一种适应复杂地外天体地形的展示系统

1.本发明属于航天空间攻防侦查辨识技术领域，涉及一种适应复杂地外天体地形的展示系统。


背景技术：

2.伴随着人类对太空探索活动的深入，以及军事冲突隐患的日益加剧，在空间态势感知、空间攻击和空间防御三大领域的研究需求日益迫切的现实下，在地外天体上布放展示系统，一方面向世界各国展示航天技术优势，起到战略威慑作用，另一方面通过技术移植，对展示内容的变动，也可直接辅助空间侦查和目标辨识。例如月面角反射器器就是一种空间展示系统，其为科学家研究月球nb的密度分布和月球对地球的远离趋势提供了最有效的手段。
3.围绕展示系统，目前采用的一般是刚性结构，依靠宇航员直接布放，例如阿波罗“11、14、15”及“月球17、21”，布放的角反射器，就属于此类。其体积和重量均受到限制，还有一条技术路线，就是美国阿波罗及中国嫦娥5号的国旗展示系统，美国采用宇航员选址后插入旗杆，其存在抗倾倒能力差，易被羽流吹倒的缺陷。中国嫦娥5号的国旗展示与舱体连接在一起，无法实现远距离任意布放。


技术实现要素：

4.本发明面向地外天体复杂地形布放展示系统的现实需求，针对传统的展示系统及展开机构的方案复杂、体积重量、地形适应性难以与展示目标匹配的缺陷，本专利给出了适应复杂地外天体地形的展示系统的方案。采用空间可展结构与柔性织物等结构机构功能及构型设计，实现了在地外天体复杂地形下，进行展示系统轻松布放并高可靠展示的目标。本发明规避重量、体积的缺陷，达到复杂地形随意布放，且保证展示功能有效的目标。
5.本发明是这样实现的：
6.一种适应复杂地外天体地形的展示系统，其特征在于，所述的系统为正四面体，所述的正四面体的四个面为柔性蒙皮，数个布套缝纫在对应的柔性蒙皮上，布套内设置有支撑杆；所述的正四面体在加工成型前：将正三角形的柔性蒙皮区域均分为四个小正三角形的柔性蒙皮裁片，分别为第一柔性蒙皮、第二柔性蒙皮、第三柔性蒙皮、第四柔性蒙皮。
7.在所述的第一柔性蒙皮左侧边以及底边分别缝纫第一布套、第二布套，第一柔性蒙皮的右侧边为第三棱边；在所述的第三柔性蒙皮右侧边以及底边分别缝纫第六布套、第五布套，所述的第三柔性蒙皮左侧边为第二棱边；在所述的第四柔性蒙皮右侧边以及左侧边分别缝纫第三布套、第四布套，所述的第四柔性蒙皮的底边为第一棱边；
8.所述的第六布套、第二布套、第四布套在缝纫时与第二柔性蒙皮的三个边连接在一起；
9.所述的第六布套、第二布套、第四布套将第一柔性蒙皮、第二柔性蒙皮、第三柔性蒙皮、第四柔性蒙皮连为一体。
10.进一步，所述的布套长度尺寸与柔性蒙皮棱边长度尺寸一致，所述的布套宽度尺寸与支撑杆的直径保持一致，此两个尺寸受此装置尺寸约束。
11.进一步，所述的正四面体在加工成型前，以第二柔性蒙皮为底边，第六布套、第二布套、第四布套的位置为折痕线，即谷线；将第三棱边与第三布套对接缝纫，将第二棱边与第一布套对接缝纫，将第一棱边与第五布套对接缝纫，从而形成正四面体；缝纫之后，将支撑杆插入对应的布套后，利用缝纫进行封口。加工成型后的柔性蒙皮区域，其距离棱边需保持一定距离(0.1m)，以保证规避松软地面带来的陷入量产生的展示效果受损。
12.进一步，为了降低加工应力，便于后续弯折，所述的支撑杆采用装配模式。其由左、右固定座及中间超弹铰链组成、左右固定座相同。所述的支撑杆包括左、右固定座及中间超弹铰链，左右固定座相同；固定座包括上固定块、中间固定块、下固定块，其中上超弹铰链被上固定块与中间固定块夹持，下超弹铰链被下固定块与中间固定块夹持。
13.进一步，为了保证夹持的贴合度，将所述的上固定块、中间固定块、下固定块均设计为随型；其直径与超弹铰链的直径相同；所述的左右固定座中的零件均通过铆钉旋铆连接；所述的中间固定块上还设置了缝纫连接块，其中留有缝纫连接孔。
14.本发明与现有技术相比的有益效果在于：
15.本发明选用多面体结构，保证了任意地形下，总有表面对空；利用柔性可展结构，在体积重量占优的基础上，利用自身储能实现展开及构型刚化，保证了展示织物的预应力，进而最大程度的保证了织物平面度；整个系统的轻量化设计方便了空中投放或者宇航员地面布放或抛投布放，易于实现大尺寸展示系统的地外天体的布置。
16.本发明的装置初始折叠、在轨展开，可以实现复杂地外天体地形下，进行国旗或其他标识展示的功能。本发明除了可满足地外天体复杂地形下，展示系统布放的需求，还具备向其它侦查辨识领域扩展的可能。
17.本发明适用于空间各种空间展示系统，基于柔性可展理论，提供了可适应复杂地形环境的展示方案。也可用于军事侦查探测领域。
附图说明
18.图1为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的组成示意图；
19.图2为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统加工成型前的柔性蒙皮裁片示意图；
20.图3为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的支撑杆示意图；
