專利名稱：一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置。
背景技術(shù)：
三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)是采用柔性復(fù)合材料構(gòu)建的、可折疊包裝發(fā)射、入軌后可充氣展開并剛化的一種新型航天器用桁架結(jié)構(gòu)，具有折疊效率高、發(fā)射體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、空間站等航天器。三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)形式比較簡單，沒有機(jī)械鉸鏈、鎖緊機(jī)構(gòu)等機(jī)械關(guān)節(jié)；只需要充氣壓力驅(qū)動(dòng)展開，不需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)方式簡單。充氣展開桁架結(jié)構(gòu)在展開前是柔性的，如果不對(duì)其展開過程加以合理有效地控制，將會(huì)由于充氣展開過程的不穩(wěn)定和振動(dòng)造成航天器總體的擾動(dòng)，而且展開過程的軌跡可能與航天器或航天器附件發(fā)生干涉等。對(duì)充氣展開過程的控制，決定了展開過程的可靠性，決定了充氣展開結(jié)構(gòu)能否成功在軌展開并投入使用，而截至目前為止， 對(duì)于三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決截至目前為止沒有三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置的問題，進(jìn)而提出一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置。該展開控制裝置能保證充氣展開過程合理、有序、平穩(wěn)、可靠地進(jìn)行。本發(fā)明的一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置包括折疊裝載箱和八列彈簧片陣列，折疊裝載箱為長方體的薄壁箱體結(jié)構(gòu)，折疊裝載箱的前側(cè)壁為箱蓋，折疊裝載箱的前端是充氣展開桁架的展開伸出端，折疊裝載箱的后側(cè)壁為充氣展開桁架的固定端，折疊裝載箱的后側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)固定螺孔和多個(gè)通孔，多個(gè)固定螺孔用來固定充氣展開桁架，充氣展開桁架充氣展開時(shí)所用的充氣導(dǎo)管穿過通孔與折疊裝載箱內(nèi)的充氣展開桁架的主支撐管相連；折疊裝載箱的左側(cè)壁的內(nèi)表面和右側(cè)壁的內(nèi)表面上各分別安裝有四列彈簧片陣列，每列彈簧片陣列由多個(gè)長方形彈簧片組成，安裝在折疊裝載箱左側(cè)壁的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列的長方形彈簧片及安裝在折疊裝載箱右側(cè)壁的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列的長方形彈簧片均沿折疊裝載箱的展開方向布置；每列彈簧片陣列中與折疊裝載箱的箱蓋相鄰的長方形彈簧片與該折疊裝載箱的箱蓋之間留有間距；箱蓋包括上節(jié)箱蓋和下節(jié)箱蓋，上節(jié)箱蓋與折疊裝載箱體的上側(cè)壁鉸接，下節(jié)箱蓋與折疊裝載箱體的下側(cè)壁鉸接，當(dāng)上節(jié)箱蓋和下節(jié)箱蓋處于完全打開時(shí)，上節(jié)箱蓋與疊裝載箱的上側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)， 下節(jié)箱蓋與疊裝載箱的下側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)。本發(fā)明的充氣展開桁架上沿長度方向設(shè)置的每根主支撐管的每一個(gè)折疊段約束在位于同一列彈簧片陣列中的相鄰兩個(gè)長方形彈簧片之間。本發(fā)明的多個(gè)通孔的數(shù)量為四個(gè)，四個(gè)通孔在折疊裝載箱的后側(cè)壁上呈矩形設(shè)置，多個(gè)固定螺孔的數(shù)量為十六個(gè)，十六個(gè)固定螺孔分成四組，四組固定螺孔與四個(gè)通孔一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每組固定螺孔的數(shù)量為四個(gè)，每組固定螺孔中的四個(gè)固定螺孔均布設(shè)置在相對(duì)應(yīng)的通孔的外周邊處。