[发明专利]一种基于一维连续杆的桁架在轨制造装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于一维连续杆的桁架在轨制造装置，包括壳体结构、素材存储单元、素材转运单元、素材连接机构、杆件推拉单元和若干素材；壳体结构为多棱柱，若干素材存储单元分别安装在壳体结构的各侧板上；各素材转运单元安装在壳体结构的前端板上，位于前端板各边处；各杆件推拉单元安装在壳体结构的前端板上，位于前端板各顶点处；素材连接机构安装在壳体结构前端板上，位于前端板各顶点处。本发明可以满足超长一维桁架结构的在轨无人自动制造需求，还可以为构建超大型航天器结构平台提供桁架素材，解决超大型空间结构受火箭约束，难以在轨直接构建的问题。

技术领域

本发明涉及一种桁架在轨制造装置及方法，属于超大型航天器在轨制造技术领域。

背景技术

随着人类利用太空的广度和深度逐渐扩展，对航天器性能和需求不断增加，大型空间载荷研制需求日益迫切。在军用领域，天基高能激光武器、天基高功率重频微波武器等大型天基武器的研制与应用需要具有大承载能力、高精度和高稳定度控制和大能源供给能力的大型航天器平台支持。在民用遥感、通信、导航等领域，人们对空间信息获取的精度、范围、时效性等方面提出了更高的要求，其主要趋势是空间信息获取系统向更高能力、更大规模方向发展，如位于中轨的战术级天基预警雷达，有源相控阵天线的尺寸达几百米，平台需具备接近100kW的供电能力，这些超大型航天器系统都需要超大型空间结构作为支撑。

空间大型桁架作为大型空间天线反射面、大型射电望远镜、相控阵雷达和太阳能电池阵列等大型航天器的支撑结构，具有大口径、可扩展、质量轻、高包装密度的特点，可以适应不同的任务需求，构建出各种不同形式的结构，是比较理想的结构形式，直接决定了天基装备的能量供给、分辨率及承载能力，是支持大型航天系统在轨构建的基础平台，是天基装备性能提升的重要标志。

空间大尺寸结构传统上一般采用收拢展开方式实现，如卫星太阳翼、天线等。对于一些大尺寸且构型复杂的空间结构，受运载火箭整流罩尺寸限制的，一般采用多次发射和在轨组装的方式实现，如国际空间站桁架结构。目前50米以内的空间结构主要通过在轨一次展开实现，如美国LLSBR相控阵雷达尺寸达到50m×2m，采用可展开桁架结构支撑；50-100米的空间结构主要通过在轨展开和在轨有人装配实现，如美国ADAM伸展臂在轨展开长度60m，国际空间站通过空间机械臂和大量航天员出舱活动完成了长109m桁架的组装。对于尺寸更大且呈规模化形式的结构，如百米以上的桁架结构，几千-万平米的天线结构，单纯依靠收拢展开或在轨组装等方式难以实施，必须借助基于空间制造的在轨构建技术实现，如美国正在开展的“SpiderFab项目”、“建筑师项目”、“天港计划”等。

目前，针对空间超大型结构在轨制造，研究较多的有在轨3D打印和基于模块或素材的在轨组装。基于3D打印的在轨制造方式，由于其受工艺方法的限制，对于超大型空间结构在轨构建效率较低；基于模块或素材的在轨组装方式，由于其组装接口较多，无人自主组装操作方法相对复杂，结构构建效率及刚度都相对较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于一维连续杆的桁架在轨制造装置及方法，可以满足超长一维桁架结构的在轨无人自动制造需求，还可以为构建超大型航天器结构平台提供桁架素材，解决超大型空间结构受火箭约束，难以在轨直接构建的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种基于一维连续杆的桁架在轨制造装置，其特征在于，包括壳体结构、素材存储单元、素材转运单元、素材连接机构、杆件推拉单元和若干素材；