一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置及其展開方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及航天技術領域，具體涉及一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置及其展開方法。
【背景技術】
[0002]太陽翼是衛星的能量來源。即太陽能帆板，是一種收集太陽能的裝置，通常應用于衛星、宇宙飛船的供能，也可用于安裝在環保型汽車頂部。衛星發射時太陽翼處于折疊狀態，星箭分離后打開并在衛星飛行過程中不斷調整方向，使太陽電池對準太陽，為整星工作提供能量。目前，成熟的太陽翼展開機構有鉸接可展機構、桿狀可展機構等，鉸接可展機構的展開過程由鉸鏈活動實現，包括簡單的旋轉和平移，其特點在于展開過程中機構掃過的空間要大于機構最終占據的空間。桿狀可展機構，其機構形式多種多樣，在展開后通常形狀為細長桿或單向構架。
[0003]太陽帆板的基本原理是利用硅(Si)等金屬的光電效應，將太陽能轉化為電能，然后儲存在衛星、宇宙飛船、電動汽車的太陽能電池里，以備使用。為了提高太陽能利用率，太陽翼的數量及面積會大幅度增加，而傳統的一維展開方式會對火箭的運載能力提出了更高的要求。
【發明內容】
[0004]本申請通過提供一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置及其展開方法，在空間太陽能電站主體結構與太陽翼之間利用電機連接，且在每個太陽翼上都連接有可進行二維展開的太陽翼，充分利用運載火箭的空間，增大太陽翼展開后的面積，從而提高太陽能的利用率，給空間太陽能電站提供更多的能量，本發明還可用于人造地球衛星、空間探測器和載人航天器的太陽翼展開。
[0005]本申請采用以下技術方案予以實現:
一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置，包括空間太陽能電站主體結構、太陽翼，還包括電機、旋轉頭、軸，其中所述電機為圓柱狀，所述旋轉頭呈圓環型，所述第一旋轉頭和第二旋轉頭分別裝配在所述第一電機的兩端，所述第一電機與第一太陽翼裝配在一起，所述第一旋轉頭和第二旋轉頭與所述第二太陽翼裝配在一起，組成一個單元，若干個單元裝配在一起，構成一個面單元，所述太陽翼通過連桿與所述空間太陽能電站主體結構相連，所述空間太陽能電站主體結構通過所述軸裝配在一起。
[0006]進一步地，所述電機與所述旋轉頭采用間隙配合方式裝配在一起，所述電機與所述太陽翼通過螺栓或者焊接方式裝配在一起，所述旋轉頭與所述太陽翼通過螺栓連接，所述電機與所述空間太陽能電站主體結構通過螺栓連接。
[0007]作為一種優選的技術方案，所述電機與所述旋轉頭采用的間隙配合為IT7?IT9級H/e配合、IT5?IT7級H/g配合、IT6?IT8級H/f配合或者IT7?ITll級H/d配合，所述電機與所述太陽翼采用2A和2B級螺紋連接，所述旋轉頭與所述太陽翼采用2A和2B級螺紋連接，所述電機與所述空間太陽能電站主體結構采用2A和2B級螺紋連接。
[0008]本發明還提供了四種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，可以充分利用運載火箭的空間，增大太陽翼展開后的面積，從而提高太陽能的利用率，給空間太陽能電站提供更多的能量
一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，包括以下步驟:
S1:將太陽翼、電機、旋轉頭裝配在一起；
52:縱向上，第一太陽翼、第二太陽翼、第三太陽翼至第N太陽翼依次連接在一起，第一太陽翼繞第一電機的軸旋轉，第二太陽翼繞第二電機的軸旋轉，第三太陽翼繞第三電機的軸旋轉，依次類推，使得縱向上的所有太陽翼展開處于同一平面；
53:橫向上，第四太陽翼和第五太陽翼分別位于第一太陽翼的兩相對邊，并與第一太陽翼相連，第四太陽翼繞第四電機的軸旋轉，第五太陽翼繞第五電機旋轉，使得第一太陽翼、第四太陽翼和第五太陽翼處于同一平面，依次類推，使得所有太陽翼展開處于同一平面。
[0009]第二種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，其關鍵在于，在步驟SI之前還包括以下步驟:
B1:第一空間太陽能電站主體結構與第一軸裝配在一起，第二空間太陽能電站主體結構與第二軸裝配在一起，第二軸與第一軸裝配在一起，第三空間太陽能電站主體結構與第三軸裝配在一起，第三軸與第二軸裝配在一起，第四空間太陽能電站主體結構與第四軸裝配在一起，第四軸與第三軸裝配在一起；
B2:將第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構繞第一軸依次旋轉一定角度，使得第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構交叉分布；
B3:將旋轉后的第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構沿第一軸平行移動至同一平面；
第二種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，具體包括以下步驟:
