一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼的制作方法

1.本实用新型的实施方式涉及航天航空领域。更具体地，本实用新型涉及一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼。


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。星箭分离后，太阳翼如果未能展开，卫星就无法获得可持续的能量；而在卫星发射入轨阶段，太阳翼如果展开，则会损坏卫星。因此，能否正常展开太阳翼对于卫星发射而言至关重要。
3.目前用于卫星并锁紧太阳翼的装置，主要包括固定在卫星主体上的第一压紧件、设于太阳翼上的第二压紧件、贯穿第一压紧件、第二压紧件和各个光伏板的易断拉杆、分别设在易断拉杆两端的第一限位件和第二限位件，以及设于第一限位件和第一球垫之间且用于拉断易断拉杆的断裂机构。当断裂机构未促使易断拉杆断裂时，易断拉杆能够在第一压紧件、第二压紧件、第一限位件、第二限位件的协助下保持太阳翼一直处于折叠状态。当易断拉杆断裂时，第一压紧件、第二压紧件、第一限位件和第二限位件无法再协助断裂的易断拉杆保持太阳翼继续处于折叠状态，使得太阳翼可以从折叠状态变化为展开状态。
4.众所周知，零部件加工误差不可避免，而设在第一压紧件、第二压紧件和各个光伏板上且供易断拉杆穿过的穿孔因存在加工误差而难以完美的对齐，导致易断拉杆在装入太阳翼中需要承受径向载荷，然而由于易断拉杆的设计初衷仅适合承受轴向载荷而不适合承受径向载荷，所以当易断拉杆承受径向载荷时，该易断拉杆极易在星箭分离前发生意外断裂，导致太阳翼提前展开并使卫星出现故障，降低卫星发射的成功率。


技术实现要素：

5.为了解决如上所提到的一个或多个技术问题，本实用新型提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼，其易断拉杆在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼提前展开的风险，提高了卫星发射的成功率。
6.根据本实用新型的第一个方面，本技术提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置，其特征在于，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：第一压紧件，其固定在卫星的主体上并与太阳翼的近端板抵接，在第一压紧件上设有朝着近端板凹陷的第一球窝；第一球垫，其设在第一球窝内并与第一球窝相配合；第二压紧件，其与太阳翼的远端板远离近端板的侧部相连，在第二压紧件上设有朝着远端板凹陷的第二球窝，第二球垫，其设在第二球窝内并与第二球窝相配合；易断拉杆，贯穿第一球垫、第一压紧件、第二球垫、第二压紧件和各个光伏板；第一限位件，其设在易断拉杆的第一端上；第二限位件，设在易断拉杆的第二端上且与第二球垫相抵；断裂机构，部分设在第一
限位件和第一球垫之间且用于促使所述易断拉杆发生断裂。
7.进一步地，断裂机构包括：套设在易断拉杆上且位于第一限位件和第一球垫之间的转接座；设于所述转接座内且套设在所述易断拉杆上的套头；设在所述套头内且关于所述易断拉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易断拉杆。
8.进一步地，第二限位件和第一限位件皆包括螺母，在易断拉杆的第一端和第二端上皆设有与对应螺母配合的外螺纹；易断拉杆具有处于所述固定切刀与活动切刀之间的可断裂部，可断裂部的径向尺寸比易断拉杆的其它部分的径向尺寸要小。
9.进一步地，易断拉杆包括具有可断裂部的第一杆体和与第一杆体可拆卸连接的第二杆体，第一杆体穿过第一球垫并与第一限位件相连，第二杆体穿过第二球垫并与第二限位件相连。
10.进一步地，第一杆体和第二杆体中的一个上设有内螺纹，而在第一杆体和第二杆体中的另一个上设有外螺纹，使得第一杆体和第二杆体能借助彼此配合的内螺纹和外螺纹实现同轴连接。
11.进一步地，第一压紧件包括：与卫星主体相连的法兰部、与法兰部远离卫星主体的侧部相连的筒部和与筒部远离法兰部的端部相连的盖部，第一球窝设在盖部中，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。
12.进一步地，装置还包括转接件，转接件包括设在近端板远离远端板的一侧内的管部，以及与管部相连且与近端板远离远端板一侧抵接的肩部，在第一压紧件的盖部设有第一定位面，在肩部上设有与第一定位面抵接的第二定位面。
13.进一步地，第二压紧件包括设在远端板远离近端板的一侧内且具有第二球窝的进入部，以及与进入部相连且与远端板远离近端板一侧抵接的凸缘部。
14.进一步地，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，在第二选定板靠近第一选定板的表面内嵌设有第二板套，当太阳翼处于折叠状态时，第一板套和第二板套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。
15.根据本实用新型的第二方面，本技术提供了一种太阳翼，其包括如本实用新型第一方面所述的装置。
