一种空间太阳电池阵帆面展开机构的制作方法

1.本发明属于空间太阳电池阵技术领域，尤其是涉及一种空间太阳电池阵帆面展开机构。


背景技术：

2.近些年随着航天任务的逐渐增多，航天器对太阳电池阵功率的需求越来越大。这使得传统刚性太阳电池阵，因其体积大、折展比小，受运载包络及太阳电池阵转化效率不能大幅度提升等影响，已无法满足新型大功率有效载荷对航天器所需功率的要求。解决上述问题的途径有两种，其一是提高单体太阳电池元器件的光照转换效率。根据国内外相关资料显示，目前空间主流的三结砷化镓电池的平均效率在30％左右，美国solaero公司最新产品imm、α/β的电池平均效率在32％左右，每提升1％的转换效率会对电池元器件技术带来更大的挑战。其二是解决太阳电池阵结构与机构折展比小，质量大等缺点，研发新型柔性展开技术替代传统刚性太阳电池阵，进而在有限的发射段包络体积内实现更大的在轨展开面积，提高太阳电池阵的功率质量比和功率体积比。
3.目前，随着柔性太阳电池阵技术的快速发展，相比传统刚性太阳电池阵具有更高的功率质量比、功率体积比和折展比等优点，成为未来大功率航天器的发展趋势，如美国atk公司的圆/扇形太阳电池阵，dss公司的卷绕式太阳电池阵(rosa)在深空探测及载人领域将逐步取代刚性太阳电池阵。然而，柔性太阳电池阵展开技术相比刚性太阳电池阵，具有更高的挑战性和更大的技术难点。主要表现在柔性结构展开过程相比刚性结构展开，具有更多的自由度和运动的随机性，很难实现展开过程的唯一性和确定性。并且，柔性结构在运动过程中相比刚性结构容易出现局部褶皱，应力不均匀而导致撕裂和破损现象。
4.目前，航天器柔性太阳电池阵展开机构相关专利有：(1)一种柔性太阳翼弹性伸杆重复展收机构，通过电机驱动，带动绳索与记忆合金弹性杆同步向两侧将太阳毯展开和收拢，实现收拢包络小、质量轻、比功率高等优点(专利申请号201811159478.3)；(2)卫星供电用的柔性太阳翼及应用于该柔性太阳翼的二自由度收纳装置，采用柔性翼承载太阳电池，通过底部的安装调向机构，可以实现柔性翼旋转，以跟踪太阳的非线性运动提高发电效能(专利申请号201610202262.5)；(3)一种被动式柔性太阳翼展收引导机构，在太阳翼展收过程中，采用被动式钢丝绳引导原理，使柔性太阳毯有序展开避免在垂直铰线方向的摆动(专利申请号201610631584.1)；(4)一种具有剪叉式展开机构的柔性太阳翼，通过碳纤维剪叉杆机构与太阳电池阵的耦合设计，实现了质量轻、刚度高、收纳比高，且对机构内部铰链装配间隙不敏感等优点(专利申请号202110327501.0)；(5)一种二次展开扇形太阳翼，基于折叠扇形逐步旋转展开方式，实现了高收纳比和折展比的优点(专利申请号202110824902.7)；(6)一种空间站柔性太阳翼展开机构，通过三棱柱伸展臂带动两侧堆叠太阳电池阵逐步展开，实现高刚度、大展比的优点(专利申请号201510939315.7)；(7)一种高展收比柔性太阳翼展开机构，以剪叉杆组件带动太阳毯组件运动，实现收拢体积小，展开距离远，展收比较高的优点(专利申请号202110783411.2)；(8)一种航天器用的在轨柔性太
阳电池阵展开装置，通过气动方式将矩形对角线的四根支撑杆展开，进而将柔性电池阵帆面结构展开(专利申请号201611237253.6)；(9)卷绕式可展开太阳电池阵，通过两侧碳纤维薄壁杆结构同步卷绕式伸展，带动中间柔性太阳毯结构逐步展开，实现了柔性超大功率的太阳翼在轨展开验证。其中，该展开机构也可适用将中间的柔性卷绕式毯结构换成“z”形堆叠式(专利号us9611056b1、us9604737b2、us10239642b1)。
5.上述专利所涉及的柔性太阳电池阵展开机构涉及了充气式展开、弹性薄壁杆结构展开和刚性剪叉机构带动柔性薄膜的展开等，均有助于实现柔性结构在轨平稳可靠展开部署。但仍存在一些不足之处，具体表现在：
