用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼的制作方法

1.本发明的实施方式涉及卫星技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及一种包括该装置的太阳翼。


背景技术：

2.太阳翼主要由多个光伏板组成，是卫星上一种收集太阳能的装置，是卫星的能量来源。在火箭发射前，太阳翼需要折叠并收拢于卫星的主体侧方，卫星处于火箭内，星箭分离后太阳翼才会展开。
3.目前用于卫星并锁紧太阳翼的装置，其包括固定于卫星主体上并与光伏板抵接的释放机构，以及包括压紧部件、拉杆和限位件的拉紧机构。当释放机构拉持拉杆时，拉杆在压紧部件和限位件的协助下阻止太阳翼的展开，即释放机构和拉紧机构共同保持太阳翼处于折叠状态，而当释放机构释放拉杆时，释放机构和拉紧机构解除对太阳翼的限制，并使得太阳翼能从折叠状态变化为展开状态。
4.然而，当拉杆被突然被释放机构释放时，太阳翼从折叠状态变化为展开状态，并迫使拉杆和限位件迅速远离释放机构，这种方式会造成拉杆和限位件脱离太阳翼而成为太空垃圾。
5.需要说明的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本技术的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

6.为了解决如上所提到的一个或多个技术问题，本发明提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及包括该装置的太阳翼，其中该装置可以防止拉杆在被释放后脱离太阳翼并变成太空垃圾。
7.本实用新型提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置，太阳翼包括多个光伏板和用于将多个光伏板顺序连接为一个可折叠结构的多个扭簧铰链，其中处于该可折叠结构中最外侧的两个光伏板分别为近端板和远端板，装置包括：释放机构，固定在卫星的主体上并与近端板远离远端板的侧面抵接；拉紧机构，包括：压紧部件，与远端板远离近端板的侧面固定相连；拉杆，包括能够被释放机构拉持的第一端部及与第一端部相对的且贯穿压紧部件和各个光伏板的第二端部；第一限位件，设在拉杆的第二端部上并与压紧部件远离所述远端板一侧抵接；防脱帽盖，固定设在远端板或压紧部件上并遮盖第一限位件和拉杆。
8.进一步地，所述装置还包括固定设在所述防脱帽盖的底壁内表面的缓冲垫；所述缓冲垫是由铝材所制成的蜂窝结构。
9.进一步地，在所述防脱帽盖的开口边处上设有带有螺栓孔的凸缘，所述装置还包括穿过所述螺栓孔并拧入所述远端板或压紧部件的紧固螺栓。
10.进一步地，所述压紧部件包括：第一压紧件，其与所述远端板远离所述近端板的侧部相连，在所述第一压紧件上设有朝着所述远端板凹陷的第一球窝；第一球垫，其设在所述第一球窝内并与所述第一球窝配合，其中所述第一压紧件和第一球垫被所述拉杆贯穿；所述释放机构包括：第二压紧件，其固定在所述卫星的主体上并与近端板远离所述远端板的侧部抵接，在所述第二压紧件上有朝着所述近端板凹陷的第二球窝；第二球垫，其设在所述第二球窝内并所述第二球窝之配合；可断杆，贯穿所述第二球垫、第二压紧件并连接所述拉杆；第二限位件设在所述可断杆远离所述拉杆的端部上；断裂机构，部分设在所述第二限位件和第二球垫之间且用于促使所述可断杆发生断裂。
11.进一步地，所述断裂机构包括：套设在所述易断拉杆上且位于所述第二限位件和第二球垫之间的转接座；设于所述转接座内且套设在所述可断杆上的套头；设在所述套头内且关于所述可断杆对称布置的固定切刀和活动切刀；设在所述转接座上且与所述套头相连的点火式爆炸器；其中，所述点火式爆炸器能产生爆炸并推动所述活动切刀向所述固定切刀靠近以剪断所述可断杆。
12.进一步地，所述缓冲垫与拉杆之间的间隙小于所述第一球垫的轴向最大尺寸。
13.进一步地，所述第二压紧件包括：与所述卫星主体相连的法兰部、与所述法兰部远离所述卫星主体的侧部相连的筒部和与所述筒部远离所述法兰部的端部相连的盖部，所述第二球窝设在所述盖部中，所述筒部上设有供所述断裂机构贯穿并允许所述断裂机构活动的避让开口。