B1:第一空間太陽能電站主體結構與第一軸裝配在一起，第二空間太陽能電站主體結構與第二軸裝配在一起，第二軸與第一軸裝配在一起，第三空間太陽能電站主體結構與第三軸裝配在一起，第三軸與第二軸裝配在一起，第四空間太陽能電站主體結構與第四軸裝配在一起，第四軸與第三軸裝配在一起；
B2:將第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構繞第一軸依次旋轉一定角度，使得第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構交叉分布；
B3:將旋轉后的第二空間太陽能電站主體結構、第三空間太陽能電站主體結構、第四空間太陽能電站主體結構沿第一軸平行移動至同一平面；
B4:按照步驟S2的方法，縱向展開太陽翼；
B5:按照步驟S3的方法，橫向展開太陽翼，從而使得所有太陽翼展開至同一平面。
[0010]作為一種優選的技術方案，步驟B2中，將第二空間太陽能電站主體結構繞第一軸逆時針旋轉15度，將第三空間太陽能電站主體結構繞第一軸逆時針旋轉30度，將第四空間太陽能電站主體結構繞第一軸逆時針旋轉45度。
[0011]第三種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，其關鍵在于，在步驟S2與步驟S3之間還包括:將連接太陽翼與空間太陽能電站主體結構的連桿旋轉90度。
[0012]第三種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，具體包括以下步驟:
Cl:將太陽翼、電機、旋轉頭裝配在一起；
C2:按照步驟S2的方法縱向展開太陽翼；
C3:將連接太陽翼與空間太陽能電站主體結構的連桿旋轉90度；
C4:按照步驟S3的方法，橫向展開太陽翼，從而使得所有太陽翼展開至同一平面。
[0013]第四種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，其關鍵在于，在步驟S2之前還包括以下步驟:
Dl:連桿繞空間太陽能電站主體結構旋轉90度；
D2:太陽翼整體繞連桿旋轉90度；
D3:太陽翼的兩部分繞中間軸旋轉；
D4:太陽翼繞相連的電機旋轉并展開。
[0014]第四種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置的展開方法，具體包括以下步驟:
Dl:連桿繞空間太陽能電站主體結構旋轉90度；
D2:太陽翼整體繞連桿旋轉90度；
D3:太陽翼的兩部分繞中間軸旋轉；
D4:太陽翼繞相連的電機旋轉并展開；
D5:按照步驟S2的方法縱向展開太陽翼；
D6:按照步驟S3的方法，橫向展開太陽翼，從而使得所有太陽翼展開至同一平面。
[0015]與現有技術相比，本申請提供的技術方案，具有的技術效果或優點是:充分利用運載火箭的空間，增大太陽翼展開后的面積，從而提高太陽能的利用率，給空間太陽能電站提供更多的能量。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的電機與旋轉頭的裝配示意圖；
圖2為本發明的太陽翼與電機、旋轉頭的裝配示意圖；
圖3為本發明的太陽翼二維展開示意圖；
圖4為本發明的方法二空間太陽能電站主體結構與軸的裝配示意圖；
圖5為本發明的方法二空間太陽能電站主體結構與軸的裝配示意圖；
圖6為本發明的方法二空間太陽能電站主體結構與軸的裝配示意圖；
圖7為本發明的方法二空間太陽能電站主體結構與軸的裝配示意圖；
圖8為本發明的方法二太陽翼展開初始狀態示意圖；
圖9為本發明的方法二太陽翼展開過程中示意圖；
圖10為本發明的方法二太陽翼展開后示意圖；
圖11為本發明的方法三太陽翼展開初始狀態示意圖；
圖12為本發明的方法三太陽翼展開過程中示意圖；
圖13為本發明的方法三太陽翼展開過程中示意圖；
圖14為本發明的方法三太陽翼展開過程中示意圖；
圖15為本發明的方法三太陽翼展開后示意圖； 圖16為本發明的方法四太陽翼展開初始狀態示意圖；
圖17為本發明的方法四太陽翼展開過程中示意圖；
圖18為本發明的方法四太陽翼展開過程中示意圖；
圖19為本發明的方法四太陽翼展開過程中示意圖；
圖20為本發明的方法四太陽翼展開過程中示意圖；
圖21為本發明的方法四太陽翼展開過程中示意圖；
圖22為為本發明的方法四太陽翼展開后示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本申請實施例通過提供一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置及其展開方法，在空間太陽能電站與太陽翼之間利用電機連接，且在每個太陽翼上都連接有可進行二維展開的太陽翼，充分利用運載火箭的空間，增大太陽翼展開后的面積，從而提高太陽能的利用率，給空間太陽能電站提供更多的能量，本發明還可用于人造地球衛星、空間探測器和載人航天器的太陽翼展開。
[0018]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式，對上述技術方案進行詳細的說明。
實施例
[0019]一種空間太陽能電站太陽翼二維展開裝置，包括空間太陽能電站主體結構A、太陽翼B，還包括電機C、旋轉頭D、軸E，其中所述電機C為圓柱狀，所述旋轉頭D呈圓環型，如圖1所示，所述第一旋轉頭ID和第二旋轉頭2D分別裝配在所述第一電機IC的兩端，如圖2所示，所述第一電機IC與第一太陽翼IB裝配在一起，所述第一旋轉頭ID和第二旋轉頭2D與所述第二太陽翼2B裝配在一起，組成一個單元，若干個單元裝配在一起，構成一個面單元，所述太陽翼