16.与现有技术相比，本技术提供的用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼能够利用第一球窝和第一球垫以及第二球窝和第二球垫之间的配合，允许易断拉杆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、第二压紧件和各个光伏板上且供易断拉杆穿过的穿孔存在加工误差而难以完美地对齐时，易断拉杆可以在太阳翼中做适应性的偏转并避免自身承受径向载荷，由此保证了易断拉杆在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼提前展开的风险，提高了卫星发射的成功率。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型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实用新
型的若干实施方式，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示出了本实用新型实施例的用于卫星并锁紧太阳翼的装置锁紧状态剖面图；
19.图2显示了图1所示装置的第一压紧件；
20.图3显示了图1所示装置的第二球垫；
21.图4显示了图1所示装置的第二压紧件；
22.图5显示了图1所示装置的第一球垫；
23.图6显示了图1所示装置的转接件。
24.附图标记说明：100、装置；10、第一压紧件；101、法兰部；102、筒部；103、盖部；12、第一球垫；102a、避让开口；103a、第一球窝；103b、第一穿孔；103c、第一定位面；20、第二压紧件；201、进入部；202、凸缘部；22、第二球垫；201a、第二球窝；201b、第二穿孔；30、易断拉杆；31、第一杆体；32、第二杆体；40、断裂机构；41、转接座；42、套头；43、固定切刀；44、活动切刀；45、点火式爆炸器；50、转接件；501、管部；502、肩部；502a、第二定位面；60、光伏板；61、第一板套；62、第二板套；63、近端板；64、远端板；70、第一限位件；80、第二限位件。
具体实施方式
25.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。
26.如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置100。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63和远端板64。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择，比如四个。
27.如图1所示，用于卫星并锁紧太阳翼的装置100包括固定在卫星主体上并与太阳翼的近端板63抵接的第一压紧件10，以及与太阳翼的远端板64远离近端板63的侧部相连的第二压紧件20。其中，在第一压紧件10上设有朝着近端板63凹陷的第一球窝103a，参见图1和图2。在第二压紧件20上设有朝着远端板64凹陷的第二球窝201a，参见图1和图4。装置100还包括设在第一球窝103a内并与之配合的第一球垫12(详见图3)、设在第二球窝201a内并与之配合的第二球垫22(详见图5)，以及贯穿第一球垫12、第一压紧件10、第二球垫22、第二压紧件20和各个光伏板的易断拉杆30。装置100还包括设于易断拉杆30一端的第一限位件70，以及设于易断拉杆30另一端的第二限位件80。装置100还包括部分设在第一限位件70和第一球垫12之间且用于促使易断拉杆30发生断裂的的断裂机构40。
28.当易断拉杆30未断裂时，易断拉杆30能够在第一限位件70、第一球垫12、第一压紧件10、第二限位件80、第二球垫22和第二压紧件20的协助下保持太阳翼一直处于折叠状态。而当易断拉杆30断裂时，第一限位件70、第一球垫12、第一压紧件10、第二限位件80、第二球
垫22和第二压紧件20无法再协助断裂的易断拉杆30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。
29.用于卫星并锁紧太阳翼的装置100能够利用第一球窝103a和第一球垫12以及第二球窝201a和第二球垫22之间的配合，允许易断拉杆30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10、第二压紧件20和各个光伏板上且供易断拉杆30穿过的穿孔存在加工误差而难以完美地对齐时，易断拉杆30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，由此保证了易断拉杆30在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼提前展开的风险。
30.在本实施例中，如图1、图3和图5所示，第一球垫12和第二球垫22的材料选为铜或铜合金且表面做抛光处理，可以使易断拉杆30更好地做出适应性的偏转。为进一步减小易断拉杆30在运动时的摩擦力，在第二球窝201a和第一球窝103a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103a和第二球窝201a的摩擦系数，起到润滑的作用。
31.在本实施例中，第二限位件80和第一限位件70皆包括螺母，在易断拉杆30的两端上皆设有与对应螺母配合的外螺纹。在易断拉杆30未断裂时，第一限位件70和第二限位件80能分别将易断拉杆30的拉力转化为向第一球垫12和第二球垫22施加的压力，并通过第一压紧件10和第二压紧件20传递给太阳翼的近端板63和远端板64，使太阳翼处于折叠状态。