6.(1)面对太阳电池阵发射段收拢和在轨段展开的高刚度、大折展比要求，在未来大功率航天器应用仍然受限。在空间环境下，实现大面积的柔性太阳电池阵结构展开必然会导致系统刚度减小，基频降低，容易与整星结构和姿态轨道控制系统出现频率耦合，影响卫星本体姿态的调整。如何实现大折展比和功率质量比的同时兼顾系统刚度是未来航天器大型挠性附件的技术发展路线。
7.(2)柔性结构展开运动过程的不确定性，易出现展开失败等问题，进而影响太阳电池阵在轨工作性能。由于空间大柔性大变形结构存在过多的局部单元自由度，这使得在展开过程容易出现运动的不确定性，导致柔性体受力不均匀引发褶皱、局部应力过大甚至撕裂等现象，使得太阳电池阵在轨部署失败。
8.(3)未考虑系统性的集成设计引发质量过大，导致太阳电池阵功率质量比减小，降低在轨使用效率。从系统集成性的角度考虑柔性结构展开机构的设计方法，降低系统质量进而提高太阳电池阵功率质量比和功率体积比。


技术实现要素：

9.针对以上的技术缺陷，本发明提供了一种空间太阳电池阵帆面展开机构，采用系统集成化设计方案，在实现大折展比和功率质量比与功率体积比的前提下，具有发射段与在轨段刚度大、基频高等特点。
10.为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：
11.本发明的目的是提供一种空间太阳电池阵帆面展开机构，包括：
12.用于连接卫星的连接支撑模块；
13.安装在所述连接支撑模块上的旋转展开模块；
14.位于旋转展开模块上表面的压紧释放模块；
15.位于旋转展开模块四周的避让展开模块；其中：
16.所述避让展开模块包括m个避让展开组件，m为不小于4的自然数；所述压紧释放模块的外侧边与避让展开组件的一端通过可断开组件连接；所述连接支撑模块上设有与旋转展开模块、避让展开组件连接的安装接口；所述避让展开组件的另一端通过卷簧与连接支撑模块连接；所述旋转展开模块内安装有柔性太阳电池阵帆面。
17.优选地：所述旋转展开模块包括中心驱动转轴和带动中心驱动转轴转动的电机，所述中心驱动转轴的两端通过深沟球轴承连接有上导向盘和下导向盘，所述上导向盘和下导向盘之间设置有四个滚筒；所述下导向盘与连接支撑模块通过中心驱动转轴连接。
18.优选地：所述滚筒为空心薄壁圆筒结构，在径向设有自上而下的矩形通槽。
19.优选地：所述压紧释放模块包括：十字形结构的压紧底座，所述压紧底座的四个端部设置有压紧面，所述压紧底座上表面的中心位置设置有四个导向轮支座，每个导向轮支座上安装有一个导向轮和深沟球轴承，所述可断开组件包括压紧绳索和剪切机构；压紧绳索的一端与避让展开组件固定连接，压紧绳索的另一端依次通过压紧面、导向轮后与固定支点连接，所述压紧面上开设有连接避让展开模块的定位槽。
20.优选地：所述定位槽的底面涂抹有摩擦涂层。
21.优选地：所述避让展开组件包括由压紧连接座、连接板和下安装座依次连接组成的u形框；其中：所述压紧连接座和下安装座之间设置有导向滚筒组件；所述下安装座通过上安装有转动销轴，所述转动销轴上安装有卷簧，所述转动销轴的两端安装有轴套。
22.优选地：所述导向滚筒组件包括导向筒，所述导向筒两端分别通过深沟球轴承与压紧连接座、下安装座连接。
23.优选地：所述柔性太阳电池阵帆面包括：
24.四个等腰梯形结构的象限太阳电池阵；
25.相互垂直且共面的两根支撑绳索；
26.用于连接象限太阳电池阵和支撑绳索的连线器组件；其中：
27.展开状态下，四个象限太阳电池阵的上底拼接为一个小正方形，四个象限太阳电池阵的下底拼接为一个大正方形；所述连线器组件上开设有连接支撑绳索的通孔。
28.优选地：每个象限太阳电池阵有m个梯形太阳电池阵组成；m为大于0的自然数；所述梯形太阳电池阵包括梯形框架结构、梯形柔性毯和太阳电池阵片；其中：所述太阳电池阵片粘接在梯形柔性毯上，所述梯形柔性毯粘接在梯形框架结构上；所述梯形框架结构包括相互平行的两根纵梁，两根纵梁之间连接有n根辐条，n为大于1的自然数；所述纵梁的端面为“人”字形结构，所述梯形框架结构由碳纤维层合板制成；所述连线器组件包括相互粘接的上连线器和下连线器；其中：在上连线器和下连线器的粘接面上开设有两个通孔；一个通孔为矩形孔，另外一个通孔为圆形孔；所述梯形框架结构两侧的辐条穿过矩形孔，所述支撑绳索穿过圆形孔。