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置能夠很好的控制三維充氣展開桁架的充氣展開過程，使得充氣展開桁架中的各沿長度方向設(shè)置的主支撐管能夠在充氣壓力驅(qū)動(dòng)下平穩(wěn)、可靠、協(xié)調(diào)并順序的展開，并能保證上述主支撐管之間在展開過程中不互相干涉和纏繞，顯著降低展開過程對(duì)航天器總體造成的擾動(dòng)。


圖1是本發(fā)明的后視立體外形圖；圖2是本發(fā)明的前視立體外形圖；圖3是本發(fā)明的正面視圖，圖中去掉了箱蓋；圖4是本發(fā)明的側(cè)面視圖，圖中去掉了左側(cè)壁和右側(cè)壁；圖5是本發(fā)明的側(cè)面視圖，圖中表示了三維充氣展開桁架；圖6是本發(fā)明的展開控制過程示意圖，圖中表示了三維充氣展開桁架；圖7是本發(fā)明的三維視圖，圖中表示了充氣展開過程中的充氣展開桁架；圖8是本發(fā)明的三維視圖，圖中折疊裝載箱處于敞口狀態(tài)，圖中表示了充氣展開過程中的充氣展開桁架；圖9是本發(fā)明的三維視圖，圖中表示了展開后的充氣展開桁架；圖10是本發(fā)明的三維視圖，圖中折疊裝載箱處于敞口狀態(tài)，圖中表示了展開后的充氣展開桁架。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一見圖1 圖10，本實(shí)施方式所述的一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，包括折疊裝載箱1和八列彈簧片陣列2，折疊裝載箱1為長方體的薄壁箱體結(jié)構(gòu)，折疊裝載箱1的前側(cè)壁為箱蓋9，折疊裝載箱1的前端是充氣展開桁架4的展開伸出端，折疊裝載箱1的后側(cè)壁3為充氣展開桁架4的固定端，折疊裝載箱1的后側(cè)壁3上設(shè)置有多個(gè)固定螺孔5和多個(gè)通孔6，多個(gè)固定螺孔5用來固定充氣展開桁架4，充氣展開桁架4充氣展開時(shí)所用的充氣導(dǎo)管穿過通孔6與折疊裝載箱1內(nèi)的充氣展開桁架4的主支撐管10相連；折疊裝載箱1的左側(cè)壁11的內(nèi)表面和右側(cè)壁7的內(nèi)表面上各分別安裝有四列彈簧片陣列2，每列彈簧片陣列2由多個(gè)長方形彈簧片8組成，安裝在折疊裝載箱1左側(cè)壁 11的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列2的長方形彈簧片8及安裝在折疊裝載箱1右側(cè)壁7的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列2的長方形彈簧片8均沿折疊裝載箱1的展開方向布置(本實(shí)施方式中的長方形彈簧片8按照確定位置安裝)；每列彈簧片陣列2中與折疊裝載箱1的箱蓋9相鄰的長方形彈簧片8與該折疊裝載箱1的箱蓋9之間留有間距(間距的大小取決于充氣展開桁架4的一個(gè)折疊段的長度，每列彈簧片陣列2中的長方形彈簧片8數(shù)量取決于所要進(jìn)行充氣展開桁架4的折疊段數(shù)量；每列彈簧片陣列2在折疊裝載箱1的左側(cè)壁11 和右側(cè)壁7上的位置、長方形彈簧片8的尺寸、每列彈簧片陣列2中的相鄰兩個(gè)長方形彈簧片8之間的間距及長方形彈簧片8的材料性能參數(shù)根據(jù)所要裝載的充氣展開結(jié)構(gòu)的尺寸、 主支撐管的折疊尺寸及充氣壓力確定)；箱蓋9包括上節(jié)箱蓋12和下節(jié)箱蓋13 (上節(jié)箱蓋 12的尺寸和下節(jié)箱蓋13的尺寸根據(jù)所控制的充氣展開桁架4的尺寸確定)，上節(jié)箱蓋12
4與折疊裝載箱體1的上側(cè)壁鉸接，下節(jié)箱蓋13與折疊裝載箱體1的下側(cè)壁鉸接，當(dāng)上節(jié)箱蓋12和下節(jié)箱蓋13處于完全打開時(shí)，上節(jié)箱蓋12與疊裝載箱1的上側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)，下節(jié)箱蓋13與疊裝載箱1的下側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)。
具體實(shí)施方式
二 見圖3 圖10，如具體實(shí)施方式