14.进一步地，所述装置还包括转接件，所述转接件包括设在所述近端板远离所述远端板一侧内的管部，以及与所述管部相连且与所述近端板远离所述远端板一侧抵接的肩部，在所述第二压紧件的盖部设有第二定位面，在所述肩部上设有与所述第二定位面抵接的第一定位面。
15.进一步地，所述第一压紧件包括设在所述远端板远离所述近端板一侧内且具有第一球窝的进入部，以及与所述进入部相连且与所述远端板远离所述近端板一侧抵接的凸缘部。
16.根据本实用新型的用于卫星并锁紧太阳翼的装置及包括该装置的太阳翼，当释放机构拉持拉杆时，释放机构和拉紧机构保持太阳翼处于折叠状态，而当释放机构释放拉杆时，释放机构和拉紧机构解除对太阳翼的限制，并使得太阳翼能从折叠状态变化为展开状态，从而借助防脱帽盖阻止拉杆和第一限位件脱离太阳翼。与现有技术相比，该装置在远端板或压紧部件上增设了能够遮盖第一限位件和拉杆的防脱帽盖。该防脱帽盖能够阻止拉杆和第一限位件在释放机构释放拉杆时脱离太阳翼，并能有效避免二者成为太空垃圾。此外，该装置还在防脱帽盖内增设了缓冲垫，缓冲垫能够对被释放的拉杆实施缓冲，并将拉杆的撞击力分散施加到防脱帽盖上，由此可以预防防脱帽盖在被拉杆撞击时产生意外损坏，还可以降低对防脱帽盖的强度要求和制造成本。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
18.图1为本实用新型实施例的用于卫星并锁紧太阳翼的装置的剖面图；
19.图2显示了图1所示装置的防脱帽盖和缓冲垫；
20.图3显示了图1所示装置的第一压紧件；
21.图4显示了图1所示装置的第二压紧件；
22.图5示出了图1所示装置的第一球垫；
23.图6显示了图1所示装置的第二球垫。
具体实施方式
24.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。
25.本实用新型实施例提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置100，其中太阳翼包括多个光伏板和用于将多个光伏板顺序连接为一个可折叠结构70(未完整示出)的多个扭簧铰链，其中处于该可折叠结构70中最外侧的两个光伏板分别为近端板71和远端板72。光伏板上设有太阳能电池，其可以将太阳能转化为电能进而为卫星提供可持续的电能。优选地，太阳能电池的材料为单结或三结砷化镓，其光电转化率最高可达30％。多个扭簧铰链可以提供太阳翼展开时所需的动力并能保证多个光伏板同时展开。用于卫星并锁紧太阳翼的装置100设在卫星的主体上并贯穿式压紧各个光伏板。优选地，用于卫星并锁紧太阳翼的装置100的数量可根据实际需要选定，例如为四个。
26.如图1所示，用于卫星并锁紧太阳翼的装置100包括固定在卫星的主体上并与近端板71远离远端板72一侧抵接释放机构20，以及具有压紧部件11、拉杆12和第一限位件50的拉紧机构10。压紧部件11与远端板72远离近端板71一侧固定相连，拉杆12包括能够被释放机构20拉持的第一端部122及与第一端部122相对的且贯穿压紧部件11和各个光伏板的第二端部121。第一限位件50设在拉杆12的第二端部121并与压紧部件11远离远端板72一侧抵接。同时，装置100还包括固定设在远端板72或压紧部件11上并遮盖第一限位件50和拉杆12的防脱帽盖30。
27.释放机构20能够拉持拉杆12并使之保持相对静止，使得拉杆12可以通过第一限位件50和压紧部件11向远端板72施加朝向近端板71的压力，此时由于释放机构20可以向近端板71施加朝向远端板72的压力，由此释放机构20和拉紧机构10便可保持太阳翼处于折叠状态。
28.当释放机构20拉持拉杆12时，释放机构20和拉紧机构10保持太阳翼处于折叠状态，而当释放机构20释放拉杆12时，释放机构20和拉紧机构10解除对太阳翼的限制，并使得太阳翼能从折叠状态变化为展开状态，并借助防脱帽盖30阻止拉杆12和第一限位件50脱离太阳翼，并有效避免二者成为太空垃圾。
29.如图1和图2所示，在本实施例中，防脱帽盖30的开口边处上设有带有螺栓孔的凸缘，装置100还包括穿过螺栓孔并拧入远端板72或压紧部件11的紧固螺栓。紧固螺栓能够实现防脱帽盖30与远端板72之间的固定连接，或防脱帽盖30与压紧部件11之间的固定连接，从而保证防脱帽盖30能够阻止拉杆12和第一限位件50脱离太阳翼，并避免二者成为太空垃
圾。
