[发明专利]一种空间机构的展开装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间机构的展开装置及方法，主要是指空间飞行器的太阳帆板等空间机构的在轨展开，太阳帆板等空间机构的展开是长期在轨飞行器的电能源持续长期供应的基础，一旦太阳帆板等空间机构无法正常展开，对于长期在轨飞行器而言将是毁灭性的，属于在轨飞行器的空间机构展开技术领域。

背景技术

对于长期在轨飞行器的太阳帆板等展开机构，传统的展开方式是通过爆炸螺栓的方式进行展开，即通过点火工品将螺栓解锁，进而实现机构展开，这种展开方式会产生较大的冲击，对在轨飞行器的本体产生较大的姿态扰动，特别是对于微小型在轨飞行器，这种扰动显得就比较大，有可能会致使小型飞行器的姿态产生较大偏转，甚至会导致姿态翻滚，出现失控的严重后果。另外，爆炸螺栓被炸开时会产生残留物，对在轨飞行器会产生一定程度的污染。对于小型在轨飞行器，由于体积非常有限，在空间上限制了火工爆炸螺栓的使用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种空间机构的展开装置及方法，针对传统的展开方式对小型在轨飞行器的空间机构展开存在的缺陷，提出一种新型的展开方式，即使用“康铜丝+鱼线”的固定方式，通过对康铜丝供电，将固定的鱼线烧断，从而实现太阳帆板等空间机构的成对释放展开。这种新型的展开方式，不再使用火工品，对飞行器本体产生的扰动也比较小，而且绿色无污染，也不会产生残留物，安装空间也非常小，特别适用于小型在轨飞行器的机构展开。由于使用的鱼线在市场上很容易就能买到，所以这种展开方法的实施成本相比于火工爆炸螺栓也大大较低。

本发明的技术解决方案是：

一种空间机构的展开装置，该装置包括一根康铜丝、第一鱼线、第二鱼线、一块熔断板和供电电源；

所述的康铜丝的一端焊接在熔断板上连接供电电源正极的位置，康铜丝的另一端首先在第一鱼线上缠绕一圈或两圈，然后在第二鱼线上缠绕一圈或两圈，最后焊接在熔断板上连接供电电源负极的位置；供电电源用于给熔断板供电。

所述的熔断板为串并联电阻，用于调节输出给康铜丝的电流，通过改变串并联电阻的大小调节康铜丝回路的电流的大小，进而调节鱼线被熔断的时间，从而可控制太阳帆板展开的时间。

所述的熔断板为一电路板，其上带有串联和/或并联电阻，还带有与供电电源正极连接的端口，称为正点位处，还带有与供电电源负极连接的端口，称为负点位处。

一种空间机构的展开方法，该方法的步骤包括：

(1)将空间机构的展开装置安装在小型飞行器内部，尽量靠近小型飞行器的中心位置；

(2)第一鱼线的一端与第一帆板进行固定连接，第一鱼线的另一端与第三帆板的锁紧螺栓连接；

(3)通过拧紧第三帆板上的锁紧螺栓将第一帆板和第三帆板拉紧固定在小型飞行器的侧表面上；

(4)第二鱼线的一端与第二帆板进行固定连接，第二鱼线的另一端与第四帆板的锁紧螺栓连接；

(5)通过拧紧第四帆板上的锁紧螺栓将第二帆板和第四帆板拉紧固定在小型飞行器的侧表面上；

(6)小型飞行器在轨飞行时，按照空间机构展开的时间需要，使用供电电源对熔断板进行供电，当鱼线被熔断时，空间机构展开，空间机构展开后，可断开供电输出。

该空间机构通过弹簧式螺栓安装在小型飞行器上，该空间机构为四块太阳帆板，分别为第一块太阳帆板、第二块太阳帆板、第三块太阳帆板和第四块太阳帆板；四块太阳帆板按照逆时针或顺时针安装在小型飞行器的四个侧面上，第一块太阳帆板和第三块太阳帆板为对称安装，第一块太阳帆板和第三块太阳帆板为一对帆板，第二块太阳帆板和第四块太阳帆板为对称安装，第二块太阳帆板和第四块太阳帆板为一对帆板；第三块太阳帆板和第四帆板上均带有锁紧螺栓。

所述的鱼线的材料为聚乙烯纤维。

所述的鱼线为PE线的鱼线。

所述的康铜丝的直径为Φ0.25mm、长度为10cm。

所述的熔断板输出给康铜丝的电流不小于1.8A。

所述的熔断板输出给康铜丝的电流为2A～3A。

有益效果

(1)本发明对于带有太阳帆板等展开机构的在轨飞行器，特别是微小型飞行器，利用传统的爆炸螺栓进行帆板的展开存在很多不足，针对这一问题，提出一种使用“康铜丝+鱼线”固定太阳帆板的方式，并通过熔断装置对康铜丝进行供电，使康铜丝产生热量，进而将鱼线熔断，实现太阳帆板等空间机构的释放展开，这种新型展开方式安装空间小，成本相对较低，而且对飞行器本体产生的冲击很小。