一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构

文档序号:1946813 发布日期:2021-12-10 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构 (Folding type solar cell array secondary compression releasing mechanism ) 是由 濮海玲 杨淑利 任守志 马静雅 刘颖 于 2021-07-23 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构,能够在释放后运动并保持固定在设定位置,满足二次压紧释放机构的功能和性能要求。包括:压紧帽、限位机构、压紧杆、压紧座以及火工切割器;压紧座固定安装在航天器侧壁上,压紧杆依次穿过外中太阳板、内中太阳板、内太阳板的压紧衬套后与压紧座固接,通过压紧杆施加预张力;火工切割器用于切断预张紧的压紧杆;在压紧杆切断处上方设置有与限位机构配合的限位段;限位机构固定在外中太阳板的压紧衬套内;当火工切割器切断压紧杆后,切断后的压紧杆向外中太阳板方向滑动;当压紧杆上的限位段移动至限位机构所在位置时,通过限位机构对限位段的限位将压紧杆固定在当前位置。(The invention provides a folding type solar cell array secondary compression release mechanism which can move after being released and keep fixed at a set position, and meets the requirements of the secondary compression release mechanism on function and performance. The method comprises the following steps: the device comprises a pressing cap, a limiting mechanism, a pressing rod, a pressing seat and an initiating explosive cutter; the pressing base is fixedly arranged on the side wall of the spacecraft, the pressing rods sequentially penetrate through the pressing bushings of the outer middle solar panel, the inner middle solar panel and the inner solar panel and then are fixedly connected with the pressing base, and pretension is applied through the pressing rods; the firer cutter is used for cutting off the pre-tensioned pressing rod; a limiting section matched with the limiting mechanism is arranged above the cut-off position of the compression rod; the limiting mechanism is fixed in the pressing bush of the outer and middle solar panels; when the pressing rod is cut off by the firer cutter, the cut pressing rod slides towards the outer middle solar panel; when the limiting section on the pressing rod moves to the position of the limiting mechanism, the pressing rod is fixed at the current position through the limitation of the limiting section by the limiting mechanism.)

一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构

技术领域

本发明涉及一种压紧释放机构,具体涉及一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构,属于航天器机构设计领域。

背景技术

大功率地球同步卫星为保证变轨发动机工作时卫星姿控、太阳电池阵自身和驱动装置 (SADA-Solar array drive assembly)的安全性,太阳电池阵在卫星入轨后不完全展开,一般仅最外边的电池板展开90°锁定,以满足卫星在转移轨道上的功率要求;到卫星进入地球同步轨道后太阳电池阵再完全展开,太阳电池阵开始全功率发电,进入在轨正常工作状态。

基于此,需要设计用于释放最外侧电池板的一次压紧释放机构和用于释放剩余电池板的二次压紧释放机构,其中二次压紧释放机构的功能和性能需满足:

在太阳电池阵第一次释放和外板展开90°锁定的过程中使其余的太阳板和连接架仍固定在卫星侧壁上,并使一次展开锁定状态的太阳电池阵能满足规定的刚度要求和在变轨过程中承受变轨发动机工作时产生的载荷;

在准同步轨道二次展开点火释放时,切断后的压紧杆必须从外中太阳板的正面移开并转移到背面固定,以防遮档该板上的太阳电池电路。

而现有的太阳电池阵在一次压紧释放机构释放后不能移动并固定在某一位置;且没有关于二次压紧释放机构技术的公开。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构,能够在释放后运动并保持固定在设定位置,满足二次压紧释放机构的功能和性能要求。

所述的折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构包括:包括:压紧帽、限位机构、压紧杆、压紧座以及火工切割器;

所述压紧座固定安装在航天器侧壁上,所述压紧杆依次穿过外中太阳板、内中太阳板、内太阳板的压紧衬套后与压紧座固接,通过所述压紧杆施加预张力;

所述火工切割器设置在压紧杆靠近压紧座的一端,用于切断预张紧的压紧杆;在所述压紧杆切断处上方设置有与所述限位机构配合的限位段;

所述限位机构固定在外中太阳板的压紧衬套内;当所述火工切割器切断所述压紧杆后,切断后的压紧杆向外中太阳板方向滑动;当所述压紧杆上的限位段移动至所述限位机构所在位置时,通过所述限位机构对所述限位段的限位将所述压紧杆固定在当前位置。

