立方星帆板及立方星的制作方法

1.本实用新型涉及卫星探测技术领域，尤其涉及立方星帆板及立方星。


背景技术：

2.卫星利用太阳能电池板系统收集电力，为卫星系统供电、为蓄电池组充电等，太阳能电池板的尺寸越大，能够收集的电力越多，然而同时需要在运载火箭中占据更大的空间，故通常需要在最大化太阳能电池板的尺寸和最小化的运载火箭占用空间之间进行权衡。例如，当准备通过航天器将卫星发射到轨道时，相关的太阳能电池板设备可以呈收缩状态，以节省空间；当卫星进入轨道后，太阳能电池板向展开状态进行并逐渐部署到操作位置。
3.立方星作为一种小型卫星，由于空间小、质量轻的特性在太空探索中应用较为广泛。立方星的帆板(即太阳能电池板)包括星体结构板和展开板，其中，星体结构板直接安装在星体表面，展开板则通常通过铰链结构与星体结构进行连接。在现有技术中，当立方星处于折叠状态时，展开板通常分别折叠于星体结构板的两侧，导致星体结构板上可安装其他载荷或者单机产品的空间较小，有时还需要额外设置其他的安装结构，导致立方星帆板的体积较大，难以满足立方星轻小化的设计需求。
4.因此，亟需提出一种立方星帆板，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种立方星帆板及立方星，展开板能够折叠于星体结构板的同一侧，星体结构板的另一侧可以用于安装更多的载荷和单机产品，且能够满足立方星轻小化的设计需求。
6.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
7.本实用新型提供的立方星帆板，包括：
8.星体结构板；
9.两个展开板，分别通过根部铰链转动连接于所述星体结构板的两侧，当所述立方星帆板处于折叠状态时，两个所述展开板均折叠于所述星体结构板的同一侧面。
10.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述根部铰链包括：
11.根部铰链母铰，与所述星体结构板固定连接；
12.根部铰链公铰，所述根部铰链公铰的一端与所述展开板固定连接，所述根部铰链公铰的另一端通过第一转轴转动连接于所述根部铰链母铰；
13.第一扭簧，设置于所述第一转轴上，且所述第一扭簧的两端分别抵接于所述根部铰链母铰和所述根部铰链公铰。
14.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述根部铰链母铰和所述根部铰链公铰中的一个上设置有卡块，所述卡块上设置有卡槽，所述根部铰链母铰和所述根部铰链公铰中的另一个上设置有卡勾，当所述立方星帆板处于展开状态时，所述卡勾能卡接于所述卡槽内。
15.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述卡块通过卡接弹性件设置于所述根部铰链母铰上。
16.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述卡块背离所述卡槽的一侧设置有第一导向斜面，所述卡勾对应所述第一导向斜面设置有第二导向斜面。
17.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，每个所述展开板均包括：
18.内板，通过所述根部铰链转动连接于所述星体结构板上；
19.外板，通过板间铰链转动连接于所述内板远离所述星体结构板的一侧。
20.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述板间铰链包括：
21.板间铰链母铰，与所述内板固定连接；
22.板间铰链公铰，所述板间铰链公铰的一端与所述外板固定连接，所述板间铰链公铰的另一端通过第二转轴转动连接于所述板间铰链母铰；
23.第二扭簧，设置于所述第二转轴上，且所述第二扭簧的两端分别抵接于所述板间铰链母铰和所述板间铰链公铰。
24.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述立方星帆板还包括锁定组件，所述锁定组件被配置为对所述立方星帆板处于展开状态时所述外板和所述内板之间的相对位置进行锁定。
25.作为本实用新型提供的立方星帆板的一种优选方案，所述锁定组件包括：
26.锁定块，设置于所述外板上，所述锁定块上设置有锁定槽；
27.锁定销，滑动设置于所述内板上；
28.锁定弹性件，其两端分别抵接于所述锁定销和所述内板，当所述立方星帆板处于展开状态时，所述锁定销能够伸入所述锁定槽内。
29.本实用新型还提供一种立方星，包括星体和如以上任一方案所述的立方星帆板，所述立方星帆板与所述星体相连接。
30.本实用新型的有益效果为：
