立方星太阳能帆板解锁展开结构的制作方法

本发明涉及太阳能帆板技术领域，尤其涉及一种立方星太阳能帆板解锁展开结构。

背景技术：

太阳翼是卫星的能量来源。即太阳能帆板，是一种收集太阳能的装置，通常应用于卫星、宇宙飞船的供能。现有的太阳翼几乎全部布置在卫星对称面上的，在发射阶段，两侧的太阳翼收拢在星体上，与星体间有多点支撑，保证太阳翼能够承受运载的振动环境；在星箭分离后，据程控或遥控指令完成解锁功能，解除对太阳电池阵的约束，两侧的太阳翼对称展开。

传统太阳翼的解锁装置都采用爆炸螺栓或记忆合金方式，爆炸螺栓重量大并且会产生冲击，不适用于微纳卫星。而记忆合金虽然没有冲击影响而且可以重复使用，但一个太阳翼帆板需要一个解锁机构，目前的记忆合金解锁器在尺寸和重量上还比较大，占用太多的星内空间。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种立方星太阳能帆板解锁展开结构，其可以节省空间和降低机构复杂度，达到立方星太阳翼自主展开的目的，同时，可实现使用单个机构来同时解锁双翼，并返回解锁成功信号。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种立方星太阳能帆板解锁展开结构，包括主支架、对称安装于主支架两侧端部的两个太阳翼帆板组件，所述两个太阳翼帆板组件分别通过具有弹力的展开铰链转动连接与主支架上，且两个太阳翼帆板组件可向主支架两侧翻转并贴合在主支架两侧壁上；太阳翼帆板组件收起后、位于太阳翼帆板组件活动端处的所述主支架上安装有解锁机构；所述解锁机构包括固定安装于主支架上的热刀安装支架、安装于热刀安装支架上的热刀片，还包括端部分别与两个太阳翼帆板组件的活动端连接的预紧绳，两个所述预紧绳的另一端分别连接于所述热刀安装支架上，且两个所述预紧绳位于所述热刀片上并可被热刀片加热后烧断，所述预紧绳被烧断后，所述两个太阳翼帆板组件通过展开铰链的弹性势能被展开。

所述热刀安装支架上安装有线压块，所述热刀片位于所述线压块上，所述预紧绳位于所述热刀片端部上并通过所述线压块支撑。

还包括预紧绳调紧机构，所述预紧绳调紧机构包括调整件，所述调整件固定于热刀安装支架上且调整件的端部设有延伸的延伸部，所述延伸部位于热刀片侧部的预紧绳上方；所述延伸部上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有调节螺栓，所述调节螺栓的前端抵在所述预紧绳上并通过调节螺栓对所述预紧绳施加压力调节所述预紧绳的张力。

所述热刀安装支架两侧还分别安装有一具有压紧棒的微动开关，两个所述微动开关上的压紧棒向热刀安装支架的两侧设置且当所述两个太阳翼帆板组件收起后、两个所述微动开关上的压紧棒可被太阳翼帆板组件的端部压紧。

所述热刀片48为两个分别为主热刀片、备份热刀片，主热刀片、备份热刀片紧贴设置。

所述热刀片通过绝缘套与热刀安装支架固定连接。

所述预紧绳的端部连接有卡钉，所述预紧绳通过所述卡钉与所述太阳翼帆板组件的端部连接。

所述卡钉呈t形，所述太阳翼帆板组件的端部上开设有圆孔，所述圆孔的开口呈线性，所述卡钉通过线性的开口进入至所述圆孔内后旋转90度后固定。

所述展开铰链包括上合页部件a、上合页部件b、扭转弹簧、下合页，所述上合页部件a、上合页部件b间隔设置并均与所述太阳翼帆板组件上的铝基板固定连接，所述下合页通过转轴转动连接于上合页部件a、上合页部件b之间，并在所述转轴上套有所述扭转弹簧，所述扭转弹簧的一端与下合页连接，另一端与铝基板连接，且所述扭转弹簧对所述太阳翼帆板组件施加弹力并促使太阳翼帆板组件展开。

