一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，它涉及一種航天器。現(xiàn)有航天器存在結(jié)構(gòu)固定封閉且冗余復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)航天器故障的在軌維修與設(shè)備升級(jí)維護(hù)的問(wèn)題。本發(fā)明專利技術(shù)中對(duì)接環(huán)設(shè)在底板的底部，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐框架均設(shè)置在底板的頂部，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部設(shè)在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置在支撐框架上，兩個(gè)固定支撐板均豎直并列設(shè)在支撐框架上且二者相對(duì)設(shè)置，N?2個(gè)展開板的底部依次鉸接在底板的邊緣處，每個(gè)展開板對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板通過(guò)對(duì)應(yīng)的一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，N?2個(gè)展開板在N?4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下同步作出展開和收攏動(dòng)作。本發(fā)明專利技術(shù)用于航天航空領(lǐng)域。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，屬于航天航空領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著載人飛船、空間站、長(zhǎng)壽命衛(wèi)星等航天器長(zhǎng)期在軌運(yùn)行工作，未來(lái)在軌服務(wù)技術(shù)具有巨大的應(yīng)用前景。隨著衛(wèi)星平臺(tái)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、規(guī)模更為龐大，傳統(tǒng)衛(wèi)星平臺(tái)顯現(xiàn)出很大的局限性，例如傳統(tǒng)衛(wèi)星多是結(jié)構(gòu)不變、封閉完好的多面體，通常情況下是將各子系統(tǒng)例如熱控、通信、姿軌控制、推進(jìn)等有效載荷集成在一起，再加上為提高可靠性增加的冗余設(shè)計(jì)，使得整個(gè)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)在軌維修。總之，現(xiàn)有航天器存在結(jié)構(gòu)固定封閉且冗余復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)航天器故障的在軌維修與設(shè)備升級(jí)維護(hù)的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有航天器存在結(jié)構(gòu)固定封閉且冗余復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)航天器故障的在軌維修與設(shè)備升級(jí)維護(hù)的問(wèn)題。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，它包括對(duì)接環(huán)、底板、支撐框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、兩個(gè)固定支撐板、N-2個(gè)展開板和N-2個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)；所述對(duì)接環(huán)設(shè)置在底板的底部，所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐框架均設(shè)置在底板的頂部，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部設(shè)置在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置在支撐框架上，所述兩個(gè)固定支撐板均豎直并列設(shè)在支撐框架上且二者相對(duì)設(shè)置，所述N-2個(gè)展開板的底部依次鉸接在底板的邊緣處，每個(gè)展開板對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板通過(guò)對(duì)應(yīng)的一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，N-2個(gè)展開板在N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下同步作出展開和收攏動(dòng)作。N的取值范圍為6至12。所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括總電機(jī)、總減速器、軸承用支架、聯(lián)軸器和軸承，所述總電機(jī)設(shè)置在底板上，所述總電機(jī)的輸出軸上依次設(shè)置有總減速器、軸承用支架、聯(lián)軸器和軸承。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠、螺母和螺母座，所述絲杠豎直設(shè)置且其下端依次穿過(guò)軸承和聯(lián)軸器與總電機(jī)的輸出軸相連接，所述螺母座設(shè)置在螺母上，所述螺母座在螺母的帶動(dòng)下
沿絲杠的長(zhǎng)度方向與絲杠滑動(dòng)配合。所述支撐框架的外形為N棱柱形框架，所述支撐框架包括頂蓋、N個(gè)外斜桿和四個(gè)內(nèi)斜桿，所述絲杠的上端通過(guò)中節(jié)點(diǎn)固定連接在頂蓋的中心處，所述N個(gè)外斜桿均勻布置，每個(gè)外斜桿的上端通過(guò)一個(gè)桿接頭與頂蓋相連接，每個(gè)外斜桿的下端設(shè)置在底板上，每個(gè)內(nèi)斜桿的上端固定連接在中節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)內(nèi)斜桿的下端對(duì)應(yīng)有一個(gè)外斜桿且其與對(duì)應(yīng)的外斜桿的下端相連接。每套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿、展開桿、連接桿、橫桿接頭、左橫桿和右橫桿，展開桿的上端鉸接在中節(jié)點(diǎn)上，所述驅(qū)動(dòng)桿的一端鉸接在螺母座上，所述驅(qū)動(dòng)桿的另一端鉸接在展開桿上，所述展開桿的下端與連接桿的一端相鉸接，連接桿的另一端通過(guò)橫桿接頭分別與兩個(gè)并列設(shè)置的左橫桿和右橫桿相連接，所述左橫桿對(duì)應(yīng)連接有兩個(gè)相鄰展開板中的一個(gè)展開板，所述左橫桿對(duì)應(yīng)連接有兩個(gè)相鄰展開板中的另一個(gè)展開板。