29.优选地：柔性太阳电池阵帆面采用伊卡洛斯面内折叠方式，形成“十”字交叉状态后，按照顺时针方向将“十”字的四个边缠绕在旋转展开模块中的滚筒上，形成一种包裹结构。本发明具有的优点和技术效果是：
30.(1)本发明采用一体化集成模块式设计，结构设计紧凑，与整星结构快速安装与部署，实现发射段系统刚度大、基频高等优点。且柔性帆面结构采用面内折叠方式收拢在机构中，这种方式相比传统柔性展开机构能够更容易实现大折展比的优势。
31.(2)采用“十”字对称结构外加导向布置，提高了柔性结构展开过程的确定性和唯一性。基于柔性帆面结构对角线“十”字面内折叠随形布置的导向机构，极大增加了柔性结构在展开过程的稳定性和可靠性，有效降低柔性结构受力的不均匀性，避免出现褶皱、局部应力过大等问题。
32.(3)采用轻量化集成设计，极大降低展开机构的重量。进而实现系统更高的功率质量比和功率体积比，提高太阳电池阵在轨应用效率。
附图说明
33.图1为本发明优选实施例的三维轴侧图；
34.图2为本发明优选实施例的主视图；
35.图3为本发明优选实施例的俯视图；
36.图4为本发明优选实施例中压紧释放模块的结构图；
37.图5为本发明优选实施例中旋转展开模块的俯视图；
38.图6为本发明优选实施例中旋转展开模块的结构图；
39.图7为本发明优选实施例中上下导向盘和下导向盘的结构图；
40.图8为本发明优选实施例中旋转展开模块和柔性太阳电池阵帆面的关系图；
41.图9为本发明优选实施例中连接支撑模块的结构图；
42.图10为本发明优选实施例中避让展开模块的结构图；
43.图11为本发明使用过程中的折叠收拢工作原理视图；
44.图12为本发明使用过程中的展开部署工作原理视图；
45.图13为本发明使用过程中柔性太阳电池阵帆面的结构图；
46.图14为本发明优选实施例中象限太阳电池阵的结构示意图；
47.图15为本发明优选实施例中梯形太阳电池阵的结构示意图；
48.图16为本发明优选实施例中梯形框架结构主视图；
49.图17为本发明优选实施例中梯形柔性毯的主视图；
50.图18为本发明优选实施例中纵梁结构图；
51.图19为本发明优选实施例中连线器组件的结构图。
52.其中：1、压紧释放模块，2、旋转展开模块，3、柔性太阳电池阵帆面，4、连接支撑模块，5、避让展开模块；101、压紧底座，102、压紧绳索，103、导向轮支座，104、导向轮；105、深沟球轴承；106、端部螺母；201、上导向盘，202、滚筒，203、下导向盘，204、中心驱动转轴；301、柔性太阳电池阵帆面结构；401、整星安装底座；50、避让展开组件；501、压紧连接座，502、连接板，503、下安装座，504、导向筒，505、转动销轴，506、卷簧。
具体实施方式
53.为了使本发明的上述目的、设计的控制系及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
54.为克服现有柔性展开机构系统刚度低，易与航天器结构和姿态轨道控制系统发生耦合共振的问题，采用一体化集成模块式设计，结构设计紧凑，与整星结构快速安装与部署，实现发射段系统刚度大、基频高等优点；同时为克服现有柔性展开机构易出现薄膜结构褶皱、应力集中，且不能实现超大的折展比等问题，采用基于折纸构型的面内折叠方式将柔性结构收拢在机构内部，且在外部增设导向机构，提高柔性结构展开过程的确定性，进而实现了柔性帆面结构的大折展比优势。
55.请参阅图1至图19，一种空间太阳电池阵帆面展开机构，包括：
56.用于连接卫星的连接支撑模块4；连接支撑模块中的整星安装支座401上设有与星体安装接口402、与旋转展开模块安装接口、与避让展开模块的安装接口403；
57.安装在所述连接支撑模块4上的旋转展开模块2；
58.位于旋转展开模块2上表面的压紧释放模块1；
59.位于旋转展开模块2四周的避让展开模块5；其中：
60.所述避让展开模块5包括m个避让展开组件，m为不小于4的自然数；所述压紧释放模块1的外侧边与避让展开组件的一端通过可断开组件连接；所述连接支撑模块4上设有与旋转展开模块2、避让展开组件连接的安装接口；所述避让展开组件的另一端通过卷簧506与连接支撑模块4连接；所述旋转展开模块2内安装有柔性太阳电池阵帆面3。
