气控式薄膜太阳能帆板及其收纳方法与流程

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种气控式薄膜太阳能帆板及其收纳方法。

背景技术：

近几年世界各国家对于航天事业的关注越来越大，航天器的研究也越来越广泛，而作为航天器的主流能源供给系统的太阳电池阵也在技术、结构等方面不断地得到提升，逐步适应各种高难度复杂的航天要求。太阳电池阵是在轨航天器主要的电源系统。太阳电池阵由连入一定电路的太阳电池纵横排列而成，利用阳光直接发电而无化学过程。在太阳电池阵的发展历程中，其构型不断演变，变得日趋先进与完善。如今太阳电池阵的设计更多的融入发散思维与创新思维，在向新的台阶跨进，以满足更为复杂的航天任务。

然而，就目前已有的技术来看，太阳能帆板在被装载航天器内时由于航天器空间有限，而传统的太阳能帆板都是采用块状形式装载到航天器内，因此，当太阳能帆板过大时，航天器无法运载；而过小时又无法满足空间站的电能供给。另外，现有的太阳能帆板在太空中需要根据对日来调整太阳能帆板的角度，就目前来看，现有的太阳能帆板都是采用左右微调来实现对日。而本领域中的技术人员可知，在太空中物体处于一个悬浮状态，因此，往往会因为悬浮会产生位移，导致太阳光线无法正确的照射在太阳能帆板上。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种气控式薄膜太阳能帆板及其收纳方法，该薄膜太阳能帆板结构简单可靠，不仅收纳方便，而且展开面积要比传统的帆板展开面积要大，本发明即能实现左右旋转调节，也能通过气控实现前后倾斜角度调节。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种气控式薄膜太阳能帆板，它包括若干组薄膜太阳能帆板，所述每组薄膜太阳能帆板的两侧分别设有一个支气管，在所述的若干组薄膜太阳能帆板之间通过数组连接带将若干组薄膜太阳能帆板连接为一整体，所述若干组薄膜太阳能帆板的一端还设有一根主气管，该主气管的分别与每组薄膜太阳能帆板两侧的支气管相连，并且联通；

在所述的主气管中间下方处还设有进气电磁阀，在所述若干组薄膜太阳能帆板两侧的支气管的上方设有若干个向上排气电磁阀，在其下方设也设有若干个向下排气电磁阀；

本申请还包括控制系统和气体发生器，所述的控制系统与所述的气体发生器连接，并通过控制系统实时控制气体发生器的供气量，所述的气体发生器通过管道与进气电磁阀连接，由气体发生器对主气管实时提供气源，在所述的控制系统还分别与支气管上的向上排气电磁阀和向下排气电磁阀连接，通过控制系统对支气管内的气压进行调节。

作为本发明进一步改进在于：所述的主气管中间位置处还设有一个与航天器连接有活动连接件。

作为本发明进一步改进在于：所述的活动连接件包括用于与主气管固定连接的固定座，以及设置在固定座上的两组吊耳，所述两组吊耳上分别开有一个连接孔，并在所述的连接孔内设有一个活动轴，所述的活动轴上设有有一个与航天器旋转机构连接的连接臂。

作为本发明进一步改进在于：所述数组连接带的间距相等。

作为本发明进一步改进在于：所述连接带采用具有韧性强的非金属材料制作而成。

作为本发明进一步改进在于：所述薄膜太阳能帆板的数量为奇数。

作为本发明进一步改进在于：所述的主气管和支气管为气囊。

本发明另一个目的在于还提供了一种气控式薄膜太阳能帆板的收纳方法，其特征在于，其具体步骤如下：

步骤s1、卷绕准备

首先将主气管和支气管内的气体抽出，使若干个薄膜太阳能帆板失去涨力，然后根据连接带与连接带之间的距离，计算即将对若干组薄膜太阳能帆板每圈卷绕的周长，使每圈周长长度与连接带的间距相等，达到连接带与连接带重叠，并将若干组薄膜太阳能帆板卷绕成圆柱体状；

步骤s2、折叠准备

将若干组薄膜太阳能帆板卷绕成圆柱体状后，以最中间的一组薄膜太阳能帆板卷组为中心，将其两端的其他卷组依次紧贴着中间的一组薄膜太阳能帆板卷组，使整体形成一个由多个圆柱体组成的薄膜太阳能帆板收纳体；

步骤s3、收纳

由于航天器形状一般是一个圆柱体结构，将步骤s2中的薄膜太阳能帆板收纳体装入航天器收纳仓中，使薄膜太阳能帆板收纳体四周与航天收纳仓内壁相贴，从而节约了空间占用面积。

本发明的有益效果是：

1)本发明采用若干组薄膜太阳能帆板通过连接带构成一个整体，不仅增大了太阳能的收集率，而且本发明通过卷组和折叠后进行收纳，减小了航天器的占用面积和承载重量；

2)本发明采用气压方式实现对薄膜太阳能帆板的展开，同时，本发明不仅能实现左右旋转式调节，而且还可以通过气控方式对薄膜太阳能帆板作前后倾斜角度调节，从而解决了各种日光照射角度。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明背面结构示意图；

