[发明专利]空间曲面可折展阵列机构的构型方法和可折展阵列机构

说明书

本发明提供了一种基于Flasher折纸的空间曲面可折展阵列机构的构型方法和空间曲面可折展阵列机构，构型方法包括：1)确定空间曲面可折展阵列机构的阵列中心、阵列层数、阵列环数和空间曲面的形状，建立作为基准的基于Flasher折纸的平面可折展阵列机构模型；2)计算得到所建立的平面可折展阵列机构模型处于完全展开形态下时形成平面阵列的各个折展分区中线折痕上的折谷/折峰顶点和相邻折展分区连接折痕上的折脊顶点；3)朝向空间曲面进行平行投影；4)求取满足约束的可行解的拟合误差；5)重复多次计算以获得曲面可折展阵列机构模型的所有曲面阵列顶点位置，完成曲面可折展阵列机构模型的构型。本发明具有轻质、折展比大且可变、曲面拟合精度高等优点。

技术领域

本发明属于空间可折展机构技术领域，涉及空间曲面可折展机构，更具体地，涉及基于Flasher折纸的空间曲面可折展阵列机构的构型方法和采用其构型得到的空间曲面可折展阵列机构。

背景技术

空间曲面反射器、曲面天线作为航天器的重要组成部分，为航天器提供了通讯保障。空间曲面可折展阵列具有可折展特性，已得到广泛应用与研究。由于日益发展的深空探测、星际通讯等应用对可折展曲面阵列的需求越来越高，需要设计质量更轻、折展比更大、精度更高的曲面可折展阵列。传统的曲面可折展阵列机构复杂，收拢体积大，折展比固定，已无法满足更高的应用需求。Flasher折纸模型具有折展比大、运动度确定、可延展性好等特点，已广泛应用于空间大型平面可折展机构设计。

中国专利201910269483.8公开了一种Flasher可展机构的一种铰链实现方法，机构主要由若干组刚性板、中心板块、柔性簧片、合页铰链及螺栓装配而成，若干组刚性板均为一致构型，整个机构呈旋转对称构型。

上述现有技术属于平面机构。

基于此，特提出一种基于Flasher折纸的空间曲面可折展阵列机构的构型方法和采用其构型得到的空间曲面可折展阵列机构，实现Flasher折纸模型在空间曲面可折展机构中的应用。

使得可以根据不同半径球面目标拟合曲面设计出中心基座形状及折叠层数可根据使用要求调整，轻质、折展比大且可变、曲面拟合精度高的空间曲面可折叠阵列，可适应应用需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于Flasher折纸的空间曲面可折展阵列机构的构型方法和采用其构型得到的空间曲面可折展阵列机构，具有轻质、折展比大且可变、曲面拟合精度高等优点。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于Flasher折纸的空间曲面可折展阵列机构的构型方法，其包括：

1)确定空间曲面可折展阵列机构的阵列中心、阵列层数、阵列环数和空间曲面的形状，其中采用正多棱柱基座作为阵列中心，根据所确定空间曲面可折展阵列机构的阵列中心、阵列层数和阵列环数，建立作为基准的基于Flasher折纸的平面可折展阵列机构模型；

2)计算得到所建立的平面可折展阵列机构模型处于完全展开形态下时形成平面阵列的各个折展分区中线折痕上的折谷/折峰顶点和相邻折展分区连接折痕上的折脊顶点；

3)获取该空间曲面所在球面的半径和球心，将处于完全展开形态下的平面可折展阵列机构模型的中心设置在该空间曲面的球心处，并朝向该空间曲面进行平行投影，得到对应于平面折脊顶点的一系列曲面阵列折脊顶点和对应于平面折谷/折峰顶点的一系列待优化曲面阵列折谷/折峰顶点；

4)采用数值法求取满足折叠几何约束和曲面方程约束的待优化曲面阵列折谷/折峰顶点到球面的距离，将该距离作为可行解的拟合误差，将所有可行解中拟合误差最小的解作为曲面阵列折谷/折峰顶点；

5)重复多次计算以获得曲面可折展阵列机构模型的所有曲面阵列顶点位置，完成曲面可折展阵列机构模型的构型。

本发明中的空间曲面为一指定球面上的空间曲面。