31.本实用新型提供一种立方星帆板，包括星体结构板和两个展开板，两个展开板分别通过根部铰链转动连接于星体结构板上，当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板均折叠于星体结构板的同一侧面。通过设置根部铰链，可以使两个展开板分别转动连接于星体结构板的两侧，方便该立方星帆板从折叠状态转化为展开状态；当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板均折叠于星体结构板的同一侧，星体结构板的另一侧可以用于安装更多的载荷和单机产品，提高星体结构板的利用率，同时能够满足立方星轻小化的设计需求。
32.本实用新型还提供一种立方星，通过应用上述的立方星帆板，省略了现有技术中安装结构的设置，能够满足立方星轻小化的设计需求。
附图说明
33.图1是本实用新型实施例提供的立方星帆板处于折叠状态时的结构示意图；
34.图2是本实用新型实施例提供的立方星帆板处于展开状态时的结构示意图一；
35.图3是本实用新型实施例提供的根部铰链在一个视角下的结构示意图；
36.图4是本实用新型实施例提供的根部铰链在另一个视角下的结构示意图；
37.图5是图1在a处的局部放大图；
38.图6是本实用新型实施例提供的立方星帆板处于折叠状态时的部分结构示意图；
39.图7是图6在b处的局部放大图；
40.图8是本实用新型实施例提供的立方星帆板处于展开状态时的结构示意图二；
41.图9是图8在c处的局部放大图。
42.图中：
43.1-星体结构板；
44.2-展开板；21-内板；22-外板；
45.3-根部铰链；31-根部铰链母铰；32-根部铰链公铰；321-卡勾；3211-第二导向斜面；33-卡块；331-卡槽；332-第一导向斜面；34-导柱；35-限位凸起；36-第一转轴；
46.4-板间铰链；41-板间铰链母铰；42-板间铰链公铰；43-第二转轴；
47.5-锁定组件；51-锁定块；511-锁定槽；52-锁定销；53-锁定弹性件。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
49.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
50.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
51.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
52.本实施例提供一种立方星，该立方星包括星体和立方星帆板，其中，立方星帆板与星体相连接。在本实施例中，星体为现有技术，本实施例对星体的具体结构不作详细叙述。在立方星入轨之前，立方星帆板处于折叠状态，包络最小化，以减小运载火箭的占用空间；在立方星入轨之后，立方星帆板处于展开状态，并对日定向，以增加立方星帆板与太阳光的接触面积，从而更好地为星体供电。
53.可选地，该立方星还包括压紧释放机构，压紧释放机构用于将立方星帆板锁紧在星体上，入轨后，压紧释放机构可自动解锁，以便于立方星帆板从折叠状态转化为展开状态。其中，压紧释放机构为现有技术，本实施例对压紧释放机构的具体结构不作详细叙述。
54.图1示出了本实用新型实施例提供的立方星帆板处于折叠状态时的结构示意图一。图2示出了本实用新型实施例提供的立方星帆板处于展开状态时的结构示意图一。如图1-图2所示，本实施例还提供一种立方星帆板，该立方星帆板包括星体结构板1和两个展开板2，两个展开板2分别通过根部铰链3转动连接于星体结构板1的两侧，当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板2均折叠于星体结构板1的同一侧面。
55.本实施例提供的立方星帆板，通过设置根部铰链3，可以使两个展开板2分别转动连接于星体结构板1的两侧，方便该立方星帆板从折叠状态转化为展开状态；当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板2均折叠于星体结构板1的同一侧，星体结构板1的另一侧可以用于安装更多的载荷和单机产品，提高星体结构板1的利用率，同时能够满足立方星轻小化的设计需求。
56.可选地，星体结构板1采用铝合金材质制成，质量较轻，强度较高。
57.图3示出了本实用新型实施例提供的根部铰链3在一个视角下的结构示意图。图4示出了本实用新型实施例提供的根部铰链3在另一个视角下的结构示意图。如图3-图4所示，根部铰链3包括根部铰链母铰31、根部铰链公铰32和第一扭簧，根部铰链母铰31与星体结构板1固定连接；根部铰链公铰32的一端与展开板2固定连接，根部铰链公铰32的另一端通过第一转轴36转动连接于根部铰链母铰31；第一扭簧设置于第一转轴36上，且第一扭簧的两端分别抵接于根部铰链母铰31和根部铰链公铰32。当立方星帆板处于折叠状态时，第一扭簧处于被扭转的状态；当压紧释放机构自动解锁后，展开板2能够在第一扭簧的弹性恢复力的作用下相对星体结构板1转动，以使立方星帆板从折叠状态转化为展开状态；当立方星帆板处于展开状态时，展开板2还能够在第一扭簧的弹性作用下保持展开状态。