61.在上述优选实施例中：
62.所述的旋转展开模块2位于整个太阳电池阵帆面展开机构的中心位置，也是该机构的核心模块。其上部设有所述的压紧释放模块1，周围设有所述的避让展开模块5、下部设有所述的连接支撑模块4，内部设有所述的柔性太阳电池阵帆面3结构；
63.所述旋转展开模块2包括中心驱动转轴204和带动中心驱动转轴204转动的电机207，所述中心驱动转轴204的两端通过深沟球轴承连接有上导向盘201和下导向盘203，所述上导向盘201和下导向盘203之间设置有四个滚筒202；所述下导向盘203与连接支撑模块4通过中心驱动转轴204连接。即所述旋转展开模块2包括：上导向盘201、滚筒202、中心驱动转轴204和下导向盘203。其中，中心驱动转轴204两端分别通过深沟球轴承与上导向盘201和下导向盘203安装，周边设有四个滚筒202均布活动安装于上、下导向盘之间。所述滚筒202为空心薄壁圆筒结构，在径向设有自上而下的矩形通槽。旋转展开模块2中的上、下导向盘设有均布对称的四个适合滚筒直径的“u”形槽205，能够便于滚筒活动安装其内，并在柔性帆面结构展开到位后自动将滚筒从上、下导向盘中抽出；旋转展开模块中的滚筒为空心薄壁圆筒结构，在径向设有自上而下的矩形通槽，便于所述柔性太阳电池阵帆面结构在其内部的粘接固定；旋转展开模块2中的上、下导向盘设有若干个减重孔206；
64.所述压紧释放模块1包括：十字形结构的压紧底座101，所述压紧底座101的四个端部设置有压紧面，所述压紧底座101上表面的中心位置设置有四个导向轮支座103，每个导向轮支座103上安装有一个导向轮104和深沟球轴承105，所述可断开组件包括压紧绳索102和剪切机构(例如剪刀、或者具有自动剪切功能的机构和设备等)；压紧绳索102的一端与避让展开组件固定连接，压紧绳索102的另一端依次通过压紧面、导向轮104后与固定支点连接，固定支点位于卫星舱内，所述压紧面上开设有连接避让展开模块5的定位槽。所述定位槽的底面涂抹有摩擦涂层。即所述的压紧释放模块1包括：压紧底座101、压紧绳索102、导向轮支座103、导向轮104、深沟球轴承105、端部螺母106。所述导向轮组件位于压紧底座的中部包括：导向轮104、导向轮支座103和深沟球轴承105。导向轮104两端分别通过深沟球轴承105与两个导向轮支座103安装。压紧释放模块1中的压紧底座101为“十”字对称结构，其“十”字的四个端面结构设有矩形定位槽108，用以约束避让展开组件与压紧底座的压紧连接位置。压紧底座101的定位槽底面涂抹高摩擦涂层，增大表面的摩擦力用以适应发射段过大的剪切载荷。导向轮组件为四组，与压紧底座的“十”字结构相互对称布置，通过压紧绳索将避让展开模块中的四个避让展开组件与压紧释放模块进行压紧连接；
65.所述避让展开组件包括由压紧连接座501、连接板502和下安装座503依次连接组成的u形框；其中：所述压紧连接座501和下安装座503之间设置有导向滚筒组件；所述下安装座503通过上安装有转动销轴505，所述转动销轴505上安装有卷簧506，所述转动销轴505
的两端安装有轴套507。所述的避让展开模块5包括四个以上避让展开组件，所述避让展开组件包括压紧连接座501、导向滚筒组件、连接板502、下安装座503、卷簧506、转动销轴505和轴套507。所述导向滚筒组件包括：导向筒504，深沟球轴承。导向滚筒两端分别通过深沟球轴承与压紧连接座501和下安装座503安装其内。避让展开模块包括四个避让展开组件呈“十”字均布对称位于所述压紧底座的四周，并通过所述压紧绳索、端部螺母与所述压紧释放模块进行压紧连接。避让展开组件中的连接板通过紧固件(如螺钉)将压紧连接座和下安装座连接，呈“凹槽”形状。增大其自身刚度，有助于导向作用。
66.所述导向滚筒组件包括导向筒504，所述导向筒504两端分别通过深沟球轴承与压紧连接座501、下安装座503连接。