图3为图1中a-a方向结构示意图；

图4为图1中b-b方向结构示意图；

图5为本发明控制系统结构示意图；

图6为本发明中活动连接件结构示意图；

图7为本发明薄膜太阳能帆板卷组后结构示意图；

图8为图7中c部分结构放大示意图；

图9为本发明卷组后折叠流程示意图；

图10为本发明折叠后端面结构示意图；

图11为本发明实施例一中薄膜太阳能帆板向右侧倾角调节状态示意图；

图12为本发明实施例一中薄膜太阳能帆板向左侧倾角调节状态示意图；

图13为本发明实施例一中薄膜太阳能帆板向前方倾角调节状态示意图；

图14为本发明实施例一中薄膜太阳能帆板向后方倾角调节状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示和实施例，进一步阐述本发明。

如图1-6所示，一种气控式薄膜太阳能帆板，它包括若干组薄膜太阳能帆板100，每组薄膜太阳能帆板100的两侧分别设有一个支气管300，在所述的若干组薄膜太阳能帆板100之间通过数组连接带200将若干组薄膜太阳能帆板100连接为一整体，若干组薄膜太阳能帆板100的一端还设有一根主气管400，该主气管400分别与每组薄膜太阳能帆板100两侧的支气管300相连，并且联通；

在主气管400中间下方处还设有进气电磁阀401，在若干组薄膜太阳能帆板100两侧的支气管300的上方设有若干个向上排气电磁阀30a，在其下方设也设有若干个向下排气电磁阀30b；

本申请还包括控制系统500和气体发生器600，控制系统500与气体发生器600连接，并通过控制系统500实时控制气体发生器600的供气量，气体发生器600通过管道与进气电磁阀401连接，由气体发生器600对主气管400实时提供气源，控制系统500还分别与支气管300上的向下排气电磁阀30b和向上排气电磁阀30a连接，通过控制系统500对支气管300内的气压进行调节。来实现对若干组薄膜太阳能帆板100向前或向后倾斜。

在主气管400中间位置处还设有一个与航天器连接的活动连接件700。活动连接件700包括用于与主气管400固定连接的固定座70，以及设置在固定座70上的两组吊耳71，两组吊耳71上分别开有一个连接孔72，并在连接孔72内设有一个活动轴73，活动轴73上设有有一个与航天器旋转机构连接的连接臂74。

在本发明中，数组连接带200的间距相等，且连接带200采用具有韧性强的非金属材料制作而成(在本发明中，具有韧性强的非金属材料为聚碳酸酯)，其中，薄膜太阳能帆板100的数量为奇数。主气管和支气管分别为气囊。

如图7-14所示，本发明另一个目的在于还提供了一种气控式薄膜太阳能帆板的收纳方法，其具体步骤如下：

步骤s1、卷绕准备

首先将主气管和支气管内的气体抽出，使若干个薄膜太阳能帆板失去涨力，然后根据连接带200与连接带200之间的距离，计算即将对若干组薄膜太阳能帆板100每圈卷绕的周长，使每圈周长长度与连接带200的间距相等，达到连接带200与连接带200重叠，并将若干组薄膜太阳能帆板100卷绕成圆柱体状；

步骤s2、折叠准备

将若干组薄膜太阳能帆板100卷绕成圆柱体状后，以最中间的一组薄膜太阳能帆板100卷组为中心，将其两端的其他卷组依次紧贴着中间的一组薄膜太阳能帆板100卷组，使整体形成一个由多个圆柱体组成(在本实施例中，以七组为例)的薄膜太阳能帆板收纳体101；

步骤s3、收纳

由于航天器形状一般是一个圆柱体结构，将步骤s2中的薄膜太阳能帆板收纳体101装入航天器收纳仓中，使薄膜太阳能帆板收纳体101四周与航天收纳仓内壁相贴，从而节约了空间占用面积。

实施例一

如图1、图2所示，本发明通过气体发生器600主气管400实施供气，气体快速经过主气管400并进入到所有的支气管300内，此时支气管300和主气管400在气压的作用下膨胀，并产生一定的涨力，由于薄膜太阳能帆板100之间采用连接带200连接，使若干个薄膜太阳能帆板100在涨力的作用下展开，并形成一个整体。

当光照角度偏离薄膜太阳能帆板100，且通过航天器对薄膜太阳能帆板100向左或向右调节也无法实现光照与薄膜太阳能帆板100相对时，此时，通过控制系统500发出控制信号对支气管300上的向上排气电磁阀30a和向下排气电磁阀30b进行控制。

当光线从薄膜太阳能帆板100前方倾斜射入时：

由控制系统500打开支气管300前上方的向上排气电磁阀30a进行向上排气(向下排气电磁阀30b和后上方的向上排气电磁阀都是处于关闭状态),由于在气体排出时，会产生一个反向力，通过该反向力将整个薄膜太阳能帆板100的前端向下方推动，使整个薄膜太阳能帆板100的前端低于后端高度，从而达到与光线对应(如图13所示)。

当光线从薄膜太阳能帆板100后方倾斜射入时：

由控制系统500打开支气管300前下方的向下排气电磁阀30b进行向下排气(向上排气电磁阀30a和后下方的向下排气电磁阀都是处于关闭状态),由于在气体排出时，会产生一个反向力，通过该反向力将整个薄膜太阳能帆板100的前端向上方推动，使整个薄膜太阳能帆板100的前端高于后端高度，从而达到与光线对应(如图14所示)。

另外，本发明在使用时，通过气体发生器直接对主气管进行供气，气体会经过主气管进入各个支气管，此时，主气管和支气管会膨胀起来，并带动薄膜太阳能帆板100卷组展开，由于薄膜太阳能帆板100之间设置有连接带，在主气管和支气管膨胀后产生涨力，并在涨力的作用下使若干个薄膜太阳能帆板100形成一个整体，从而实现对太阳能的采集。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。