21.图4为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的固定座示意图；
22.图5为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的中间固定块示意图；
23.图6为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的折叠布置图；
24.图7为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的折叠过程示意图；
25.其中，1-缝纫连接块，2-支撑杆，3-缝纫连接孔，4-第一布套，5-第三棱边，6-第三布套，7-第一棱边，8-第五布套，9-第二棱边，10-第六布套，11-第二布套，12-第四布套，13-第一柔性蒙皮，14-第二柔性蒙皮，15-第三柔性蒙皮，16-第四柔性蒙皮，17-上固定块，18-铆钉，19-上超弹铰链，20-下超弹铰链，21-下固定块，22-中间固定块，23-缝纫连接块，24-缝纫连接孔，25-第一棱边交点，26-第二棱边交点，27-第六布套与第四布套交点
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.如图1所示，为本发明的一种适应复杂地外天体地形的展示系统主要部件组成图，图示为棱边2米的四面体展示系统。其由柔性蒙皮、支撑杆2、布套组成。柔性蒙皮与支撑杆之间是通过布套连接，即支撑杆2置于布套内，布套缝纫在柔性蒙皮上。
28.在柔性蒙皮上粗实线所围成的为有效展示区，其距离棱边需保持一定距离(0.1m)，以保证规避松软地面带来的陷入量产生的展示效果受损。
29.柔性蒙皮及布套的基本裁片形式如图2所示。所述的正四面体在加工成型前：将正三角形的柔性蒙皮区域均分为四个小正三角形的柔性蒙皮裁片，分别为第一柔性蒙皮13、第二柔性蒙皮14、第三柔性蒙皮15、第四柔性蒙皮16；在所述的第一柔性蒙皮13左侧边以及底边分别缝纫第一布套4、第二布套11，第一柔性蒙皮13的右侧边为第三棱边5；在所述的第三柔性蒙皮15右侧边以及底边分别缝纫第六布套10、第五布套8，所述的第三柔性蒙皮15左侧边为第二棱边9；在所述的第四柔性蒙皮16右侧边以及左侧边分别缝纫第三布套6、第四布套12，所述的第四柔性蒙皮16的底边为第一棱边7；所述的第六布套10、第二布套11、第四布套12在缝纫时与第二柔性蒙皮14的三个边连接在一起；所述的第六布套10、第二布套11、第四布套12将第一柔性蒙皮13、第二柔性蒙皮14、第三柔性蒙皮15、第四柔性蒙皮16连为一体。
30.布套长度尺寸与柔性蒙皮棱边长度尺寸一致，所述的布套宽度尺寸与支撑杆2的直径保持一致(此两个尺寸受此装置尺寸约束)。
31.在加工成型时，图2中虚线为折痕线(谷线)，以第二柔性蒙皮14为底边，第六布套10、第二布套11、第四布套12的位置为折痕线，即谷线；将第二棱边9与第一布套4对接缝纫，将第一棱边7与第五布套8对接缝纫，从而形成正四面体；缝纫之后，将支撑杆2插入布套后，利用缝纫进行封口。
32.如图3～5所示，为本发明一种适应复杂地外天体地形的展示系统的支撑杆示意图，为了降低加工应力，便于后续弯折，采用装配模式。所述的支撑杆2采用装配模式，所述的支撑杆2包括左、右固定座及中间超弹铰链，左右固定座相同；固定座包括上固定块17、中间固定块22、下固定块21，其中上超弹铰链19被上固定块17与中间固定块22夹持，下超弹铰链20被下固定块21与中间固定块22夹持。为了保证夹持的贴合度，所述的上固定块17、中间固定块22、下固定块21均设计为随型；其直径与超弹铰链的直径相同；
33.所有零件依靠铆钉18旋铆连接，与螺钉螺母连接相比，减少了连接部件。为了保证支撑杆在布套中，位置相对固定。如图5所示，所述的中间固定块22上还设置了缝纫连接块1，其中留有缝纫连接孔3。
34.图6～7为展示系统折叠布置图以及折叠过程示意图：展示系统在初始装配之后，达到图6所示状态。首先将第一柔性蒙皮13与第三柔性蒙皮15相交第二棱边9中点23沿图6所示虚线箭头方向向第六布套10与第四布套12的交点27压折。过程中，第三柔性蒙皮15沿面上虚线折痕折叠(虚线交点为第三柔性蒙皮15的形心)，第一柔性蒙皮13沿面上双点划虚线折痕折叠。从而实现第四柔性蒙皮16沿第四布套12与底面第二柔性蒙皮14贴合，第一棱边交点25与第二棱边交点26重合后，形成一维面结构。达到折叠效果后，如图7所示，从第一
棱边交点25、第二棱边交点26，向第四布套12进行卷折。卷折之后，采用绳索进行固定。保证其折叠状态。
35.在轨需要布放时，将绳索解除约束(绳索解除方式不在专利保护范围内)，支撑杆2自身储能得到释放，带动此过程中的柔性蒙皮展开，且在此过程中，支撑杆与第二布套11通过中间固定块上的缝纫连接孔，实现了支撑杆与布套空间位置的相比固定，因此，保证了最终展开状态的一致性。
36.多面体的构型及有效展示区域的设计，保证了复杂地形下，仍有表面裸露在可视区域范围内。
37.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。