58.进一步地，根部铰链母铰31和根部铰链公铰32中的一个上设置有卡块33，卡块33上设置有卡槽331，根部铰链母铰31和根部铰链公铰32中的另一个上设置有卡勾321，当立方星帆板处于展开状态时，卡勾321能卡接于卡槽331内。通过设置能相互卡接配合的卡勾321和卡槽331，当展开板2相对星体结构板1展开至预设角度后，卡勾321能卡接于卡槽331内，以使展开板2与星体结构板1保持展开角度的稳定性，从而防止立方星变轨运动时立方星帆板的摆动幅度过大，增加卫星的控制难度。
59.在本实施例中，卡块33设置于根部铰链母铰31上，卡勾321设置于根部铰链公铰32上。当然，在其他实施例中，也可以将卡块33设置于根部铰链公铰32上，将卡勾321设置于根部铰链母铰31上，同样能够实现上述效果。
60.进一步地，卡块33通过卡接弹性件设置于根部铰链母铰31上。当立方星帆板从折叠状态转化为展开状态时，展开板2相对于星体结构板1转动，卡勾321转动至与卡块33相接触后，随着展开板2继续转动的过程中，卡勾321能够抵压卡块33并通过卡块33压缩卡接弹性件，从而使卡勾321越过卡块33的顶部，当卡勾321与卡槽331正对时，卡块33在卡接弹性件的弹性恢复力的作用下复位，从而使卡勾321与卡槽331相卡接。在本实施例中，卡接弹性件为弹簧，取材方便，成本较低。
61.可选地，卡块33背离卡槽331的一侧设置有第一导向斜面332，卡勾321上对应第一导向斜面332设置有第二导向斜面3211。当展开板2相对于星体结构板1转动时，在第一导向斜面332和第二导向斜面3211的导向配合作用下，使卡勾321轻松越过卡块33的顶部。
62.进一步地，根部铰链3还包括导柱34，两个导柱34分别位于卡接弹性件的两侧，每
个导柱34均固定于根部铰链母铰31上，且穿设于卡块33上并能与卡块33相对运动。当卡勾321向下按压卡块33时，导柱34能够为卡块33向下移动提供导向作用，避免卡块33沿垂直于卡接弹性件的压缩方向发生偏移。
63.可选地，导柱34远离根部铰链母铰31的一端还设置有限位凸起35，限位凸起35能够对卡块33进行限位，防止卡块33从导柱34上滑脱。
64.进一步地，如图2所示，每个展开板2均包括内板21和外板22，内板21通过根部铰链3转动连接于星体结构板1上；外板22通过板间铰链4转动连接于内板21远离星体结构板1的一侧。采用这种设置，可以进一步减小立方星帆板处于折叠状态时沿长度方向的尺寸。当立方星帆板处于折叠状态时，外板22位于内板21与星体结构板1之间。
65.图5示出了图1在a处的局部放大图。如图5所示，板间铰链4包括板间铰链母铰41、板间铰链公铰42和第二扭簧，板间铰链母铰41与内板21固定连接；板间铰链公铰42的一端与外板22固定连接，板间铰链公铰42的另一端通过第二转轴43转动连接于板间铰链母铰41；第二扭簧设置于第二转轴43上，且第二扭簧的两端分别抵接于板间铰链母铰41和板间铰链公铰42。当外板22折叠于内板21上时，第二扭簧处于被扭转的状态；当压紧释放机构自动解锁后，外板22能够在第二扭簧的弹性恢复力的作用下相对内板21转动，从而使外板22相对于内板21展开；当外板22相对于内板21展开时，外板22还能够在第二扭簧的弹性作用下保持展开状态。
66.图6示出了本实用新型实施例提供的立方星帆板处于折叠状态时的部分结构示意图。图7示出了图6在b处的局部放大图。图8示出了本实用新型实施例提供的立方星帆板处于展开状态时的结构示意图二。图9示出了图8在c处的局部放大图。如图6-图9所示，立方星帆板还包括锁定组件5，锁定组件5被配置为对立方星帆板处于展开状态时外板22和内板21之间的相对位置进行锁定。当立方星帆板处于展开状态时，锁定组件5可以使外板22与内板21保持展开角度的稳定性，从而防止立方星变轨运动时立方星帆板的摆动幅度过大，增加卫星的控制难度。
67.具体而言，锁定组件5包括锁定块51、锁定销52和锁定弹性件53，锁定块51设置于外板22上，锁定块51上设置有锁定槽511；锁定销52滑动设置于内板21上；锁定弹性件53的两端分别抵接于锁定销52和内板21，当立方星帆板处于展开状态时，锁定销52能够伸入锁定槽511内。如图7所示，当立方星帆板处于折叠状态时，锁定块51背离锁定槽511的一面与锁定销52相抵接，并压缩锁定弹性件53；如图9所示，当立方星帆板从折叠状态转化为展开状态时，外板22相对内板21转动，当外板22转动至锁定块51的锁定槽511与锁定销52正对时，锁定销52能够在锁定弹性件53的弹性恢复力的作用下伸入锁定槽511内，从而锁定内板21与外板22之间的相对位置。可选地，锁定弹性件53为弹簧，取材方便，成本较低。
68.当然，在其他实施例中，内板21和外板22之间还可以通过根部铰链3转动连接，同样能够实现上述效果，此时，可以省略锁定组件5的设置。
