定向对光展开翻转式太阳能帆板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微小卫星供电用太阳能帆板，具体为一种定向对光展开翻转式太阳能帆板。
【背景技术】
[0002]目前国内外研制的微小卫星大多采用太阳能电池板直接贴在微小卫星表面的设计方式。这种设计方案虽然减小了微小卫星体积和质量，但占用了微小卫星大部分星体表面积，限制了微小卫星有效载荷的搭载量，而且不能实现太阳能电池板的定向对光动作。因此，对于微小卫星来说，在保证结构紧凑、重量轻、太阳能帆板提供充足电能的同时，搭载更多有效载荷并实现更多功能是研究微小卫星的一个重要方面。
[0003]常规太阳能帆板结构往往存在跨度大、刚度低、结构阻尼弱、板间连接刚度较低等特征，任意一个微小的扰动都极易激起结构振动。然而，卫星在运行过程中，多种干扰因素不可避免，如空间碎片、太阳风、热辐射、温度冲击等外部干扰，以及卫星的调姿、变轨、控制系统的极限环振荡、航天器内部机构运动等产生的内部扰动。真空环境中不存在大气阻尼，上述外部干扰或者内部扰动一旦激发，将很难进行自我衰减，危险性不言而喻，轻则影响卫星的姿态稳定性，缩短工作寿命；重则直接损坏太阳能帆板机构，机构一旦面临整体失效，将无法继续为星体提供电能，卫星也将无法正常运作。
[0004]传统的太阳能帆板展开时，多采用扭转弹簧来产生驱动力矩，展开过程中，阻力矩随角度变化逐渐增大，然而驱动力矩却随之减少，为了保证整个展开过程，需留有一定的力矩裕度，这就使得展开终了的剩余动能不得已转化成了机构锁定冲击荷载，危害较严重。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有太阳能帆板由于结构不合理存在影响卫星稳定性、缩短工作寿命且易损坏太阳能帆板的问题，提供了一种结构紧凑、重量轻、能够实现定向对光、节省卫星表面积且在部分太阳能电池片损坏后仍然能够由其他太阳能电池片继续供电的定向对光展开翻转式太阳能帆板。
[0006]本发明是采用如下技术方案实现的:定向对光展开翻转式太阳能帆板，包括长方体状卫星本体，卫星本体的侧棱处均开有凹槽，每个凹槽内均设置有与卫星本体铰接且通过爆炸螺栓连接的太阳能帆板本体，太阳能帆板本体与卫星本体之间设置有扭转弹簧；太阳能帆板本体包括条状框架，条状框架内设置有若干根穿过其前后侧壁且相互平行的传动轴，传动轴的两端均设置有与其铰接的记忆合金，记忆合金上均连接有太阳能电池基板，传动轴上均设置有传动轮，传动轮上绕有与其紧贴的传动皮带，条状框架内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与左右任一端的传动轴之间设置有与两者连接的蜗轮蜗杆机构。
[0007]当卫星到达预定工作轨道，控制系统点燃爆炸螺栓，四个太阳能帆板本体在扭转弹簧驱动下，从卫星体内弹出；太阳能帆板本体完全弹出以后，控制系统激发记忆合金，使太阳能电池基板展开，当太阳能电池基板展开到指定位置后，卫星主体内的控制系统发出指令，启动电机，传动轴带动传动轮及传动皮带转动，进而带动各传动轴及太阳能电池基板转动；太阳能电池基板上的光照传感器通过感应将最强光照感应角度反馈给卫星内部的控制系统，再由控制系统计算达到此角度需要的电机转数，输出信号控制电机转动，通过传动皮带带动各太阳能电池基板转动，实现太阳能电池基板的定向对光调整，从而使太阳能电池基板接受最大光照面积，提高光照利用率，克服了现有太阳能帆板由于结构不合理存在影响卫星稳定性、缩短工作寿命且易损坏太阳能帆板的问题。
[0008]传动轴的端部穿有销轴，销轴上穿有记忆合金，记忆合金的底部一侧为圆弧状结构，且紧贴条状框架侧壁。
[0009]为了防止电池板展开过度，当太阳能电池基板转动至记忆合金底部平面与条状框架侧壁紧贴后，记忆合金实现限位。
