卫星帆板展开机构及微小卫星

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卫星帆板展开机构及微小卫星
申请号	CN202111359637.6	申请日	2021-11-17	公开(公告)号	CN113895658A	公开(公告)日	2022-01-07
申请人	北京微纳星空科技有限公司; 北京国宇星空科技有限公司; 安徽微纳星空科技有限公司; 海南微纳星空科技有限公司; 陕西国宇星空科技有限公司;			发明人	高恩宇; 姜秀鹏; 刘断尘; 阎凯;
摘要	本申请涉及太阳翼铰链技术领域，尤其是涉及一种卫星帆板展开机构及微小卫星，卫星帆板展开机构包括：固定铰，与卫星本体连接；转动铰，转动铰包括第一铰接部以及与第一铰接部连接的连接部，第一铰接部铰接于固定铰，连接部连接有卫星帆板；第一固定件，设置于转动铰的表面；第二固定件，设置于固定铰的表面；驱动件，驱动件的一端与第一固定件连接，驱动件的另一端与第二固定件连接。本申请提供的卫星帆板展开机构，驱动件作为动力源装配于整个展开机构的外部，更换驱动件时，不需要对展开机构整体进行拆装，驱动件的更换过程简单易操作，从而有效降低展开机构整体的加工、维修的成本以及效率。
权利要求	1.一种卫星帆板展开机构，其特征在于，包括：固定铰，用于与卫星本体连接；转动铰，所述转动铰包括第一铰接部以及与所述第一铰接部连接的连接部，所述第一铰接部铰接于所述固定铰，所述连接部用于连接卫星帆板；第一固定件，设置于所述转动铰的表面；第二固定件，设置于所述固定铰的表面；驱动件，所述驱动件的一端与所述第一固定件连接，所述驱动件的另一端与所述第二固定件连接。 2.根据权利要求1所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述固定铰包括：固定平台，用于与所述卫星本体连接；第二铰接部，设置于所述固定平台，所述第一铰接部与所述第二铰接部铰接。 3.根据权利要求2所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述卫星帆板展开机构还包括锁定组件，所述锁定组件包括：锁定件，所述第二铰接部形成有安装部，所述锁定件设置于所述安装部；弹性件，设置于所述安装部，所述锁定件与所述弹性件连接，在所述弹性件的作用下，所述锁定件始终具有远离所述安装部的趋势。 4.根据权利要求3所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述第一铰接部形成有锁定部，当所述转动铰相对所述固定铰从初始位置转动至展开位置时，在所述弹性件的作用下所述锁定件的部分与所述锁定部连接以使所述转动铰与所述固定铰锁定在所述展开位置。 5.根据权利要求3所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述锁定组件还包括封堵构件，所述封堵构件设置于所述安装部并与所述第二铰接部连接，以将所述弹性件封堵在所述安装部内，所述弹性件的一端与所述封堵构件连接。 6.根据权利要求2所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述第一固定件相对所述第一铰接部凸起，并且所述第一固定件设置有第一固定销；所述第二固定件相对所述第二铰接部凸起，并且所述第二固定件设置有第二固定销，所述驱动件的一端与所述第一固定销连接，所述驱动件的另一端与所述第二固定销连接。 7.根据权利要求4所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述驱动件为拉簧，在所述转动铰相对所述固定铰处于所述初始位置时，所述拉簧处于拉伸状态；在所述转动铰相对所述固定铰处于所述展开位置时，所述拉簧处于收缩状态。 8.根据权利要求2至6中任一项所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述第一铰接部具有平板结构，所述平板结构的面对所述第二铰接部的端面为弧面；所述第二铰接部形成有安装槽，所述第一铰接部的平板结构形成有所述弧面的部分位于所述安装槽内并通过铰接轴与所述第二铰接部铰接。 9.根据权利要求4所述的卫星帆板展开机构，其特征在于，所述第二铰接部设置有限位挡板，当所述转动铰相对所述固定铰转动至所述展开位置时，所述转动铰被所述限位挡板阻挡。 10.一种微小卫星，其特征在于，包括卫星本体、卫星帆板和权利要求1至9中任一项所述的卫星帆板展开机构，所述卫星帆板展开机构的固定铰与所述卫星本体连接，所述转动铰的连接部与所述卫星帆板连接。