30.在本实施例中，如图1、图3和图5所示，压紧部件11包括与远端板72远离近端板71一侧相连的第一压紧件111、设于第一压紧件111上且朝着远端板72凹陷的第一球窝112，以及设在第一球窝112内并与第一球窝112配合的第一球垫113，其中拉杆12穿过第一球垫113和第一压紧件111。
31.如图1、图4和图6，释放机构20包括固定在卫星的主体上并与近端板71远离远端板72一侧抵接的第二压紧件21、设于第二压紧件21上且朝着近端板71凹陷的第二球窝22、设在第二球窝22内并第二球窝22之配合的第二球垫23、贯穿第二球垫23、第二压紧件21并连接拉杆12的可断杆24、设在可断杆24远离拉杆12的端部上的第二限位件60，以及部分设在第二限位件60和第二球垫23之间且用于促使可断杆24发生断裂的断裂机构25。
32.当可断杆24未断裂时，拉杆12和可断杆24能够在第一限位件50、第一球垫113、第一压紧件111、第二限位件60、第二球垫23和第二压紧件21的协助下保持太阳翼一直处于折叠状态。而当可断杆24断裂时，第一限位件50、第一球垫113、第一压紧件111、第二限位件60、第二球垫23和第二压紧件21无法再协助拉杆12和可断杆24保持太阳翼继续处于折叠状态，使得太阳翼能从折叠状态变化为展开状态。
33.该装置100能够利用第一球窝112和第一球垫113以及第二球窝22和第二球垫23之间的配合，允许拉杆12和可断杆24在太阳翼中做出一定角度的偏转或摆动，当设在第一压紧件111、第二压紧件21和各个光伏板上且供拉杆12和可断杆24穿过的穿孔存在加工误差而难以完美地对齐时，拉杆12和可断杆24可以在太阳翼内做适应性的偏转并避免自身承受径向载荷，由此保证了可断杆24在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼产生提前展开的风险。
34.在本实施例中，第一球垫113和第二球垫23的材料可选为铜或铜合金且表面做抛光处理。示例性地，在第一球窝112和第二球窝22内涂覆有润滑材料层，润滑材料层优选为二硫化钼涂层。二硫化钼涂层是一种基于mos2的热固性固体润滑剂，其具有优异的润滑性，能够降低第一球窝112和第二球窝22的摩擦系数，起到润滑的作用。
35.如图2所示，在本实施例中，该装置100还可包括设在防脱帽盖30的底壁内表面的缓冲垫40。缓冲垫40能够对被释放的拉杆12实施缓冲并将拉杆12的撞击力分散施加到防脱帽盖30上，由此可以预防防脱帽盖30在被拉杆12撞击时产生意外损坏，还可以降低对防脱帽盖30的强度要求和制造成本。优选地，缓冲垫40是由铝材所制成的蜂窝结构。具体地，缓冲垫40可选用3
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0.05铝蜂窝标准hb5443-1990的蜂窝结构。
36.在本实施例中，缓冲垫40与拉杆12之间的间隙小于第一球垫113的轴向最大尺寸，通过这种方式使得第一球垫113在太阳翼展开过程中始终处于第一球窝112内，由此限制拉杆12在太阳翼展开过程中的摆动幅度并减小拉杆12在太阳翼调整角度时产生的惯性力。
37.在本实施例中，断裂机构25包括转接座251、套头252、固定切刀253、活动切刀254和点火式爆炸器255。其中，转接座251套设在可断杆24上且固定于第二限位件60和第二球垫23之间。套头252设于转接座251内且套设在可断杆24上。固定切刀253和活动切刀254设在套头252内且关于可断杆24对称。点火式爆炸器255设在转接座251上且与套头252相连，能产生爆炸并推动活动切刀254向固定切刀253靠近以剪断可断杆24，进而达到释放拉杆12的目的。点火式爆炸器255属于本领域的常规产品，在此不再赘述。
38.示例性地，拉杆12与可断杆24之间为可拆卸连接，例如为螺纹连接。具体地，拉杆12和可断杆24中的一个上设有内螺纹，而在拉杆12和可断杆24中的另一个上设有外螺纹，使得拉杆12和可断杆24能借助彼此配合的内螺纹和外螺纹实现同轴连接。
39.为了便于可断杆24的断裂，可断杆24具有位于固定切刀253和活动切刀254之间的可断裂部，可断裂部的径向尺寸比可断杆24的其它部分的径向尺寸要小。在本实施例中，在可断杆24上设置环形凹槽，环形凹槽所在的部位便可称为可断裂部，环形凹槽令可断裂部更加脆弱使可断杆24极易在此断裂。点火式爆炸器255能产生爆炸并推动活动切刀254向固定切刀253靠近以剪断可断杆24的可断裂部，达到释放拉杆12的目的。