69.本实施例提供的立方星，当立方星帆板处于折叠状态时，星体结构板1两侧的展开板2能够折叠于星体结构板1的同一侧面，并且将收拢包络控制在最小范围内，满足立方星发射、分离要求；在立方星帆板处于折叠状态时，相邻两个板之间的收拢间距为3mm左右，结构紧凑；此外，内板21与星体结构板1之间、内板21与外板22之间均能实现展开角度的锁定，可以防止立方星变轨运动时立方星帆板的摆动幅度过大，增加卫星的控制难度。
70.以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.立方星帆板，其特征在于，包括：星体结构板(1)；两个展开板(2)，分别通过根部铰链(3)转动连接于所述星体结构板(1)的两侧，当所述立方星帆板处于折叠状态时，两个所述展开板(2)均折叠于所述星体结构板(1)的同一侧面。2.根据权利要求1所述的立方星帆板，其特征在于，所述根部铰链(3)包括：根部铰链母铰(31)，与所述星体结构板(1)固定连接；根部铰链公铰(32)，所述根部铰链公铰(32)的一端与所述展开板(2)固定连接，所述根部铰链公铰(32)的另一端通过第一转轴(36)转动连接于所述根部铰链母铰(31)；第一扭簧，设置于所述第一转轴(36)上，且所述第一扭簧的两端分别抵接于所述根部铰链母铰(31)和所述根部铰链公铰(32)。3.根据权利要求2所述的立方星帆板，其特征在于，所述根部铰链母铰(31)和所述根部铰链公铰(32)中的一个上设置有卡块(33)，所述卡块(33)上设置有卡槽(331)，所述根部铰链母铰(31)和所述根部铰链公铰(32)中的另一个上设置有卡勾(321)，当所述立方星帆板处于展开状态时，所述卡勾(321)能卡接于所述卡槽(331)内。4.根据权利要求3所述的立方星帆板，其特征在于，所述卡块(33)通过卡接弹性件设置于所述根部铰链母铰(31)上。5.根据权利要求4所述的立方星帆板，其特征在于，所述卡块(33)背离所述卡槽(331)的一侧设置有第一导向斜面(332)，所述卡勾(321)上对应所述第一导向斜面(332)设置有第二导向斜面(3211)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的立方星帆板，其特征在于，每个所述展开板(2)均包括：内板(21)，通过所述根部铰链(3)转动连接于所述星体结构板(1)上；外板(22)，通过板间铰链(4)转动连接于所述内板(21)远离所述星体结构板(1)的一侧。7.根据权利要求6所述的立方星帆板，其特征在于，所述板间铰链(4)包括：板间铰链母铰(41)，与所述内板(21)固定连接；板间铰链公铰(42)，所述板间铰链公铰(42)的一端与所述外板(22)固定连接，所述板间铰链公铰(42)的另一端通过第二转轴(43)转动连接于所述板间铰链母铰(41)；第二扭簧，设置于所述第二转轴(43)上，且所述第二扭簧的两端分别抵接于所述板间铰链母铰(41)和所述板间铰链公铰(42)。8.根据权利要求6所述的立方星帆板，其特征在于，所述立方星帆板还包括锁定组件(5)，所述锁定组件(5)被配置为对所述立方星帆板处于展开状态时所述外板(22)和所述内板(21)之间的相对位置进行锁定。9.根据权利要求8所述的立方星帆板，其特征在于，所述锁定组件(5)包括：锁定块(51)，设置于所述外板(22)上，所述锁定块(51)上设置有锁定槽(511)；锁定销(52)，滑动设置于所述内板(21)上；锁定弹性件(53)，其两端分别抵接于所述锁定销(52)和所述内板(21)，当所述立方星帆板处于展开状态时，所述锁定销(52)能够伸入所述锁定槽(511)内。
10.立方星，包括星体，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的立方星帆板，所述立方星帆板与所述星体相连接。

技术总结
本实用新型涉及卫星探测技术领域，具体公开一种立方星帆板及立方星。该立方星帆板包括星体结构板和两个展开板，两个展开板分别通过根部铰链转动连接于星体结构板上，当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板均折叠于星体结构板的同一侧面。通过设置根部铰链，可以使两个展开板分别转动连接于星体结构板的两侧，方便该立方星帆板从折叠状态转化为展开状态；当立方星帆板处于折叠状态时，两个展开板均折叠于星体结构板的同一侧，星体结构板的另一侧可以用于安装更多的载荷和单机产品，提高星体结构板的利用率，同时能够满足立方星轻小化的设计需求。计需求。计需求。


技术研发人员：金亚方 厉国强 王燕 徐建文 彭建业 张闻
受保护的技术使用者：苏州馥昶空间技术有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/3/30