32.如图1所示，断裂机构40包括转接座41、套头42、固定切刀43、活动切刀44和点火式爆炸器45。其中，转接座41套设在易断拉杆30上且固定于第一限位件70和第一球垫12之间。套头42设于转接座41内且套设在易断拉杆30上。固定切刀43和活动切刀44设在套头42内且关于易断拉杆30对称。点火式爆炸器45设在转接座41上且与套头42相连，能产生爆炸并推动活动切刀44向固定切刀43靠近以剪断易断拉杆30。点火式爆炸器45属于本领域的常规产品，在此不再赘述。
33.为了便于易断拉杆30的断裂，易断拉杆30具有处于固定切刀43和活动切刀44之间的可断裂部，可断裂部的径向尺寸比易断拉杆30的其它部分的径向尺寸要小。在本实施例中，在易断拉杆30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易断拉杆30极易在此断裂。点火爆炸器45能产生爆炸并推动活动切刀44向固定切刀43靠近以剪断易断拉杆30的可断裂部，使得断裂的易断拉杆30无法保持太阳翼继续处于折叠状态，进而允许太阳翼从折叠状态变化为展开状态。
34.易断拉杆30可选为一体式结构或分体式结构。在本实例中，为了降低装配难度以及易断拉杆30干扰太阳翼展开运动的风险，易断拉杆30选为分体式结构。例如，易断拉杆30选包括具有可断裂部的第一杆体31和与第一杆体31可拆卸连接的第二杆体32。其中，第一杆体31穿过第一球垫12和第一压紧件10并与第一限位件70相连，第二杆体32穿过第二球垫22和第二压紧件20并与第二限位件80相连。示例性地，第一杆体31与第二杆体32之间的可拆卸连接选为螺纹连接，即第一杆体31和第二杆体32中的一个上设有内螺纹，而在第一杆体31和第二杆体32中的另一个上设有外螺纹，使得第一杆体31和第二杆体32能借助彼此配合的内螺纹和外螺纹实现同轴连接。
35.在本实施例中，如图2所示，第一压紧件10包括与卫星主体相连的法兰部101、与法兰部101远离卫星主体的侧部相连的筒部102和与筒部102远离法兰部101的端部相连的盖
部103。第一球窝103a设在盖部103上，并使得筒部102能容纳第一球垫12、断裂机构40、第一杆体31和第一限位件70，并防止第一球垫12、断裂机构40、第一杆体31和第一限位件70在太阳翼展开时脱离太阳翼而成为太空垃圾详见图1。同时，筒部102上设有供断裂机构40贯穿并允许断裂机构40活动的避让开口102a。此外，第一压紧件10还包括设在第一球窝103a内且供易断拉杆30贯穿的第一穿孔103b，第一穿孔103b的径向尺寸最好大于易断拉杆30处于第一球窝103a内的部分的径向尺寸。
36.在本实施例中，如图1和图4所示，第二压紧件20包括设在远端板64远离近端板63的一侧内且具有第二球窝201a的进入部201，以及与进入部201相连且与远端板64远离近端板63一侧抵接的凸缘部202。具有进入部201和凸缘部202的第二压紧件20能安全地向远端板64施加压力，降低其压坏远端板64的风险。同时，第二压紧件20包括设在第二球窝201a内且供易断拉杆30贯穿的第二穿孔201b，其中第二穿孔201b的径向尺寸大于易断拉杆30处于第二球窝201a内的部分的径向尺寸。
37.在本实施例中，如图1和图6所示，装置100还可包括转接件50，转接件50包括设在近端板63远离远端板64的一侧内的管部501，以及与管部501相连且与近端板63远离远端板64一侧抵接的肩部502。在第一压紧件10的盖部103上设有第一定位面103c，在肩部502上设有与第一定位面103c匹配抵接的第二定位面502a。第一定位面103c和第二定位面502a最好各包含一个锥面以便在定位的同时再实现位置校准。转接件50可以将第一压紧件10的压力分散地施加于近端板63，有利于降低第一压紧件10压坏远端板64的风险。
38.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61，在第二选定板靠近第一选定板的表面内嵌设有第二板套62，详见图1。当太阳翼处于折叠状态时，第一板套61和第二板套62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。
39.在第一板套61和第二板套62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61与第二板套62之间的摩擦力，避免第一板套61与第二板套62产生相对滑动并造成对应光伏板产生相对滑动。
40.在一个未示出的实施例中，还提供了一种太阳翼，该太阳翼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，即该太阳翼能够利用第一球窝103a和第一球垫12以及第二球窝201a和第二球垫22之间的配合，允许易断拉杆30在太阳翼内发生一定范围的偏转和摆动。当设在第一压紧件10、第二压紧件20和各个光伏板上且供易断拉杆30穿过的穿孔存在加工误差而难以完美地对齐时，易断拉杆30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，由此保证了易断拉杆30在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼提前展开的风险，提高了卫星发射的成功率。
41.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实用新型中的具体含义。
42.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。