40.示意性地，第一限位件50和第二限位件60皆为螺母，在拉杆12的第二端部121和可断杆24远离拉杆12的端部上皆设有与对应螺母配合的外螺纹。在断裂机构25未剪断可断杆24时，第一限位件50和第二限位件60能将可断杆24和拉杆12的拉力转化为施加给第一球垫113和第二球垫23的压力，并通过第一压紧件111和第二压紧件21传递给太阳翼的远端板72和近端板71，使太阳翼处于折叠状态。
41.在本实施例中，如图4所示，第二压紧件21包括与卫星主体相连的法兰部21a、与法兰部21a远离卫星主体的侧部相连的筒部21b和与筒部21b远离法兰部21a的端部相连的盖部21c。第二球窝22设在盖部21c上，并使得筒部21b能容纳第二球垫23、拉断机构25、可断杆24和第二限位件60。同时，筒部21b上设有供断裂机构25贯穿并允许断裂机构25活动的避让开口21d。
42.在本实施例中，如图3所示，第一压紧件111包括设在远端板72远离近端板71的一侧内且具有第一球窝112的进入部111a，以及与进入部111a相连且与远端板72远离近端板71一侧抵接的凸缘部111b。具有进入部111a和凸缘部111b的第二压紧件21能安全地向远端板72施加压力，降低其压坏远端板72的风险。
43.示意性地，装置100还包括转接件51，转接件51包括设在近端板71远离远端板72的一侧内的管部，以及与管部相连且与近端板71远离远端板72一侧抵接的肩部，在第二压紧件21的盖部21c设有第二定位面，在肩部上设有与第二定位面抵接的第一定位面。转接件51可以将第二压紧件21的压力分散地施加于近端板71，有利于降低第二压紧件21压坏远端板72的风险。
44.在相邻的光伏板中，一个光伏板定义为第一选定板，而另一个光伏板定义为第二选定板，在第一选定板靠近第二选定板的表面内嵌设有第一板套73，在第二选定板靠近第一选定板的表面上嵌设有第二板套74。当太阳翼处于折叠状态时，第一板套73和第二板套74抵接并使得第一选定板和第二选定板之间的间距为设定值。设定值需要根据实际需要确定，并保证第一选定板和第二选定板上的必要零部件互不接触以防压坏。
45.在第一板套73和第二板套74的接触界面中的一个上可设有增加摩擦系数的增阻涂层，增阻涂层优选为碳化钨涂层。碳化钨具有较高的耐磨性，可以增大第一板套73与第二板套74之间的摩擦力，避免第一板套73与第二板套74产生相对滑动并造成对应光伏板产生相对滑动。
46.在一个未示出的实施例中，还提供了一种太阳翼，该太阳翼包括如上面任意实施例所述的用于卫星并锁紧太阳翼的装置100。由于该太阳翼包括如上面任意实施例所述的用于卫星并锁紧太阳翼的装置100，所以其具有如下特点和优势，即该太阳翼在远端板72或
压紧部件11上增设了能够遮盖第一限位件50和拉杆12的防脱帽盖30。该防脱帽盖30能够阻止拉杆12和第一限位件50在释放机构20释放拉杆12时脱离太阳翼，并能有效避免二者成为太空垃圾。此外，装置还在防脱帽盖30内增设了缓冲垫40，缓冲垫40能够对被释放的拉杆12实施缓冲并将拉杆12的撞击力分散施加到防脱帽盖30上，由此缓冲垫40可以预防防脱帽盖30在被拉杆12撞击时产生意外损坏，还可以降低对防脱帽盖30的强度要求和制造成本。
47.在本技术的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本技术另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.另外，本技术中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
49.虽然本文已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

技术特征：