[0010]本发明结构设计合理可靠，体积小，质量轻，放在卫星体内，节省星体表面积，以便卫星搭载更多载荷，使卫星实现更多的功能，而且多片太阳能电池基板的结构，避免了太阳能电池基板因空间碎片、太阳风等外界干扰，使得机构只因一部分部件损坏却造成整个太阳能帆板瘫痪的问题；同时太阳能帆板展开过程更加平稳，避免了较大冲击载荷的问题。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中太阳能帆板本体的结构示意图；
图3为图1中记忆合金处的结构示意图。
[0012]图中:1-卫星本体，2-凹槽，3-太阳能帆板本体，4-条状框架，5-传动轴，6-记忆合金，7-太阳能电池基板，8-传动轮，9-传动皮带，10-驱动电机，11-蜗轮蜗杆机构，12-销轴。
【具体实施方式】
[0013]定向对光展开翻转式太阳能帆板，包括长方体状卫星本体1，卫星本体I的侧棱处均开有凹槽2，每个凹槽2内均设置有与卫星本体I铰接且通过爆炸螺栓连接的太阳能帆板本体3，太阳能帆板本体3与卫星本体I之间设置有扭转弹簧；太阳能帆板本体3包括条状框架4，条状框架4内设置有若干根穿过其前后侧壁且相互平行的传动轴5，传动轴5的两端均设置有与其铰接的记忆合金6，记忆合金6上均连接有太阳能电池基板7，传动轴5上均设置有传动轮8，传动轮8上绕有与其紧贴的传动皮带9，条状框架4内设置有驱动电机10，驱动电机10的输出轴与左右任一端的传动轴5之间设置有与两者连接的蜗轮蜗杆机构
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[0014]传动轴5的端部穿有销轴12，销轴12上穿有记忆合金6，记忆合金6的底部一侧为圆弧状结构，且紧贴条状框架侧壁。
[0015]具体实施过程中，卫星本体I的尺寸为320mmX 320mm X 700mm ;记忆合金6为超弹性镍钛记忆合金。
【主权项】
1.一种定向对光展开翻转式太阳能帆板，其特征在于:包括长方体状卫星本体(I)，卫星本体(I)的侧棱处均开有凹槽(2)，每个凹槽(2)内均设置有与卫星本体(I)铰接且通过爆炸螺栓连接的太阳能帆板本体(3)，太阳能帆板本体(3)与卫星本体(I)之间设置有扭转弹簧；太阳能帆板本体(3)包括条状框架(4)，条状框架(4)内设置有若干根穿过其前后侧壁且相互平行的传动轴(5)，传动轴(5)的两端均设置有与其铰接的记忆合金(6)，记忆合金(6)上均连接有太阳能电池基板(7)，传动轴(5)上均设置有传动轮(8)，传动轮(8)上绕有与其紧贴的传动皮带(9 )，条状框架(4)内设置有驱动电机(10 )，驱动电机(10 )的输出轴与左右任一端的传动轴(5)之间设置有与两者连接的蜗轮蜗杆机构(11)。2.根据权利要求1所述的定向对光展开翻转式太阳能帆板，其特征在于:传动轴(5)的端部穿有销轴(12)，销轴(12)上穿有记忆合金(6)，记忆合金(6)的底部一侧为圆弧状结构，且紧贴条状框架侧壁。
【专利摘要】本发明具体为一种定向对光展开翻转式太阳能帆板，解决了现有太阳能帆板由于结构不合理存在影响卫星稳定性、缩短工作寿命且易损坏太阳能帆板的问题。卫星本体的侧棱处均开有凹槽，每个凹槽内均设置有太阳能帆板本体，太阳能帆板本体与卫星本体之间设置有扭转弹簧；太阳能帆板本体包括条状框架，条状框架内设置有传动轴，传动轴的两端均设置有记忆合金，记忆合金上均连接有太阳能电池基板，传动轴上均设置有传动轮，传动轮上绕有传动皮带，条状框架内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与左右任一端的传动轴之间设置有蜗轮蜗杆机构。本发明避免了只因一部分部件损坏却造成整个太阳能帆板瘫痪的问题；同时展开过程更加平稳。
【IPC分类】B64G1/44
【公开号】CN105197259
【申请号】CN201510692530
【发明人】原梅妮, 张佳庆, 裴畅贵
【申请人】中北大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月23日