67.所述的连接支撑模块4设置在所述旋转展开模块和所述避让展开模块的底部，包括：整星安装支座401；
68.所述柔性太阳电池阵帆面3包括：
69.四个等腰梯形结构的象限太阳电池阵31；
70.相互垂直且共面的两根支撑绳索33；
71.用于连接象限太阳电池阵31和支撑绳索33的连线器组件32；其中：
72.展开状态下，四个象限太阳电池阵31的上底拼接为一个小正方形，四个象限太阳电池阵31的下底拼接为一个大正方形；所述连线器组件32上开设有连接支撑绳索3的通孔。
73.每个象限太阳电池阵31有m个梯形太阳电池阵310组成；m为大于0的自然数；所述梯形太阳电池阵310包括梯形框架结构3101、梯形柔性毯3102和太阳电池阵片3103；其中：所述太阳电池阵片3103粘接在梯形柔性毯3102上，所述梯形柔性毯3102粘接在梯形框架结构3101上；所述梯形框架结构3101包括相互平行的两根纵梁3101-2，两根纵梁3101-2之间连接有n根辐条3101-1，n为大于1的自然数；所述纵梁3101-2的端面为“人”字形结构，所述梯形框架结构3101由碳纤维层合板制成；所述连线器组件32包括相互粘接的上连线器321和下连线器322；其中：在上连线器321和下连线器322的粘接面上开设有两个通孔；一个通孔为矩形孔323，另外一个通孔为圆形孔324；所述梯形框架结构3101两侧的辐条3101-1穿过矩形孔323，所述支撑绳索33穿过圆形孔324。
74.柔性太阳电池阵帆面3采用伊卡洛斯面内折叠方式，形成“十”字交叉状态后，按照顺时针方向将“十”字的四个边缠绕在旋转展开模块2中的滚筒202上，形成一种包裹结构。在图5中进行增加帆面与旋转展开模块的图。
75.柔性太阳电池阵帆面结构在展开过程中，可通过四个“十”字对称布置的导向轮平稳有序展开
76.如图4所示，压紧释放模块1包括：压紧座101、压紧绳索102、导向轮支座103、导向轮104、深沟球轴承105、端部螺母106。压紧座101为“十”字结构，以增加其自身刚度。一个导向轮104两端分别通过深沟球轴承105安装在两个导向轮支座103的中间，形成压紧导向轮组件，4个压紧导向轮组件再通过紧固件(如螺钉)连接在压紧座101的中间处，最后通过压紧绳索102将避让展开组件500与压紧座101实现压紧连接。压紧释放模块a的作用是在发射段能够提供较高的系统刚度，在轨段太阳电池阵帆面结构展开后能够实现避让展开模块e的释放与分离，完成柔性帆面结构的部署工作。(本实施例中的压紧方法是为了实现地面低成本解锁试验，采用廉价的绳索进行压紧，展开时通过人为剪断绳索，即可实现释放功能。
在实际卫星上产品，为提高压紧连接与释放分离功能的可靠性，需替换采用成熟的压紧解锁装置，如火工品装置、记忆合金装置等)
77.如图2、图5至图8所示，旋转展开模块2包括：上导向盘201、滚筒202、下导向盘203、中心驱动转轴204和电机207。上导向盘201、滚筒202、下导向盘203位于卫星舱室外侧，电机207位于卫星舱内，两者之间的分界面如图2中的水平虚线6所示；中心驱动转轴204的两端分别通过轴承安装上导向盘201和下导向盘202，在中心驱动转轴204的周边设有四个但滚筒202。其中，上导向盘201和下导向盘203为相同结构，表面设有四处“u”型槽孔，四个滚筒202活动安装于上导向盘201和下导向盘203之间，中心驱动转轴204的周边。该设计的目的在于柔性太阳电池阵帆面结构在展开到位时，可以将活动安装的四个滚筒202从上导向盘201和下导向盘203的中间抽取出来，进入到避让展开模块5中，进而实现柔性帆面结构的部署动作。
78.如图9所示，连接支撑模块4主要由整星安装底座401组成，其上设有与星体安装接口、与旋转展开模块2安装接口和与避让展开模块e的安装接口。连接支撑模块4的作用是集成其他模块，使其机构整体结构变得更加紧凑，在发射段提供有利的力学环境。
