[发明专利]太阳电池阵模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于民用航天领域，特别涉及一种太阳电池阵模拟装置。

背景技术

太阳能作为一种新型的可再生清洁能源。在航天领域内，绝大多数航天器均使用太阳电池阵作为其能量来源。太阳电池阵机械系统是太阳电池阵易失效部件，其性能优劣直接影响到航天器的工作状态和使用寿命。随着航天器功能的日益复杂，对航天器的能源需求有了进一步增长。航天器的空间工作条件复杂多变，近年来，因为太阳电池阵机械系统故障导致航天器失效的事件屡有发生，为了避免航天器失效的事件发生，采用太阳电池阵模拟装置来模拟太阳电池阵的展开，使用太阳电池阵模拟装置研究故障情况下的运动学动力学特性对提高太阳电池阵的可靠性有重要意义。

根据现有技术中航天器运用的太阳电池阵的资料，结合相关文献，发现现有技术中太阳电池阵模拟装置主要存在以下问题：1、仅构建了太阳电池阵的部分机械系统，没有包含太阳电池阵的定向机构，如英国专利GB2114812A与日本专利JP030499A；2、仅能模拟步进电机驱动或扭簧驱动两者之一，不能模拟电机驱动或扭簧驱动的单独运作或协同运作；3、悬吊机构复杂，对太阳电池阵展开有明显干涉，不能调整悬吊绳索张力；4、无法方便地调整展开机构钢丝绳索带的预紧力，不能实时获得绳索张力的数值；5、仅能测试在不同驱动参数情况下太阳电池阵展开的运动学特性，不能模拟不同铰链间隙与多种机械故障情况下太阳电池阵的展开，如英国剑桥的A.Fischer设计的太阳电池阵装置。(参考：A.Fischer，S.Pellegrino，Interaction between gravity compensation suspension system and deployable structure[J]Journal of Spacecraft and Rockets.37(1)(2000)93-99)

因此，为了提高太阳电池阵的性能和可靠性，设计一种功能全面，模拟效果好的太阳电池阵模拟装置，对于提高太阳电池阵的设计水平有重要意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种太阳电池阵模拟装置，解决了现有技术中不包含定向机构，不能模拟两种驱动模式、且悬吊机构过于复杂，不方便调整展开机构钢丝绳索带预紧力，不能模拟不同铰链间隙与多种机械故障的缺陷。

技术方案如下：

一种太阳电池阵模拟装置，包括框架，其特征在于：还包括定向机构、悬吊机构、间隙铰链、太阳电池阵帆板、摆动机构和展开机构，所述定向机构设置在所述框架的侧部，所述摆动机构设置在所述定向机构上，所述悬吊机构设置在所述框架的顶部，所述悬吊机构和定向机构连接着所述太阳电池阵帆板，所述间隙铰链设置在所述太阳电池阵帆板之间，所述展开机构设置在所述太阳电池阵帆板上。

进一步，所述定向机构包括：模拟墙、阶梯轴、定向机构支撑架、谐波减速器、一号驱动步进电机、一号联轴器、二号联轴器、轴端挡盖和活动机架，所述模拟墙设置在所述框架的侧部，所述模拟墙上开有阶梯轴孔，所述阶梯轴设置在所述阶梯轴孔中；所述模拟墙的侧部设置有所述定向机构支撑架，所述谐波减速器设置在所述定向机构支撑架中；所述一号驱动步进电机设置在所述定向支撑架的侧部，所述一号驱动步进电机与所述谐波减速器之间连接有所述一号联轴器；所述谐波减速器与所述阶梯轴之间连接有所述二号联轴器，所述轴端挡盖设置在所述阶梯轴上，所述活动机架设置在所述轴端挡盖上。

进一步，所述谐波减速器的传动比为100∶1。

进一步，所述悬吊机构包括：直线滑轨、滑块、悬吊绳索和长度微调计；所述直线滑轨螺栓连接在所述框架的上部，所述滑块设置在所述直线滑轨上，所述滑块的下部设置有所述悬吊绳索，所述悬吊绳索中设置有所述长度微调计，所述悬吊绳索与所述太阳电池阵帆板上部的通孔连接。

进一步，所述间隙铰链包括：公铰链、驱动扭簧、驱动销轴、一号锁定销轴、二号锁定销轴、母铰链、锁定扭簧和连接小杆；所述驱动销轴上套装有所述驱动扭簧，所述二号锁定销轴上套装有所述锁定扭簧，所述公铰链上开有公铰链驱动销轴孔和一号锁定销轴凹槽，所述母铰链上开有母铰链驱动销轴孔和二号锁定销轴孔；所述驱动销轴穿过所述公铰链驱动销轴孔和母铰链驱动销轴孔固定在所述公铰链和母铰链上；所述一号锁定销轴和二号锁定销轴设置在所述连接小杆上，所述二号锁定销轴穿过所述二号锁定销轴孔固定在所述母铰链上，所述驱动销轴的直径范围为6.00～7.96mm，所述一号锁定销轴和二号锁定销轴的直径为6mm。