一种自适应热变形的空间展开同步机构的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种自适应热变形的空间展开同步机构，包括两个导索环、一套联动绳索、两套自适应调整装置和两个钢索压紧板。当联动绳索因高温变形伸长时，自适应调整装置的调整弹簧伸长带动调整杆平移对联动绳索进行张紧；当联动绳索因低温变形缩短时，联动绳索张力变大带动自适应调整装置的调整杆平移压缩调整弹簧对联动绳索进行释放，确保联动绳索张力保持在不影响机构展开可靠性的范围内。本发明有效解决了在低温或高温极限工况下联动绳索因热变形伸缩所致的张力急剧变化问题，提高了机构展开的同步性和展开可靠性，扩大了太阳能电池阵的展开温度适应范围。
【专利说明】
一种自适应热变形的空间展开同步机构
技术领域
[0001]本发明属于航天器附件同步展开控制技术领域，具体为一种自适应热变形的空间展开同步机构，是一种具有钢丝绳预紧张力自适应调整功能的太阳能电池阵展开同步机构。
【背景技术】
[0002]现代航天器上通常带有大型太阳能电池阵，考虑到运载工具空间的限制和在发射过程中承受较大的过载，在发射阶段航天器太阳能电池阵一般处于收拢状态，直到航天器与运载工具分离后，太阳能电池阵方可解锁展开。为保证各块太阳电池板能按预定轨迹运动并同步展开，太阳电池阵上一般都安装有展开同步机构，其中最常用的是绳索联动机构(CCL) XCL由与展开机构铰链相固定的导索环和联动绳索组成，类似于一个带传动机构。在太阳能电池阵展开过程中，联动绳索的张力随展开过程会发生相应变化，张力变的太小会影响太阳能电池阵展开的同步性，而张力变的太大则会增大展开阻力矩。传统的解决方法是为展开同步机构联动绳索设定合适的预紧力。这种解决方法能使展开同步机构在较小的温差条件下具有较高的可靠性，但当空间环境温差变化剧烈时，尤其在低温条件下，因热变形引起的附加张力急剧增大，会达到甚至超出绳索材料的强度极限。
[0003]本发明提出的展开同步机构采用调整装置使联动绳索预紧张力在不同温度条件下自适应调整，有效减小了联动绳索的张力变化范围，提高了机构的温度环境适应性。
【发明内容】
[0004]要解决的技术问题
[0005]本发明主要用于解决展开同步机构联动绳索在太阳能电池阵展开过程中的张力变化范围过大的问题，尤其解决在低温或高温极限工况下联动绳索张力急剧变化的问题，使联动绳索张力变化保持在安全的范围内，提高机构展开的可靠性。
[0006]技术方案
[0007]在本发明的一个方面，本发明提出一种自适应热变形的空间展开同步机构，包括两个导索环、一套联动绳索；导索环上设有与太阳能电池阵转轴铰链连接的安装接口；两个导索环分别固定在太阳能电池阵的相邻两个转轴铰链上;联动绳索为封闭环形，以一定张紧力绕在两个导索环上；
[0008]其特征在于:
[0009]所述空间展开同步机构还包括若干套自适应调整装置；
[0010]每套自适应调整装置包括一个调整支座、两个导向轮、两个导向轮销轴、一个调整杆、一个调整弹簧、一个调整螺套和一个钢索限位板;调整支座上设置有与电池板侧面连接的安装接口；
[0011]两个导向轮分别通过导向轮销轴安装在调整支座上，其中对应第一导向轮的导向轮销轴上还安装有钢索限位板，对应第二导向轮的导向轮销轴在调整支座上的安装孔为长条孔；
[0012]所述调整杆穿过调整支座的安装面，所述安装面垂直于所述长条孔的长度方向；处于安装面一侧的调整杆为U型架结构，与对应第二导向轮的导向轮销轴固定配合;处于安装面另一侧的调整杆为圆柱结构，顶端固定调整螺套，圆柱结构上套有处于受压状态的调整弹簧，调整弹簧两端受安装面和调整螺套约束；
[0013]自适应调整装置固定安装在两个导索环之间的太阳能电池板侧面;位于导索环两侧的联动绳索分别穿过两个导向轮，其中联动绳索在第一导向轮外侧与第一导向轮配合，在第二导向轮内侧与第二导向轮配合。
[0014]进一步的优选方案，所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:自适应调整装置的套数为偶数套，一半自适应调整装置与另一半自适应调整装置的安装方向相反。
[0015]进一步的优选方案，所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:所述导索环径向环周设置有V型槽，轴向局部设有联动绳索防脱槽;所述联动绳索分为两段，每一段联动绳索上均设有防脱限位块与导索环上设置的防脱槽配合;两段联动绳索通过钢索接头连接成一个封闭环;所述钢索接头具有长度调整功能。
[0016]进一步的优选方案，所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:钢索接头包括钢丝压环、左旋螺钉、右旋螺钉、左旋预紧螺母、右旋预紧螺母、调整螺母；左侧钢索穿过左旋螺钉一端安装孔，并通过钢丝压环固定；左旋螺钉另一端通过左旋预紧螺母连接在调整螺母左侧;右侧钢索穿过右旋螺钉一端安装孔，并通过钢丝压环固定;右旋螺钉另一端通过右旋预紧螺母连接在调整螺母右侧。