79.如图10所示，避让展开模块5包括：压紧连接座501，连接板502，下安装座503，导向筒504，销轴505，卷簧506。其中，导向筒504的两端通过轴承分别安装有压紧连接座501和下安装座503，并通过连接板502进行刚度连接加强。避让展开模块e的作用是能够为柔性帆面结构在展开过程中提供导向，增加了柔性结构在展开过程的稳定性和可靠性，有效降低柔性结构受力的不均匀性，避免出现褶皱、局部应力过大等问题。
80.工作过程如下：
81.一、太阳电池阵帆面折叠卷绕原理：
82.将正四边形“回”字结构的柔性太阳电池阵帆面3(图11左侧第一张图为平铺状态)，在三角形区域内沿着四边形对角线(图11左侧第二张图为折叠过程)，采用面内折叠方式逐步将太阳电池阵帆面结构折叠收拢成“十”字交叉状态(图11左侧第三张图为折叠到位)；随后，将“十”字交叉状态的太阳电池阵帆面结构的四边，沿着四个滚筒的直径逐步进行卷绕包裹(图11左侧第四张图为卷绕过程)，最后将四个滚筒紧紧包裹在内侧，形成一个完全包裹状态(图11右侧第一张图为卷绕完成)。至此完成了柔性太阳电池阵帆面结构折叠收拢在卷绕展开模块中。
83.二、太阳电池阵帆面展开部署原理：
84.柔性太阳电池阵帆面结构3在展开时，首先电机带动卷绕展开模块的中心转轴逆时针旋转，随后中心转轴带动上导向盘、下导向盘同步逆时针旋转(图12左侧第二张图为展开过程)，此时太阳电池阵帆面在导向筒504和滚筒202共同作用下被挤压而出，直到太阳电池阵帆面展开成“十”字交叉状态(图12左侧第三张图为展开到位)。此时，滚筒在柔性太阳电池阵帆面的拉力作用下将滚筒从上导向盘、下导向盘中脱出。随后，利用剪切机构剪断压紧绳索102，使得压紧释放模块工作，结束对避让展开组件的锁定约束，避让展开组件在卷簧的作用下，迅速展开，解除对柔性太阳电池阵帆面的约束，最后太阳电池阵帆面在自身的弹性作用下，逐层部署(图12左侧第四张图为部署完成)至正四边形平面(图12左侧第五张图为部署完成)。
85.综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在
本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于，包括：用于连接卫星的连接支撑模块(4)；安装在所述连接支撑模块(4)上的旋转展开模块(2)；位于旋转展开模块(2)上表面的压紧释放模块(1)；位于旋转展开模块(2)四周的避让展开模块(5)；其中：所述避让展开模块(5)包括m个避让展开组件，m为不小于4的自然数；所述压紧释放模块(1)的外侧边与避让展开组件的一端通过可断开组件连接；所述连接支撑模块(4)上设有与旋转展开模块(2)、避让展开组件连接的安装接口；所述避让展开组件的另一端通过卷簧(506)与连接支撑模块(4)连接；所述旋转展开模块(2)内安装有柔性太阳电池阵帆面(3)。2.根据权利要求1所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述旋转展开模块(2)包括中心驱动转轴(204)和带动中心驱动转轴(204)转动的电机，所述中心驱动转轴(204)的两端通过深沟球轴承连接有上导向盘(201)和下导向盘(203)，所述上导向盘(201)和下导向盘(203)之间设置有四个滚筒(202)；所述下导向盘(203)与连接支撑模块(4)通过中心驱动转轴(204)连接。3.根据权利要求2所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述滚筒(202)为空心薄壁圆筒结构，在径向设有自上而下的矩形通槽。4.根据权利要求1所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述压紧释放模块(1)包括：十字形结构的压紧底座(101)，所述压紧底座(101)的四个端部设置有压紧面，所述压紧底座(101)上表面的中心位置设置有四个导向轮支座(103)，每个导向轮支座(103)上安装有一个导向轮(104)和深沟球轴承(105)，所述可断开组件包括压紧绳索(102)和剪切机构；压紧绳索(102)的一端与避让展开组件固定连接，压紧绳索(102)的另一端依次通过压紧面、导向轮(104)后与固定支点连接，所述压紧面上开设有连接避让展开模块(5)的定位槽。