位于同一所述太阳翼帆板组件中的其中一个所述展开铰链上设有两个间隔设置的铜片，两个所述铜片固定于所述下合页上，与所述扭转弹簧对应位置处的铝基板端部上设有凹槽，所述凹槽内设有向所述铜片延伸的压紧杆，两个所述铜片的一端固定、另一端悬空并为柔性活动端，当所述太阳翼帆板组件展开后，所述压紧杆的端部位于所述铜片上方并与上方的铜片间隔设置；当所述太阳翼帆板组件收起后，所述压紧杆压在上方的铜片上并促使两个铜片接触实现电路连通。

本发明的有益效果在于：

本设计其太阳翼帆板组件展开开到位后可实现自动检测，展开中通过单个机构即可同时解锁双翼的太阳翼帆板组件，可实现自动展开，且本设计其结构设计简单占用星内空间少，展开无冲击、恢复成本低，只需更换预紧绳即可。

附图说明

图1为本设计其太阳翼帆板组件展开后状态下的主要结构示意图；

图2为本设计其太阳翼帆板组件收起后状态下的主要结构示意图；

图3为本设计中的太阳翼帆板组件主要结构示意图；

图4为图3所示结构的太阳翼帆板组件背面结构示意图；

图5为本设计中的辅助支撑组件主要结构示意图；

图6为本设计中的解锁机构主要结构示意图；

图7为图6所示解锁机构的另一示意图；

图8为本设计中的展开铰链主要结构示意图；

图9为本设计中的根部带开关的展开铰链主要结构示意图；

图10为本设计中的微动开关与热刀片构成的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种立方星太阳能帆板解锁展开结构，参见图1至图10。

它包括主支架5、对称安装于主支架5两侧端部的两个太阳翼帆板组件1，所述两个太阳翼帆板组件1分别通过具有弹力的展开铰链2转动连接与主支架5上，且两个太阳翼帆板组件可向主支架5两侧翻转并贴合在主支架5两侧壁上。

本设计中，太阳翼帆板组件1包括铝基板11，铝基板11背面为多肋特征，在保证较轻的重量下具有较高的刚度，同时，铝基板11背面粘贴有4个太阳能电池片14，并分布有多个孔隙112，铝基板11另一面粘贴多个太阳能电池片14，尽可能利用有限的面积给整星充电，在铝基板11两个角上留有通孔113，方便太阳能电池片14的连接线穿过通孔113与星体内部电源控制器相连。

本设计中，其所述展开铰链2包括上合页部件a21、上合页部件b24、扭转弹簧22、下合页23，所述上合页部件a21、上合页部件b24间隔设置并均与所述太阳翼帆板组件1上的铝基板11固定连接，所述下合页23通过转轴转动连接于上合页部件a21、上合页部件b24之间，并在所述转轴上套有所述扭转弹簧22，所述扭转弹簧22的一端与下合页23连接，另一端与铝基板11连接，且所述扭转弹簧22对所述太阳翼帆板组件施加弹力并促使太阳翼帆板组件1展开。

进一步的，本设计还在位于同一所述太阳翼帆板组件中的其中一个所述展开铰链上设有两个间隔设置的铜片25构成根部带开关的展开铰链3，其两个所述铜片25固定于所述下合页23上，与所述扭转弹簧22对应位置处的铝基板11端部上设有凹槽，所述凹槽内设有向所述铜片延伸的压紧杆26，两个所述铜片25的一端固定、另一端悬空并为柔性活动端，当所述太阳翼帆板组件1展开后，所述压紧杆26的端部位于所述铜片上方并与上方的铜片间隔设置；当所述太阳翼帆板组件1收起后，所述压紧杆26压在上方的铜片上并促使两个铜片接触实现电路连通，通过两个铜片接触即可实现电路导通，如此控制器可以通过此两个铜片检测两个太阳翼帆板组件是否被展开。

进一步的，当太阳翼帆板组件1收起后、位于太阳翼帆板组件1活动端处的所述主支架5上安装有解锁机构4；所述解锁机构4包括固定安装于主支架上的热刀安装支架42、安装于热刀安装支架42上的热刀片48，还包括端部分别与两个太阳翼帆板组件1的活动端连接的预紧绳43，两个所述预紧绳43的另一端分别连接于所述热刀安装支架42上，且两个所述预紧绳43位于所述热刀片上并可被热刀片加热后烧断，所述预紧绳被烧断后，所述两个太阳翼帆板组件通过展开铰链的弹性势能被展开。