说明书全文	卫星帆板展开机构及微小卫星技术领域 [0001] 本申请涉及太阳翼铰链技术领域，尤其是涉及一种卫星帆板展开机构及微小卫星。背景技术 [0002] 随着微小卫星功能不断增强，对能源的需求相应提高，单纯依靠体装帆板面积已经无法满足整星功耗，因此展开帆板得到了广泛应用。展开帆板的关键部件在于展开机构，由于微小卫星对尺寸、重量都有严格的要求，因此展开机构需要做到可靠性高、结构形式简单、重量尺寸小。另外由于不同卫星帆板尺寸重量不同，机构的展开性能也需要定制化设计。 [0003] 目前微小卫星展开机构动力源通常为扭簧、涡卷簧、片簧等。其中扭簧通常内嵌于展开机构之中，装配过程相对繁琐，更换扭簧需要整体拆卸；涡卷簧结构较为复杂，且加工成本高、周期长。发明内容 [0004] 本申请的目的在于提供一种卫星帆板展开机构及微小卫星，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的太阳翼铰链的弹性件内嵌于展开机构之中，装配过程相对繁琐，更换扭簧需要整体拆卸，导致加工、维修成本高、周期长的技术问题。 [0005] 本申请提供了一种卫星帆板展开机构，包括： [0006] 固定铰，用于与卫星本体连接； [0007] 转动铰，所述转动铰包括第一铰接部以及与所述第一铰接部连接的连接部，所述第一铰接部铰接于所述固定铰，所述连接部用于连接卫星帆板； [0008] 第一固定件，设置于所述转动铰的表面； [0009] 第二固定件，设置于所述固定铰的表面； [0010] 驱动件，所述驱动件的一端与所述第一固定件连接，所述驱动件的另一端与所述第二固定件连接。 [0011] 在上述技术方案中，进一步地，所述固定铰包括： [0012] 固定平台，用于与所述卫星本体连接； [0013] 第二铰接部，设置于所述固定平台，所述第一铰接部与所述第二铰接部铰接。 [0014] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述卫星帆板展开机构还包括锁定组件，所述锁定组件包括： [0015] 锁定件，所述第二铰接部形成有安装部，所述锁定件设置于所述安装部； [0016] 弹性件，设置于所述安装部，所述锁定件与所述弹性件连接，在所述弹性件的作用下，所述锁定件始终具有远离所述安装部的趋势。 [0017] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一铰接部形成有锁定部，当所述转动铰相对所述固定铰从初始位置转动至展开位置时，在所述弹性件的作用下所述锁定件的部分与所述锁定部连接以使所述转动铰与所述固定铰锁定在所述展开位置。 [0018] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述锁定组件还包括封堵构件，所述封堵构件设置于所述安装部并与所述第二铰接部连接，以将所述弹性件封堵在所述安装部内，所述弹性件的一端与所述封堵构件连接。 [0019] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一固定件相对所述第一铰接部凸起，并且所述第一固定件设置有第一固定销； [0020] 所述第二固定件相对所述第二铰接部凸起，并且所述第二固定件设置有第二固定销，所述驱动件的一端与所述第一固定销连接，所述驱动件的另一端与所述第二固定销连接。 [0021] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述驱动件为拉簧，在所述转动铰相对所述固定铰处于所述初始位置时，所述拉簧处于拉伸状态；在所述转动铰相对所述固定铰处于所述展开位置时，所述拉簧处于收缩状态。 [0022] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一铰接部具有平板结构，所述平板结构的面对所述第二铰接部的端面为弧面； [0023] 所述第二铰接部形成有安装槽，所述第一铰接部的平板结构形成有所述弧面的部分位于所述安装槽内并通过铰接轴与所述第二铰接部铰接。 [0024] 在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二铰接部设置有限位挡板，当所述转动铰相对所述固定铰转动至所述展开位置时，所述转动铰被所述限位挡板阻挡。 [0025] 本申请还提供了一种微小卫星，包括卫星本体、卫星帆板和上述任一实施例中的卫星帆板展开机构，所述卫星帆板展开机构的固定铰与所述卫星本体连接，所述转动铰的连接部与所述卫星帆板连接，具有该卫星帆板展开机构的全部有益技术效果，在此，不再赘述。 [0026] 与现有技术相比，本申请的有益效果为： [0027] 本申请提供的卫星帆板展开机构包括：固定铰，与卫星本体连接；转动铰，转动铰包括第一铰接部以及与第一铰接部连接的连接部，第一铰接部铰接于固定铰，连接部连接有卫星帆板；第一固定件，设置于转动铰的表面；第二固定件，设置于固定铰的表面；驱动件，驱动件的一端与第一固定件连接，驱动件的另一端与第二固定件连接。 [0028] 本申请提供的卫星帆板展开机构，驱动件作为动力源装配于整个展开机构的外部，可根据卫星帆板的形态、尺寸、材质等因素对应不同的负载更换驱动件以确保卫星帆板展开过程以及在展开位置时的可靠程度，以及在检修、维修过程中需要更换驱动件时，不需要对展开机构整体进行拆装，驱动件的更换过程简单易操作，不需要对本卫星帆板展开机构的其他结构以及部件进行特殊处理，从而有效降低展开机构整体的加工、维修的成本以及效率。 [0029] 本申请提供的微小卫星，包括上述所述的卫星帆板展开机构，因而，通过本卫星帆板展开机构使微小卫星的帆板相对卫星展开，检修、维修过程便捷，并且帆板展开到位后能够锁定在展开位置，具有较强的稳定性。附图说明 [0030] 为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0031] 图1为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构处于初始位置的结构示意图； [0032] 图2为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构处于初始位置的又一结构示意图； [0033] 图3为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构的处于展开位置的结构示意图； [0034] 图4为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构的结构示意图； [0035] 图5为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构的固定铰的结构示意图； [0036] 图6为本申请实施例提供的卫星帆板展开机构的转动铰的结构示意图。 [0037] 附图标记： [0038] 1‑转动铰，101‑第一铰接部，1011‑弧面，102‑连接部，103‑第一铰接孔，104‑锁定部，2‑固定铰，201‑固定平台，202‑第二铰接部，2021‑第一铰接臂，2022‑第二铰接臂，203‑ 限位挡板，204‑安装部，3‑驱动件，4‑第一固定件，401‑第一固定销，5‑第二固定件，501‑第二固定销，6‑锁定组件，601‑锁定件，602‑弹性件，603‑封堵构件，7‑铰接轴，8‑卫星帆板。具体实施方式 [0039] 下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。 [0040] 通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。 [0041] 基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0042] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0043] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0044] 下面参照图1至图6描述根据本申请的实施例所述的卫星帆板展开机构及微小卫星。 [0045] 参见图1至图6所示，本申请的实施例提供了一种卫星帆板展开机构，卫星帆板展开机构包括：固定铰2、转动铰1、驱动件3和锁定组件6，固定铰2与转动铰1相互铰接，固定铰 2设置于卫星本体，转动铰1连接有卫星帆板8；转动铰1的表面设置有第一固定件4，固定铰2 的表面设置有第二固定件5，驱动件3分别与第一固定件4和第二固定件5连接，使得在驱动件3的作用下转动铰1能够相对固定铰2转动，从而实现卫星帆板8相对卫星本体展开；在初始状态下，卫星帆板8靠近卫星本体处于收拢状态，此时转动铰1相对固定铰2处于初始位置，当转动铰1相对固定铰2转动预定角度到达展开位置后，卫星帆板8相对卫星本体展开，此时锁定组件6将转动铰1锁定在当前位置。 [0046] 需要说明的是，卫星帆板8设置有压紧点(图中未示出，卫星帆板8在初始状态的压紧收拢为现有成熟技术，在此不做过多赘述)，在初始位置时，压紧点处于锁定状态，从而使卫星帆板8与卫星本体处于收拢状态，此时驱动件3不工作，使得卫星帆板8能够与卫星本体维持在锁定状态，当需要展开卫星帆板8时，卫星本体的控制系统控制释放压紧点，取消卫星帆板8与卫星本体之间的锁定状态，此时驱动件3开始工作，驱动卫星帆板8相对卫星本体展开。 [0047] 具体地，固定铰2包括固定平台201，固定平台201形成有第二铰接部202，第二铰接部202与固定平台201具有一体式结构，固定平台201具有平板结构，并且固定平台201的平板结构形成有孔结构，用于穿设螺栓、螺钉、销钉或者其他形式的紧固件以使固定平台201 与卫星本体连接。 [0048] 第二铰接部202包括相互平行、面对设置的第一铰接臂2021和第二铰接臂2022，第一铰接臂2021与第二铰接臂2022之间设置有限位挡板203，优选地，限位挡板203的两端分别与第一铰接臂2021和第二铰接臂2022连接，使得第一铰接臂2021、第二铰接臂2022以及限位挡板203在固定平台201的上方形成用于容纳、安装第一铰接部101并供第一铰接部101 转动的安装槽。 [0049] 进一步地，第一铰接部101具有平板结构，第一铰接部101的部分设置于安装槽内，第一铰接部101形成有第一铰接孔103，第一铰接臂2021形成有第二铰接孔，第二铰接臂 2022形成有第三铰接孔，通过铰接轴7将第一铰接部101与第二铰接部202进行铰接，铰接轴 7的一端部设置有端帽，铰接轴7的另一端顺次穿过第二铰接孔、第一铰接孔103和第三铰接孔并使用螺栓锁紧即可将第一铰接部101与第二铰接部202铰接。 [0050] 进一步地，由于第一铰接部101具有平板结构，使得第一铰接部101具有一定的厚度，第一铰接部101包括相互面对的两个表面以及位于两个表面之间的侧面，优选地，侧面包括弧面1011以及位于弧形两端并与弧面1011自然过渡的平面，第一铰接部101的位于安装槽内的部分所对应的端面为弧面1011，在第一铰接部101处于安装槽内的状态下，以及在第一铰接部101相对安装槽转动的过程中，第一铰接部101的弧面1011能够确保第一铰接部 101相对安装槽转动的顺畅性，确保卫星帆板8顺利展开，并且当第一铰接部101转动到位后，第一铰接部101的与弧面1011自然过渡的平面与限位挡板203接触，从而由限位挡板203 对第一铰接部101进行限位，阻挡第一铰接部101也就是转动铰1进一步转动，从而使卫星帆板8停止在当前的展开位置，同时由锁定组件6将转动铰1与固定铰2锁定在当前状态。 [0051] 此外，需要说明的是，通过调节限位挡板203与第一铰接部101之间的距离，能够调节第一铰接部101相对安装槽转动的角度范围，当限位挡板203相对第一铰接部101的距离较远时，在展开位置，转动铰1相对固定铰2之间的转动角度较大，此时卫星帆板8与卫星本体之间的角度为直角或钝角；当限位挡板203相对第一铰接部101的距离较近时，在展开位置，转动铰1相对固定铰2之间的转动角度较大，此时卫星帆板8与卫星本体之间的角度为直角或锐角。 [0052] 更进一步地，第一铰接部101连接有用于连接卫星帆板8的呈板状的连接部102，连接部102上形成有多个孔结构，将连接部102面对卫星帆板8设置后，使用螺钉、螺栓配合螺母或者其他形式的紧固件穿设于连接部102上的孔结构以将连接部102与卫星帆板8连接。 [0053] 进一步地，第一固定件4设置于第一铰接部101的侧面的除弧面1011以外的平面部分，第一固定件4具有杆结构或柱结构并相对第一铰接部101凸起，第一固定件4远离第一铰接部101的一端部可拆卸地设置有第一固定销401；第二固定件5设置于限位挡板203的朝向安装槽外部的一侧壁面，第二固定件5同样具有杆结构或柱结构并相对限位挡板203凸起，第二固定件5远离限位挡板203的一端部可拆卸地设置有第二固定销501，驱动件3的一端与第一固定销401连接，驱动件3的另一端与第二固定销501连接。 [0054] 更进一步，驱动件3具体为拉簧，拉簧的两端分别设置有钩部，拉簧两端的钩部分别与第一固定销401和第二固定销501固定连接，在初始状态下，也就是转动铰1相对固定铰 2处于初始位置时，拉簧处于大幅度拉伸状态，续存了一定的弹性势能，当卫星帆板8的压紧点释放后，卫星帆板8失去卫星本体对其的束缚作用后，拉簧通过自身被拉伸而具备弹性势能逐渐恢复至收缩状态，在此过程中，完成卫星帆板8的展开，直至卫星帆板8随第一铰接部 101转动至展开位置后被限位挡板203阻挡，而此时，第一铰接部101的弧面1011刚好面对固定平台201设置。 [0055] 进一步地，锁定组件6包括：锁定件601、弹性件602和封堵构件603，优选地，第一铰接臂2021的外壁面也就是背离第二铰接臂2022的一侧壁面设置有安装部204，安装部204具体为形成于第一铰接臂2021的槽体结构，并且槽体结构的槽底位于中间的位置形成通孔，使得第一铰接臂2021的内外贯通，锁定件601呈柱状穿设于安装部204的通孔内，弹性件602 具体为压簧，弹性件602位于安装部204内，并且弹性件602的一端与锁定件601的朝向第一铰接臂2021的外壁面的一端连接，封堵构件603呈平板状，并且封堵构件603与安装部204的槽体结构的形状相同，使得封堵构件603能够嵌设于安装部204内。 [0056] 进一步地，封堵构件603形成有孔结构，封堵构件603的孔结构的数量为至少两个，至少两个孔结构间隔设置，在安装部204的槽底面对两个孔结构的位置设置有螺纹孔，使用螺栓穿过封堵构件603的孔结构后与安装部204的螺纹孔螺纹连接，从而能够将封堵构件 603固定至安装部204，此时弹性件602的远离锁定件601的一端与封堵构件603接触使得弹性件602受到挤压，从而使得弹性件602能够对锁定件601施加弹力，锁定件601始终具有从通孔中朝向安装槽(第一铰接臂2021与第二铰接臂2022之间的部分空间)伸出的趋势，在转动铰1相对固定铰2从初始位置朝向展开位置转动的过程中，锁定件601的端头被第一铰接部101的壁面阻挡，弹性件602始终处于收缩的状态，使得锁定件601被限位于安装部204的通孔内。 [0057] 进一步地，第一铰接部101的第一铰接孔103具体形成在靠近第一铰接部101的中心位置，第一铰接部101靠近第一铰接孔103的位置形成有锁定部104，锁定部104具体为形成于第一铰接部101的面对第一铰接臂2021的一侧表面上的通孔或者凹槽，当转动铰1转动至展开位置时，锁定件601刚好面对锁定部104，在弹性件602的作用下锁定件601进入锁定部104，从而使转动铰1与固定铰2锁定在当前状态，避免转动铰1进一步转动，并有效减小展开到位的冲击力。 [0058] 进一步地，当锁定件601与锁定部104相互插接锁定后，驱动件3(拉簧)仍存在弹性余量，未达到完全收缩至自然状态，对第一固定件4和第二固定件5仍旧施加一定的弹力，确保转动铰1与固定铰2保持在展开位置，提高卫星帆板8展开的可靠性。 [0059] 综上所述，本申请提供的卫星帆板展开机构，驱动件作为动力源装配于整个展开机构的外部，可根据卫星帆板的形态、尺寸、材质等因素对应不同的负载更换驱动件以确保卫星帆板展开过程以及在展开位置时的可靠程度，以及在检修、维修过程中需要更换驱动件时，不需要对展开机构整体进行拆装，驱动件的更换过程简单易操作，不需要对本卫星帆板展开机构的其他结构以及部件进行特殊处理，从而有效降低展开机构整体的加工、维修的成本以及效率。 [0060] 此外，本申请提供的卫星帆板展开机构还设置有自动锁紧功能，进一步加强卫星帆板展开到位后的稳定性和可靠性。 [0061] 本申请的实施例还提供一种微小卫星，包括上述任一实施例所述的卫星帆板展开机构，因而，具有该卫星帆板展开机构的全部有益技术效果，在此，不再赘述。 [0062] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。