本專利技術(shù)具有以下有益效果：1、本專利技術(shù)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠和螺母相配合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)工作，絲杠和螺母將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，因絲杠為自鎖螺旋，因而使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有自鎖功能，可省去系統(tǒng)展開狀態(tài)下的鎖定機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化與減重具有重要意義。2、本專利技術(shù)的支撐框架和N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)之間相互配合設(shè)置能夠增加了航天器承載能力，減輕了主承力結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高了有效載荷載承比，并且本專利技術(shù)在傳統(tǒng)桁架航天器構(gòu)型上改進(jìn)，具有很好的繼承性。3、本專利技術(shù)中每套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)收攏于同一平面，即展開桿和外斜桿形成的平面上，對(duì)有效載荷的布局影響小。桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)能夠使支撐框架內(nèi)部的有效載荷暴露于航天器外部以便于維修和升級(jí)，變構(gòu)型具有慣量變化大和展收包絡(luò)空間比大的特點(diǎn)。4、本專利技術(shù)中每個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)一個(gè)展開板和一個(gè)邊框桿，該鎖緊機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒄归_板和邊框桿鎖定，鎖緊牢靠安全，有效提高了本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)剛度。5、本專利技術(shù)中所有結(jié)構(gòu)都是由航空航天常用材料加工制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，所用材料密度小，剛度強(qiáng)度大，可有效減輕機(jī)構(gòu)重量，輕質(zhì)便于本專利技術(shù)的應(yīng)用推廣。6、本專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)在軌展開為通信衛(wèi)星提供了更大的散熱面積和對(duì)地對(duì)日面積。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1中A處局部剖視圖；圖5為圖1中B處局部剖視圖；圖6為圖1中C處局部剖視圖；圖7為本專利技術(shù)處于收攏狀態(tài)時(shí)的使用狀態(tài)圖，圖中N的取值為6；圖8為本專利技術(shù)處于全部展開后的使用狀態(tài)圖，圖中N的取值為6；圖9為圖8中D處的放大圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1至圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括包括對(duì)接環(huán)15、底板16、支撐框架19、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、兩個(gè)固定支撐板17、N-2個(gè)展開板18和N-2個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)；所述對(duì)接環(huán)15設(shè)置在底板16的底部，所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐框架19均設(shè)置在底板16的頂部，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部設(shè)置在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置在支撐框架19上，所述兩個(gè)固定支撐板17均豎直并列設(shè)在支撐框架19上且二者相對(duì)設(shè)置，所述N-2個(gè)展開板18依次鉸接在底板16的邊緣處，每個(gè)展開板18對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板18之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板18通過(guò)對(duì)應(yīng)的一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，N-2個(gè)展開板18在N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下同步作出展開和收攏動(dòng)作。本專利技術(shù)中每個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)包括SJJG支架32、套筒33、母座34、鎖芯35、鎖鉤36、滑腔37、連接銷38、SJJG軸承支架39、SJJG軸承40、SJJG絲杠41、SJJG螺母42、底蓋43、SJJG電機(jī)44、SJJG減速器45、公座46、鎖桿47和調(diào)節(jié)螺母48。其為一種已有的成品件，其他能夠?qū)崿F(xiàn)將展開板18和邊框桿23鎖定的鎖緊機(jī)構(gòu)均可。本專利技術(shù)中每個(gè)展開板18通過(guò)公鉸28、第一母鉸29、第二母鉸30和鉸鏈軸31實(shí)現(xiàn)與底板16的鉸接。具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1至圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中N的取值范圍為6至12。當(dāng)N的取值為6時(shí)，即有2套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、4個(gè)展開板18和4個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，本專利技術(shù)在收攏狀態(tài)下的外形為六棱柱形；當(dāng)N的取值為8時(shí)，即有4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、6個(gè)展開板18和6個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，本專利技術(shù)在收攏狀態(tài)下的外形為八棱柱形，同理本專利技術(shù)在收攏狀態(tài)下的外形為七棱柱形、九棱柱形及其他的棱柱形。本專利技術(shù)中底板16的形狀與N的具體取值相關(guān)，當(dāng)N的取值為6時(shí)，底板16為六邊