[0017]有益效果
[0018]本发明有效减小了同步机构运动中导索环两侧联动绳索张力的变化差异，提高了太阳能电池阵展开的同步性。
[0019]本发明采用可自适应调节的调整杆，有效解决了在低温或高温极限工况下联动绳索因热变形伸缩所致的张力急剧变化问题，提高了机构展开的可靠性，扩大了太阳能电池阵的展开温度适应范围。
[0020]本发明结构方案接口兼容性好，可拓展应用于其他类似的需同步展开的航天器展开机构中。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0022]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1为本发明的同步机构总体结构示意图；
[0024]图2为本发明的导索环结构示意图；
[0025]图3为本发明的联动绳索组成示意图；
[0026]图4为本发明的钢索接头组成示意图；
[0027]图5为本发明的自适应调整装置结构组成示意图。
[0028]其中:导索环I，联动绳索2，自适应调整装置3，钢索压紧板4，软钢索5，防脱限位块6，钢索接头7;钢丝压环11，左旋螺钉12，右旋螺钉13，左旋预紧螺母14，右旋预紧螺母15，调整螺母16;调整支座21，导向轮22，导向轮销轴23，调整杆24，调整弹簧25，调整螺套26，钢索限位板27。
【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0031 ]此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]本发明的目的是要解决展开同步机构联动绳索在太阳能电池阵展开过程中的张力变化范围过大的问题，尤其解决在低温或高温极限工况下联动绳索张力急剧变化的问题。
[0033]为此本发明提出了一种自适应热变形的空间展开同步机构，包括两个导索环、一套联动绳索;还包括若干套自适应调整装置。
[0034]导索环上设有与太阳能电池阵转轴铰链连接的安装接口；两个导索环分别固定在太阳能电池阵的相邻两个转轴铰链上;联动绳索为封闭环形，以一定张紧力绕在两个导索环上。
[0035]每套自适应调整装置包括一个调整支座、两个导向轮、两个导向轮销轴、一个调整杆、一个调整弹簧、一个调整螺套和一个钢索限位板;调整支座上设置有与电池板侧面连接的安装接口。
[0036]两个导向轮分别通过导向轮销轴安装在调整支座上，其中对应第一导向轮的导向轮销轴上还安装有钢索限位板，对应第二导向轮的导向轮销轴在调整支座上的安装孔为长条孔。
[0037]所述调整杆穿过调整支座的安装面，所述安装面垂直于所述长条孔的长度方向；处于安装面一侧的调整杆为U型架结构，与对应第二导向轮的导向轮销轴固定配合;处于安装面另一侧的调整杆为圆柱结构，顶端固定调整螺套，圆柱结构上套有处于受压状态的调整弹簧，调整弹簧两端受安装面和调整螺套约束。
[0038]自适应调整装置固定安装在两个导索环之间的太阳能电池板侧面;位于导索环两侧的联动绳索分别穿过两个导向轮，其中联动绳索在第一导向轮外侧与第一导向轮配合，在第二导向轮内侧与第二导向轮配合。
[0039]本发明的工作原理是:联动绳索穿过自适应调整装置的导向轮，并以一定张紧力绕在两个导索环上，当联动绳索因高温变形伸长时，调整弹簧伸长带动调整杆平移对联动绳索进行张紧；当联动绳索因低温变形缩短时，联动绳索张力变大带动调整杆平移压缩调整弹簧对联动绳索进行释放，确保联动绳索张力保持在不影响机构展开可靠性的范围内。
[0040]基于上述原理，下面给出本发明的具体实施例:
[0041 ] 实施例1:
[0042]如图1所示，本实施例一种自适应热变形的空间展开同步机构包括两个导索环1、一套联动绳索2、两套自适应调整装置3和两个钢索压紧板4。两个导索环I分别固定在太阳能电池阵的相邻两个转轴铰链上。两套自适应调整装置3设置在两个导索环之间的太阳能电池板侧面，且两套自适应调整装置3的安装方向相反，联动绳索2穿过两套自适应调整装置并以一定张紧力绕在两个导索环上，可随着导索环的转动而运动。钢索压紧板4固定在导索环上将钢索与导索环局部压紧防止滑脱。
[0043]如图2所示，导索环上径向环周设置有V型槽，轴向局部设有联动绳索防脱槽。导索环上还设有与太阳能电池阵转轴铰链的安装接口。
[0044]如图3所示，联动绳索包括软钢索5、防脱限位块6和钢索接头7。联动绳索分为两段，每一段上均设有防脱限位块6与导索环I上的防脱槽配合，防止联动绳索与导索环之间相对滑动。两段联动绳索通过两个钢索接头7连接形成一个封闭环。
[0045]如图4所示，钢索接头7包括钢丝压环11、左旋螺钉12、右旋螺钉13、左旋预紧螺母