5.根据权利要求4所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述定位槽的底面涂抹有摩擦涂层。6.根据权利要求1所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述避让展开组件包括由压紧连接座(501)、连接板(502)和下安装座(503)依次连接组成的u形框；其中：所述压紧连接座(501)和下安装座(503)之间设置有导向滚筒组件；所述下安装座(503)通过上安装有转动销轴(505)，所述转动销轴(505)上安装有卷簧(506)，所述转动销轴(505)的两端安装有轴套(507)。7.根据权利要求6所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述导向滚筒组件包括导向筒(504)，所述导向筒(504)两端分别通过深沟球轴承与压紧连接座(501)、下安装座(503)连接。8.根据权利要求2所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：所述柔性太阳电池阵帆面(3)包括：四个等腰梯形结构的象限太阳电池阵(31)；相互垂直且共面的两根支撑绳索(33)；用于连接象限太阳电池阵(31)和支撑绳索(33)的连线器组件(32)；其中：展开状态下，四个象限太阳电池阵(31)的上底拼接为一个小正方形，四个象限太阳电
池阵(31)的下底拼接为一个大正方形；所述连线器组件(32)上开设有连接支撑绳索(3)的通孔。9.根据权利要求8所述的空间太阳电池阵帆面展开机构，其特征在于：每个象限太阳电池阵(31)有m个梯形太阳电池阵(310)组成；m为大于0的自然数；所述梯形太阳电池阵(310)包括梯形框架结构(3101)、梯形柔性毯(3102)和太阳电池阵片(3103)；其中：所述太阳电池阵片(3103)粘接在梯形柔性毯(3102)上，所述梯形柔性毯(3102)粘接在梯形框架结构(3101)上；所述梯形框架结构(3101)包括相互平行的两根纵梁(3101-2)，两根纵梁(3101-2)之间连接有n根辐条(3101-1)，n为大于1的自然数；所述纵梁(3101-2)的端面为“人”字形结构，所述梯形框架结构(3101)由碳纤维层合板制成；所述连线器组件(32)包括相互粘接的上连线器(321)和下连线器(322)；其中：在上连线器(321)和下连线器(322)的粘接面上开设有两个通孔；一个通孔为矩形孔(323)，另外一个通孔为圆形孔(324)；所述梯形框架结构(3101)两侧的辐条(3101-1)穿过矩形孔(323)，所述支撑绳索(33)穿过圆形孔(324)。10.根据权利要求9所述的基于折纸构型的空间太阳电池阵帆面，其特征在于：柔性太阳电池阵帆面(3)采用伊卡洛斯面内折叠方式，形成“十”字交叉状态后，按照顺时针方向将“十”字的四个边缠绕在滚筒(202)上，形成一种包裹结构。

技术总结
本发明公开了一种空间太阳电池阵帆面展开机构，属于空间太阳电池阵技术领域，其特征在于，包括：用于连接卫星的连接支撑模块；安装在所述连接支撑模块上的旋转展开模块；位于旋转展开模块上表面的压紧释放模块；位于旋转展开模块四周的避让展开模块；所述避让展开模块包括M个避让展开组件；压紧释放模块的外侧边与避让展开组件的一端通过可断开组件连接；连接支撑模块上设有与旋转展开模块、避让展开组件连接的安装接口；避让展开组件的另一端通过卷簧与连接支撑模块连接；旋转展开模块内安装有柔性太阳电池阵帆面。本发明采用系统集成化设计方案，在实现大折展比和功率质量比与功率体积比的前提下，具有发射段与在轨段刚度大、基频高等特点。基频高等特点。基频高等特点。


技术研发人员：朱佳林 崔新宇 于辉 张伟 林君毅 兰志成 张琦 吴致丞 唐乙丹
受保护的技术使用者：中电科蓝天科技股份有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/3/28