本设计中，其所述热刀安装支架42上安装有线压块44，所述热刀片48位于所述线压块44上，所述预紧绳43位于所述热刀片48端部上并通过所述线压块44支撑，同时，所述热刀片48为两个分别为主热刀片、备份热刀片，主热刀片、备份热刀片紧贴设置，其所述热刀片通过绝缘套47与热刀安装支架42固定连接。

还包括预紧绳调紧机构，所述预紧绳调紧机构包括调整件45，所述调整件45固定于热刀安装支架42上且调整件45的端部设有延伸的延伸部，所述延伸部位于热刀片侧部的预紧绳上方；所述延伸部上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有调节螺栓464，所述调节螺栓6的前端抵在所述预紧绳43上并通过调节螺栓46对所述预紧绳43施加压力调节所述预紧绳的张力。

本设计中，所述预紧绳可使用一根，此时预紧绳的中部位于热刀片上，预紧绳的两端分别连接有卡钉41，所述预紧绳43通过所述卡钉41与所述太阳翼帆板组件11的端部连接。本实施例中，所述卡钉41呈t形，所述太阳翼帆板组件1的端部上开设有圆孔，所述圆孔的开口呈线性，所述卡钉通过线性的开口进入至所述圆孔内后旋转90度后固定。

进一步的，本设计还在所述热刀安装支架42两侧还分别安装有一具有压紧棒的微动开关49，两个所述微动开关上的压紧棒13向热刀安装支架的两侧设置且当所述两个太阳翼帆板组件11收起后、两个所述微动开关上的压紧棒13可被太阳翼帆板组件的端部压紧构成电路导通，此时的电路如图10所示，通过此微动开关49及其上的压紧棒13并结合附图10可以检测太阳翼帆板组件11被收起后的状态，亦可检测太阳翼帆板组件11是否被打开。

进一步的，本设计还在两个太阳翼帆板组件11内侧的中部分别设有辅助支撑组件12，辅助支撑组件12包含辅助支撑芯杆121、9个碟簧122和螺钉123，辅助支撑芯杆121连接在铝基板上，9个碟簧122套在辅助支撑芯杆121上并通过所述螺钉限位，在太阳翼帆板组件11收拢状态时，单个辅助支撑组件12通过碟簧可提供约100n的支撑力。在辅助支撑机构压紧时该支撑力将由星上的框架支撑。在热刀片对预紧绳烧断并对太阳翼帆板组件11解锁后，辅助支撑机构可辅助提供瞬时的展开驱动促使太阳翼帆板组件11展开。

在使用中，首先需对两个太阳翼帆板组件11向两侧反转促使两个太阳翼帆板组件11收起，此时，提前截取一定长度的预紧绳，两端绑好卡钉，而后，将两侧太阳翼处于收拢状态，而后将预紧绳穿过热刀安装支架的缝隙并搭载在两个热刀片上，而后将所述卡钉通过线性的开口进入至所述圆孔内后旋转90度后实现卡钉与圆孔及铝基板的连接，而后波动两侧微动开关上的压紧棒，使微动开关压紧棒压紧微动开关上的弹片，确认微动开关内部电路都处于连通状态，再依次安装线压块、调整件，通过调节螺栓拧入的深浅来调整预紧绳对两侧铝基板的拉紧力；此时，压紧杆压在铜片上并促使两个铜片连接实现内部电路连通，两个太阳翼帆板组件11活动端的铝基板端部压在所述压紧棒上。

当两个太阳翼帆板组件11需要展开时，星载计算机发出加热指令，供电顺序为主刀供电-备刀供电，主刀供电120s，备刀供电120s，总计240s秒，供电次数为5次，热刀片通电加热后，将预紧绳41切断，两侧太阳翼帆板在根部展开铰链的做用下展开，从而达到释放两个太阳翼的目的，当两侧太阳翼帆板都展开时，两个微动开关压紧棒13都会解除对两侧微动开关49上的弹片的约束，此时两路供电处于断路，系统停止对热刀片48加电。如若只有一侧展开，那展开的那侧微动开关49上的弹片弹开，此供电回路处于断路，此情况程序还会继续对热刀片进行加热，直到两侧太阳翼帆板都展开后，两侧微动开关的压紧棒都处于打开状态，微动开关断路，主备热刀片都停止供电，当两侧太阳翼都展开后，根部带开关的展开铰链的两个铜片解除接触，供电状态改变，状态信号返回星载计算机，可以判断太阳翼展开到位。

本发明实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。