形板。其他未提及的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括總電機(jī)1、總減速器2、軸承用支架3、聯(lián)軸器4和軸承5，所述總電機(jī)1設(shè)置在底板16上，所述總電機(jī)1的輸出軸上依次設(shè)置有總減速器2、軸承用支架3、聯(lián)軸器4和軸承5。其他未提及的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1、圖8和圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠6、螺母7和螺母座8，所述絲杠6豎直設(shè)置且其下端依次穿過(guò)軸承5和聯(lián)軸器4與總電機(jī)1的輸出軸相連接，所述螺母座8設(shè)置在螺母7上，所述螺母座8在螺母7的帶動(dòng)下沿絲杠6的長(zhǎng)度方向與絲本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，其特征在于：它包括對(duì)接環(huán)(15)、底板(16)、支撐框架(19)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、N?4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、兩個(gè)固定支撐板(17)、N?2個(gè)展開板(18)和N?2個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)；所述對(duì)接環(huán)(15)設(shè)置在底板(16)的底部，所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐框架(19)均設(shè)置在底板(16)的頂部，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部設(shè)置在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置在支撐框架(19)上，所述兩個(gè)固定支撐板(17)均豎直并列設(shè)在支撐框架(19)上且二者相對(duì)設(shè)置，所述N?2個(gè)展開板(18)的底部依次鉸接在底板(16)的邊緣處，每個(gè)展開板(18)對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板(18)之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板(18)通過(guò)對(duì)應(yīng)的一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，N?2個(gè)展開板(18)在N?4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下同步作出展開和收攏動(dòng)作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，其特征在于：它包括對(duì)接環(huán)(15)、底板(16)、支撐框架(19)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)、兩個(gè)固定支撐板(17)、N-2個(gè)展開板(18)和N-2個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)；所述對(duì)接環(huán)(15)設(shè)置在底板(16)的底部，所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和支撐框架(19)均設(shè)置在底板(16)的頂部，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部設(shè)置在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部設(shè)置在支撐框架(19)上，所述兩個(gè)固定支撐板(17)均豎直并列設(shè)在支撐框架(19)上且二者相對(duì)設(shè)置，所述N-2個(gè)展開板(18)的底部依次鉸接在底板(16)的邊緣處，每個(gè)展開板(18)對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板(18)之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的展開板(18)通過(guò)對(duì)應(yīng)的一套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，N-2個(gè)展開板(18)在N-4套桁架變構(gòu)型機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下同步作出展開和收攏動(dòng)作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，其特征在于：N的取值范圍為6至12。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括總電機(jī)(1)、總減速器(2)、軸承用支架(3)、聯(lián)軸器(4)和軸承(5)，所述總電機(jī)(1)設(shè)置在底板(16)上，所述總電機(jī)(1)的輸出軸上依次設(shè)置有總減速器(2)、軸承用支架(3)、聯(lián)軸器(4)和軸承(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可重復(fù)變構(gòu)型桁架式航天器結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠(6)、螺母(7)和螺母座(8)，所述絲杠(6)豎直設(shè)置...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭宏偉，劉榮強(qiáng)，鄧宗全，趙沖，岳洪浩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23