本发明的前视立体外形图；图3是本发明的正面视图，图中去掉了箱盖；图4是本发明的侧面视图，图中去掉了左侧壁和右侧壁；图5是本发明的侧面视图，图中表示了三维充气展开桁架；图6是本发明的展开控制过程示意图，图中表示了三维充气展开桁架；图7是本发明的三维视图，图中表示了充气展开过程中的充气展开桁架；图8是本发明的三维视图，图中折叠装载箱处于敞口状态，图中表示了充气展开过程中的充气展开桁架；图9是本发明的三维视图，图中表示了展开后的充气展开桁架；图10是本发明的三维视图，图中折叠装载箱处于敞口状态，图中表示了展开后的充气展开桁架。
具体实施例方式具体实施方式
一见图1 图10，本实施方式所述的一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置，包括折叠装载箱1和八列弹簧片阵列2，折叠装载箱1为长方体的薄壁箱体结构，折叠装载箱1的前侧壁为箱盖9，折叠装载箱1的前端是充气展开桁架4的展开伸出端，折叠装载箱1的后侧壁3为充气展开桁架4的固定端，折叠装载箱1的后侧壁3上设置有多个固定螺孔5和多个通孔6，多个固定螺孔5用来固定充气展开桁架4，充气展开桁架4充气展开时所用的充气导管穿过通孔6与折叠装载箱1内的充气展开桁架4的主支撑管10相连；折叠装载箱1的左侧壁11的内表面和右侧壁7的内表面上各分别安装有四列弹簧片阵列2，每列弹簧片阵列2由多个长方形弹簧片8组成，安装在折叠装载箱1左侧壁 11的内表面上的四列弹簧片阵列2的长方形弹簧片8及安装在折叠装载箱1右侧壁7的内表面上的四列弹簧片阵列2的长方形弹簧片8均沿折叠装载箱1的展开方向布置(本实施方式中的长方形弹簧片8按照确定位置安装)；每列弹簧片阵列2中与折叠装载箱1的箱盖9相邻的长方形弹簧片8与该折叠装载箱1的箱盖9之间留有间距(间距的大小取决于充气展开桁架4的一个折叠段的长度，每列弹簧片阵列2中的长方形弹簧片8数量取决于所要进行充气展开桁架4的折叠段数量；每列弹簧片阵列2在折叠装载箱1的左侧壁11 和右侧壁7上的位置、长方形弹簧片8的尺寸、每列弹簧片阵列2中的相邻两个长方形弹簧片8之间的间距及长方形弹簧片8的材料性能参数根据所要装载的充气展开结构的尺寸、 主支撑管的折叠尺寸及充气压力确定)；箱盖9包括上节箱盖12和下节箱盖13 (上节箱盖 12的尺寸和下节箱盖13的尺寸根据所控制的充气展开桁架4的尺寸确定)，上节箱盖12
4与折叠装载箱体1的上侧壁铰接，下节箱盖13与折叠装载箱体1的下侧壁铰接，当上节箱盖12和下节箱盖13处于完全打开时，上节箱盖12与叠装载箱1的上侧壁处于同一水平面内，下节箱盖13与叠装载箱1的下侧壁处于同一水平面内。
具体实施方式
二 见图3 图10，如具体实施方式
一所述的一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置，充气展开桁架4上沿长度方向设置的每根主支撑管10的每一个折叠段约束在位于同一列弹簧片阵列2中的相邻两个长方形弹簧片8之间。本实施方式中的充气展开桁架4中沿长度方向设置的主支撑管10在折叠时按照 Z形折叠。所有沿充气展开桁架4的长度方向设置的主支撑管10折叠后成Z形折叠状态。
具体实施方式
三见图1 图4及图7 图10说明，如具体实施方式
一或二所述的一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置，多个通孔6的数量为四个，四个通孔6在折叠装载箱1的后侧壁3上呈矩形设置，多个固定螺孔5的数量为十六个，十六个固定螺孔5 分成四组，四组固定螺孔与四个通孔6 —一对应设置，每组固定螺孔的数量为四个，每组固定螺孔中的四个固定螺孔5均布设置在相对应的通孔6的外周边处。这样设计的目的是用来固定充气展开桁架4的一根充气展开主支撑管10，这样十六个固定螺孔5和四个通孔6 可以固定充气展开桁架4中的四根充气展开主支撑管10。