14、右旋预紧螺母15、调整螺母16。左侧钢索穿过左旋螺钉12—端安装孔，并通过钢丝压环11固定；左旋螺钉12另一端通过左旋预紧螺母14连接在调整螺母16左侧;右侧钢索穿过右旋螺钉13—端安装孔，并通过钢丝压环固定;右旋螺钉13另一端通过右旋预紧螺母15连接在调整螺母16右侧。通过旋转调整螺母16可调整联动绳索初始安装长度，左旋预紧螺母14、右旋预紧螺母15用来对调整螺母16进行预紧防松。
[0046]如图5所示，自适应调整装置3包括调整支座21、导向轮22、导向轮销轴23、调整杆
24、调整弹簧25、调整螺套26和钢索限位板27。调整支座上设置有与电池板侧面的安装接
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[0047]两个导向轮22分别通过导向轮销轴23安装在调整支座21上，其中对应第一导向轮的导向轮销轴上还安装有钢索限位板27，对应第二导向轮的导向轮销轴在调整支座上的安装孔为长条孔。
[0048]所述调整杆24穿过调整支座的安装面，所述安装面垂直于所述长条孔的长度方向；处于安装面一侧的调整杆为U型架结构，与对应第二导向轮的导向轮销轴固定配合;处于安装面另一侧的调整杆为圆柱结构，顶端固定调整螺套26，圆柱结构上套有处于受压状态的调整弹簧25，调整弹簧25两端受安装面和调整螺套26约束。
[0049]自适应调整装置3固定安装在两个导索环I之间的太阳能电池板侧面;位于导索环两侧的联动绳索分别穿过两个导向轮，其中联动绳索2在第一导向轮外侧与第一导向轮配合，在第二导向轮内侧与第二导向轮配合。
[0050]联动绳索2穿过自适应调整装置3，依靠图5所示的导向轮22张紧。当联动绳索2因高温变形伸长时，自适应调整装置3的调整弹簧25伸长，带动调整杆24平移进而拉动向轮22对联动绳索2进行张紧；当联动绳索2因低温变形缩短时，联动绳索2张力变大带动调整杆24平移压缩调整弹簧25对联动绳索2进行张力释放，确保张力保持在不影响机构展开可靠性的范围内。
[0051]上述机构材料采用通用的航天空间用材料即可，例如铝合金、钛合金、不锈钢。
[0052]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种自适应热变形的空间展开同步机构，包括两个导索环、一套联动绳索；导索环上设有与太阳能电池阵转轴铰链连接的安装接口；两个导索环分别固定在太阳能电池阵的相邻两个转轴铰链上;联动绳索为封闭环形，以一定张紧力绕在两个导索环上； 其特征在于: 所述空间展开同步机构还包括若干套自适应调整装置； 每套自适应调整装置包括一个调整支座、两个导向轮、两个导向轮销轴、一个调整杆、一个调整弹簧、一个调整螺套和一个钢索限位板;调整支座上设置有与电池板侧面连接的安装接口； 两个导向轮分别通过导向轮销轴安装在调整支座上，其中对应第一导向轮的导向轮销轴上还安装有钢索限位板，对应第二导向轮的导向轮销轴在调整支座上的安装孔为长条孔； 所述调整杆穿过调整支座的安装面，所述安装面垂直于所述长条孔的长度方向；处于安装面一侧的调整杆为U型架结构，与对应第二导向轮的导向轮销轴固定配合;处于安装面另一侧的调整杆为圆柱结构，顶端固定调整螺套，圆柱结构上套有处于受压状态的调整弹簧，调整弹簧两端受安装面和调整螺套约束； 自适应调整装置固定安装在两个导索环之间的太阳能电池板侧面;位于导索环两侧的联动绳索分别穿过两个导向轮，其中联动绳索在第一导向轮外侧与第一导向轮配合，在第二导向轮内侧与第二导向轮配合。2.根据权利要求1所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:自适应调整装置的套数为偶数套，一半自适应调整装置与另一半自适应调整装置的安装方向相反。3.根据权利要求1所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:所述导索环径向环周设置有V型槽，轴向局部设有联动绳索防脱槽;所述联动绳索分为两段，每一段联动绳索上均设有防脱限位块与导索环上设置的防脱槽配合;两段联动绳索通过钢索接头连接成一个封闭环;所述钢索接头具有长度调整功能。4.根据权利要求1所述一种自适应热变形的空间展开同步机构，其特征在于:钢索接头包括钢丝压环、左旋螺钉、右旋螺钉、左旋预紧螺母、右旋预紧螺母、调整螺母；左侧钢索穿过左旋螺钉一端安装孔，并通过钢丝压环固定；左旋螺钉另一端通过左旋预紧螺母连接在调整螺母左侧;右侧钢索穿过右旋螺钉一端安装孔，并通过钢丝压环固定;右旋螺钉另一端通过右旋预紧螺母连接在调整螺母右侧。
【文档编号】B64G1/22GK106081165SQ201610480528
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】沈军龙, 赵泓滨, 谭全芹, 刘世海
【申请人】中国电子科技集团公司第三十九研究所