1.一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置，所述太阳翼包括多个光伏板和用于将多个所述光伏板顺序连接为一个可折叠结构的多个扭簧铰链，其中处于该可折叠结构中最外侧的两个所述光伏板分别为近端板和远端板，其特征在于，所述装置包括：释放机构，固定在所述卫星的主体上并与近端板远离所述远端板的侧面抵接；拉紧机构，包括：压紧部件，与所述远端板远离所述近端板的侧面固定相连；拉杆，包括能够被所述释放机构拉持的第一端部及与所述第一端部相对的且贯穿所述压紧部件和各个所述光伏板的第二端部；第一限位件，设在所述拉杆的第二端部上并与所述压紧部件远离所述远端板一侧抵接；防脱帽盖，固定设在所述远端板或压紧部件上并遮盖所述第一限位件和拉杆。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括固定设在所述防脱帽盖的底壁内表面的缓冲垫；所述缓冲垫是由铝材所制成的蜂窝结构。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述防脱帽盖的开口边处上设有带有螺栓孔的凸缘，所述装置还包括穿过所述螺栓孔并拧入所述远端板或压紧部件的紧固螺栓。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压紧部件包括：第一压紧件，其与所述远端板远离所述近端板的侧部相连，在所述第一压紧件上设有朝着所述远端板凹陷的第一球窝；第一球垫，其设在所述第一球窝内并与所述第一球窝配合，其中所述拉杆贯穿所述第一压紧件和第一球垫；所述释放机构包括：第二压紧件，其固定在所述卫星的主体上并与近端板远离所述远端板的侧部抵接，在所述第二压紧件上设有朝着所述近端板凹陷的第二球窝；第二球垫，其设在所述第二球窝内并所述第二球窝之配合；可断杆，贯穿所述第二球垫、第二压紧件并连接所述拉杆；第二限位件设在所述可断杆远离所述拉杆的端部上；断裂机构，部分设在所述第二限位件和第二球垫之间且用于促使所述可断杆发生断裂。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述断裂机构包括：套设在所述可断杆上且位于所述第二限位件和第二球垫之间的转接座；设于所述转接座内且套设在所述可断杆上的套头；设在所述套头内且关于所述可断杆对称布置的固定切刀和活动切刀；设在所述转接座上且与所述套头相连的点火式爆炸器；其中，所述点火式爆炸器能产生爆炸并推动所述活动切刀向所述固定切刀靠近以剪断所述可断杆。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述缓冲垫与拉杆之间的间隙小于所述第一球垫的轴向最大尺寸。7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二压紧件包括：与所述卫星主体相连的法兰部、与所述法兰部远离所述卫星主体的侧部相连的筒部和与所述筒部远离所述法兰部的端部相连的盖部，所述第二球窝设在所述盖部中，所述筒部上设有供所述断裂机构贯穿并允许所述断裂机构活动的避让开口。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括转接件，所述转接件包括设在所述近端板远离所述远端板一侧内的管部，以及与所述管部相连且与所述近端板远离所述远端板一侧抵接的肩部，在所述第二压紧件的盖部设有第二定位面，在所述肩部上设有与所述第二定位面抵接的第一定位面。9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一压紧件包括设在所述远端板远离所述近端板一侧内且具有所述第一球窝的进入部，以及与所述进入部相连且与所述远端板
远离所述近端板一侧抵接的凸缘部。10.一种太阳翼，其特征在于，包括如权利要求1到9中任一项所述的装置。

技术总结
本申请公开了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼，其中该装置包括：释放机构，其固定在卫星的主体上并与近端板远离远端板一侧抵接；拉紧机构，其包括：与远端板远离近端板一侧固定相连的压紧部件；以及拉杆，其能够被释放机构拉持并贯穿压紧部件和各个光伏板；第一限位件，其设在拉杆的端部上并与压紧部件远离远端板一侧抵接；防脱帽盖，其固定设在远端板或压紧部件上并遮盖第一限位件和拉杆。该装置的防脱帽盖能够阻止拉杆和第一限位件在释放机构释放拉杆时脱离太阳翼，并能有效避免二者成为太空垃圾。者成为太空垃圾。者成为太空垃圾。


技术研发人员：冯凯 吕琦 吕文强 柯敏 郑翰
受保护的技术使用者：银河航天（北京）网络技术有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/6/27