作为本发明的一种优选方式:所述限位机构包括:缓冲块和倒钩缓冲弹簧;设置在所述压紧杆上的限位段为锲形段;

所述倒钩缓冲弹簧底部具有倒钩;

所述缓冲块和倒钩缓冲弹簧层叠后套装在所述压紧杆外部,其中所述缓冲块位于所述倒钩缓冲弹簧上方;

当切断后的压紧杆向外中太阳板方向滑动,使所述锲形段穿过倒钩缓冲弹簧楔入缓冲块内后,所述缓冲块变形卡住所述锲形段;同时所述锲形段靠近压紧座的一侧被所述倒钩缓冲弹簧的倒钩挡住,使切断后的所述压紧杆定位并停留在所述外中太阳板的背面。

作为本发明的一种优选方式:所述倒钩缓冲弹簧为爪形构件,其周向均匀间隔分布有三个条形切口,使其在周向具备四个弹簧片,每个弹簧片的下端具有倒钩,四个倒钩所包围的空间为锥台形,则所述倒钩缓冲弹簧的内圆周面则包括柱形段和锥台形段,且锥台形小端的内径小于柱形段的内径。

作为本发明的一种优选方式:所述缓冲块上方依次设置缓冲垫组件和垫片,其中所述垫片通过螺栓压合在外中太阳板的背面上;所述垫片上方依次设置球形垫和压紧帽,所述球形垫与垫片球面接触,所述压紧帽螺旋拧紧到球形垫上并用螺母锁紧。

作为本发明的一种优选方式:所述缓冲块为聚四氟乙烯缓冲块。

有益效果:

(1)在太阳电池阵收拢状态,该二次压紧释放机构把除外太阳板外的其它太阳板和连接架压紧在航天器侧壁,并使处于一次展开锁定状态的太阳电池阵能满足规定的刚度要求和在变轨过程中承受变轨发动机工作时产生的载荷。

(2)当太阳电池阵二次解锁展开时,火工切割器切断预张紧压紧杆后,利用二次展开释放的张力推动切断后的压紧杆向压紧帽方向急速滑动,使压紧杆的楔形段进入聚四氟乙烯缓冲块内卡住,压紧杆滑动停止,同时不能飞离太阳电池阵;同时此时的锲形段的尾部又被由倒钩缓冲弹簧构成的爪形构件挡住;聚四氟乙烯缓冲块和爪形构件共同起到双重保险作用,保证切断后的压紧杆留在第二块太阳板的背面无法退回,避免对太阳电池遮挡。

附图说明

图1为太阳电池阵一次展开后其余太阳板压紧状态;

图2为太阳电池阵一次展开后二次压紧释放机构释放状态(火工切割器切断压紧杆瞬间);

图3为本发明的二次压紧释放机构压紧状态示意图;

图4为图3示意图B-B视图;

图5为图3示意图A-A视图;

图6为本发明的二次压紧释放机构释放状态示意图;

图7为倒钩缓冲弹簧构型图。

其中:1-外太阳板,2-二次压紧释放机构,3-压紧帽,4-球形垫,5-垫片,6-缓冲垫组件,7-缓冲块,8-倒钩缓冲弹簧,9-外中太阳板背面,10-外中太阳板,11-外中太阳板电池面,12-内中太阳板,13-压紧衬套,14-内太阳板,15-压紧杆,16-锲形段,17-压紧座,18-火工切割器,19-方螺母,20-过渡垫,21-航天器侧壁,22-倒钩

具体实施方式

下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种折叠式刚性或半刚性太阳电池阵二次压紧释放机构。

如图1所示,在卫星发射状态,折叠式刚性或半刚性太阳电池阵二次压紧释放机构2 把除外太阳板1外的其它太阳板和连接架压紧在卫星侧壁上。即:当卫星星箭分离后,一次压紧释放机构先后通过火工切割器切断外太阳板1的压紧杆,解除对外太阳板1的约束,此时,依靠二次压紧释放机构2把除外太阳板1外的其它太阳板和连接架压紧依旧在卫星侧壁上。卫星在转移轨道飞行中(若干天),二次压紧释放机构不仅要具有压紧其它太阳板和连接架的能力,还具有克服在变轨过程中承受变轨发动机工作时产生的载荷能力。

如图2所示,当卫星定点后,二次压紧释放机构2利用火工切割器18切断压紧杆15,压紧杆15弹出,解除对其它太阳板和连接架的压紧,且此时压紧杆15留在外中太阳板背面9一侧,对太阳光线入射无遮挡。