43.虽然本文已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，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实用新型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实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，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，其特征在于，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，所述装置包括：第一压紧件，其固定在所述卫星的主体上并与所述近端板抵接，在所述第一压紧件上设有朝着所述近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相配合；第二压紧件，其与所述太阳翼的远端板远离所述近端板的侧部相连，在所述第二压紧件上设有朝着所述远端板凹陷的第二球窝；第二球垫，其设在所述第二球窝内并与所述第二球窝相配合；易断拉杆，贯穿所述第一球垫、第一压紧件、第二球垫、第二压紧件和各个所述光伏板；第一限位件，其设在所述易断拉杆的第一端上；第二限位件，设在所述易断拉杆的第二端上且与所述第二球垫相抵；断裂机构，部分设在所述第一限位件和第一球垫之间且用于促使所述易断拉杆发生断裂。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述断裂机构包括：套设在所述易断拉杆上且位于所述第一限位件和第一球垫之间的转接座；设于所述转接座内且套设在所述易断拉杆上的套头；设在所述套头内且关于所述易断拉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易断拉杆。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二限位件和第一限位件皆包括螺母，在所述易断拉杆的第一端和第二端上皆设有与对应所述螺母配合的外螺纹；所述易断拉杆具有处于所述固定切刀与活动切刀之间的可断裂部，所述可断裂部的径向尺寸比所述易断拉杆的其它部分的径向尺寸要小。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述易断拉杆包括具有所述可断裂部的第一杆体和与所述第一杆体可拆卸连接的第二杆体，所述第一杆体穿过所述第一球垫和第一压紧件并与所述第一限位件相连，所述第二杆体穿过所述第二球垫和第二压紧件并与所述第二限位件相连。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述第一杆体和第二杆体中的一个上设有内螺纹，而在所述第一杆体和第二杆体中的另一个上设有外螺纹，使得所述第一杆体和第二杆体能借助彼此配合的内螺纹和外螺纹实现同轴连接。6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一压紧件包括：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，所述第一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。7.根据权利要求6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的一侧内的管部，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，在所述第一压紧件的盖部设有第一定位面，在所述肩部上设有与所述第一定位面抵接的第二定位面。8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二压紧件包括设在所述远端板
远离所述近端板的一侧内且具有所述第二球窝的进入部，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。9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在相邻的所述光伏板中，一个所述光伏板定义为第一选定板，而另一个所述光伏板定义为第二选定板，在所述第一选定板靠近所述第二选定板的表面内嵌设有第一板套，在所述第二选定板靠近所述第一选定板的表面内嵌设有第二板套，当所述太阳翼处于折叠状态时，所述第一板套和第二板套抵接并使得所述第一选定板和第二选定板之间的间距为设定值。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
本实用新型公开了一种用于卫星并锁紧太阳翼的装置及太阳翼，该装置包括：第一压紧件，其固定在卫星的主体上并与太阳翼的近端板抵接，在第一压紧件上设有第一球窝；第一球垫，其设在第一球窝内；第二压紧件，其与太阳翼的远端板远离近端板的侧部相连，在第二压紧件上设有第二球窝；第二球垫，其设在第二球窝内；易断拉杆，贯穿第一球垫、第一压紧件、第二球垫、第二压紧件和各个光伏板；第一限位件，其设在易断拉杆的第一端上；第二限位件，设在易断拉杆的第二端上；断裂机构，部分设在第一限位件和第一球垫之间且用于促使易断拉杆发生断裂。该装置的易断拉杆在星箭分离前不易发生意外断裂，降低了太阳翼提前展开的风险，提高了卫星发射的成功率。发射的成功率。发射的成功率。


技术研发人员：柯敏 徐博 冯凯 吕琦 吴思杰
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：2023.01.09
技术公布日：2023/6/16