在充气展开时(见图5 图10)，气体由充气展开桁架4的各个主支撑管10的自由端充入，由于主支撑管10折叠处气体不能通过或仅能通过微量气体，从而使各主支撑管 10自由端的第一个折叠段先充气，随着充气的进行，该折叠段内部的压力不断增大，当压力大于长方形弹簧片8的约束力时，该折叠段的主支撑管10便突破长方形弹簧片8向前伸直展开。待完全展开后伸展出展开控制装置时，该段主支撑管10已具有足够的刚度。当第一个折叠段突破长方形弹簧片8后，气体便可以通过折叠处对下一折叠段进行充气。这样随着充气展开过程的进行，主支撑管10各折叠段按顺序打开，并且彼此之间不缠绕、不干涉。 通过控制充气速率、长方形弹簧片8的刚度系数，可以完全控制空间充气展开结构上的主支撑管10的展开速度、展开顺序，并使得各主支撑管10的相对应的折叠段同步、稳定的展开，最终展开成为桁架结构后进行电加热刚化，从而在轨成型以满足结构刚度要求的桁架结构。
权利要求
1.一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置，其特征在于包括折叠装载箱(1)和八列弹簧片阵列O)，折叠装载箱(1)为长方体的薄壁箱体结构，折叠装载箱(1)的前侧壁为箱盖(9)，折叠装载箱(1)的前端是充气展开桁架的展开伸出端，折叠装载箱(1)的后侧壁(3)为充气展开桁架的固定端，折叠装载箱(1)的后侧壁C3)上设置有多个固定螺孔( 和多个通孔(6)，多个固定螺孔( 用来固定充气展开桁架G)，充气展开桁架 (4)充气展开时所用的充气导管穿过通孔(6)与折叠装载箱(1)内的充气展开桁架的主支撑管(10)相连；折叠装载箱(1)的左侧壁(11)的内表面和右侧壁(7)的内表面上各分别安装有四列弹簧片阵列O)，每列弹簧片阵列⑵由多个长方形弹簧片⑶组成，安装在折叠装载箱(1)左侧壁(11)的内表面上的四列弹簧片阵列O)的长方形弹簧片(8)及安装在折叠装载箱(1)右侧壁(7)的内表面上的四列弹簧片阵列O)的长方形弹簧片(8) 均沿折叠装载箱(1)的展开方向布置；每列弹簧片阵列(2)中与折叠装载箱(1)的箱盖(9) 相邻的长方形弹簧片(8)与该折叠装载箱(1)的箱盖(9)之间留有间距；箱盖(9)包括上节箱盖(1 和下节箱盖(13)，上节箱盖(1 与折叠装载箱体(1)的上侧壁铰接，下节箱盖 (13)与折叠装载箱体(1)的下侧壁铰接，当上节箱盖(12)和下节箱盖(13)处于完全打开时，上节箱盖(1 与叠装载箱(1)的上侧壁处于同一水平面内，下节箱盖(1 与叠装载箱 (1)的下侧壁处于同一水平面内。
2.根据权利要求1所述的三维充气展开桁架结构的展开控制装置，其特征在于，充气展开桁架(4)上沿长度方向设置的每根主支撑管(10)的每一个折叠段约束在位于同一列弹簧片阵列(2)中的相邻两个长方形弹簧片(8)之间。
3.根据权利要求1或2所述的三维充气展开桁架结构的展开控制装置，其特征在于，多个通孔(6)的数量为四个，四个通孔(6)在折叠装载箱⑴的后侧壁(3)上呈矩形设置，多个固定螺孔( 的数量为十六个，十六个固定螺孔( 分成四组，四组固定螺孔与四个通孔 (6) 一一对应设置，每组固定螺孔的数量为四个，每组固定螺孔中的四个固定螺孔( 均布设置在相对应的通孔(6)的外周边处。
全文摘要
一种三维充气展开桁架结构的展开控制装置。本发明涉及一种三维桁架结构的展开控制装置。为解决截至目前为止无三维桁架结构的展开控制装置问题。折叠装载箱的后侧壁为充气展开桁架的固定端，折叠装载箱的左、右侧壁的内表面上各分别安装有四列弹簧片阵列，每列弹簧片阵列由多个长方形弹簧片组成，安装在折叠装载箱的左侧壁的内表面上的四列弹簧片阵列的长方形弹簧片及安装在右侧壁内表面上的四列弹簧片阵列的长方形弹簧片均分别沿折叠装载箱的展开方向分布；每列弹簧片阵列中与折叠装载箱的箱盖相邻的长方形弹簧片与折叠装载箱的箱盖之间留有间距，上、下节箱盖与折叠装载箱体的上、下端面铰接。本发明用于控制三维充气展开桁架结构按顺序展开。
文档编号B64G1/10GK102381491SQ20111023717
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者刘宇艳, 刘畅, 卫剑征, 苗常青, 谭惠丰 申请人:哈尔滨工业大学