如图3至图5所示,该折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构2包括:压紧帽3、球形垫4、垫片5、缓冲垫组件6、缓冲块7、倒钩缓冲弹簧8、压紧杆15、压紧座17以及火工切割器18;

其中缓冲块7为聚四氟乙烯缓冲块;

倒钩缓冲弹簧8为如图7所示的爪形构件,其周向均匀间隔分布有三个条形切口,使其在周向具备四个弹簧片,每个弹簧片的下端具有倒钩22,即每个弹簧片的下端为从下往上厚度递增的斜面,由此使四个倒钩22所包围的空间为锥台形,则倒钩缓冲弹簧8的内圆周面则包括柱形段和锥台形段,且锥台形小端的内径小于柱形段的内径,由此在柱形段和锥台形段之间形成台阶。

二次压紧释放机构2的安装关系如下:压紧座17固定安装在航天器侧壁21上,压紧杆15依次穿过外中太阳板10、内中太阳板12、内太阳板14的压紧衬套13以及压紧座17 后通过方螺母19和过渡垫20拧紧在压紧座17上;倒钩缓冲弹簧8与缓冲块7固定在外中太阳板10的压紧衬套13内,且套装在压紧杆15外部;其中缓冲块7位于倒钩缓冲弹簧8 倒钩22上方;缓冲块7上方依次设置缓冲垫组件6和垫片5,垫片5通过螺栓压合在外中太阳板背面9(外中太阳板正面为外中太阳板电池面11);垫片5上方依次设置球形垫4 和压紧帽3,球形垫4与垫片5间为球面接触,压紧杆15顶部伸出球形垫4后与压紧螺母旋合并预紧,以施加预张力;压紧帽3套装在压紧螺母外部,压紧帽3螺旋拧紧到球形垫 4上并用螺母带紧,防止有多余物飞出。

火工切割器18设置在压紧杆15靠近压紧座17的一端,用于切断预张紧的压紧杆15;令火工切割器18与压紧杆15相连的位置为压紧杆15的切断处,在压紧杆15上方靠近切断处的位置设置有锲形段16。

与一次压紧释放机构相比,该二次压紧释放机构采取了以下设计措施:

(1)在压紧杆15接近切断处设计一个锲形段16;

(2)在外中太阳板10的压紧衬套13内装有聚四氟乙烯缓冲块7和倒钩缓冲弹簧8。

该折叠式太阳电池阵二次压紧释放机构工作过程为:

当太阳电池阵二次展开释放时,火工切割器18切断预张紧的压紧杆15,利用压紧杆 15释放的反作用力和火工切割器18的爆破力推动切断后的压紧杆15向压紧帽3方向滑动;当压紧杆15切断处上方的锲形段16接近外中太阳板10的压紧衬套13时,穿过倒钩缓冲弹簧8楔入聚四氟乙烯缓冲块7的圆孔内,使聚四氟乙烯缓冲块7变形并卡住压紧杆15 的锲形段16,由于聚四氟乙烯缓冲块7圆孔的孔径较小,锲形段16不能够完全通过,从而防止压紧杆15飞出太阳电池阵,游离于航天器。同时锲形段16靠近压紧座17的一侧又被倒钩缓冲弹簧8的倒钩22挡住,由此使切断后的压紧杆15定位并停留在外中太阳板10 的背面一侧,弹出后的二次压紧释放机构2如图6所示。

缓冲块7和爪形构件的倒钩缓冲弹簧8起着双重保护作用,保证切断后的压紧杆15留在外中太阳板背面9再也无法退回,因此不会对太阳电池有遮挡。二次压紧释放被切断并卡在外中太阳板背面的压紧杆15如图2所示。

该二次压紧释放机构中,通过压紧杆接近切断处锲形段设计及在外中太阳板的压紧衬套内装有聚四氟乙烯缓冲块和爪形构件设计,使得二次展开点火释放时,切断后的压紧杆必须从外中太阳板的正面移动和固定到背面,以防遮档该板上的太阳电池电路;

利用单个二次压紧释放机构将其余太阳板和连接架固定到航天器侧壁上,施加一定的预紧力后使得太阳电池阵能够在卫星变轨过程中承受变轨发动机工作时产生的载荷而不发生破坏。

由此可知,该二次压紧释放机构能够满足二次压紧释放机构的功能和性能需求。

综上,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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