一所述的一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，充氣展開桁架4上沿長度方向設(shè)置的每根主支撐管10的每一個(gè)折疊段約束在位于同一列彈簧片陣列2中的相鄰兩個(gè)長方形彈簧片8之間。本實(shí)施方式中的充氣展開桁架4中沿長度方向設(shè)置的主支撐管10在折疊時(shí)按照 Z形折疊。所有沿充氣展開桁架4的長度方向設(shè)置的主支撐管10折疊后成Z形折疊狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
三見圖1 圖4及圖7 圖10說明，如具體實(shí)施方式
一或二所述的一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，多個(gè)通孔6的數(shù)量為四個(gè)，四個(gè)通孔6在折疊裝載箱1的后側(cè)壁3上呈矩形設(shè)置，多個(gè)固定螺孔5的數(shù)量為十六個(gè)，十六個(gè)固定螺孔5 分成四組，四組固定螺孔與四個(gè)通孔6 —一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每組固定螺孔的數(shù)量為四個(gè)，每組固定螺孔中的四個(gè)固定螺孔5均布設(shè)置在相對(duì)應(yīng)的通孔6的外周邊處。這樣設(shè)計(jì)的目的是用來固定充氣展開桁架4的一根充氣展開主支撐管10，這樣十六個(gè)固定螺孔5和四個(gè)通孔6 可以固定充氣展開桁架4中的四根充氣展開主支撐管10。在充氣展開時(shí)(見圖5 圖10)，氣體由充氣展開桁架4的各個(gè)主支撐管10的自由端充入，由于主支撐管10折疊處氣體不能通過或僅能通過微量氣體，從而使各主支撐管 10自由端的第一個(gè)折疊段先充氣，隨著充氣的進(jìn)行，該折疊段內(nèi)部的壓力不斷增大，當(dāng)壓力大于長方形彈簧片8的約束力時(shí)，該折疊段的主支撐管10便突破長方形彈簧片8向前伸直展開。待完全展開后伸展出展開控制裝置時(shí)，該段主支撐管10已具有足夠的剛度。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)折疊段突破長方形彈簧片8后，氣體便可以通過折疊處對(duì)下一折疊段進(jìn)行充氣。這樣隨著充氣展開過程的進(jìn)行，主支撐管10各折疊段按順序打開，并且彼此之間不纏繞、不干涉。 通過控制充氣速率、長方形彈簧片8的剛度系數(shù)，可以完全控制空間充氣展開結(jié)構(gòu)上的主支撐管10的展開速度、展開順序，并使得各主支撐管10的相對(duì)應(yīng)的折疊段同步、穩(wěn)定的展開，最終展開成為桁架結(jié)構(gòu)后進(jìn)行電加熱剛化，從而在軌成型以滿足結(jié)構(gòu)剛度要求的桁架結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，其特征在于包括折疊裝載箱(1)和八列彈簧片陣列O)，折疊裝載箱(1)為長方體的薄壁箱體結(jié)構(gòu)，折疊裝載箱(1)的前側(cè)壁為箱蓋(9)，折疊裝載箱(1)的前端是充氣展開桁架的展開伸出端，折疊裝載箱(1)的后側(cè)壁(3)為充氣展開桁架的固定端，折疊裝載箱(1)的后側(cè)壁C3)上設(shè)置有多個(gè)固定螺孔( 和多個(gè)通孔(6)，多個(gè)固定螺孔( 用來固定充氣展開桁架G)，充氣展開桁架 (4)充氣展開時(shí)所用的充氣導(dǎo)管穿過通孔(6)與折疊裝載箱(1)內(nèi)的充氣展開桁架的主支撐管(10)相連；折疊裝載箱(1)的左側(cè)壁(11)的內(nèi)表面和右側(cè)壁(7)的內(nèi)表面上各分別安裝有四列彈簧片陣列O)，每列彈簧片陣列⑵由多個(gè)長方形彈簧片⑶組成，安裝在折疊裝載箱(1)左側(cè)壁(11)的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列O)的長方形彈簧片(8)及安裝在折疊裝載箱(1)右側(cè)壁(7)的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列O)的長方形彈簧片(8) 均沿折疊裝載箱(1)的展開方向布置；每列彈簧片陣列(2)中與折疊裝載箱(1)的箱蓋(9) 相鄰的長方形彈簧片(8)與該折疊裝載箱(1)的箱蓋(9)之間留有間距；箱蓋(9)包括上節(jié)箱蓋(1 和下節(jié)箱蓋(13)，上節(jié)箱蓋(1 與折疊裝載箱體(1)的上側(cè)壁鉸接，下節(jié)箱蓋 (13)與折疊裝載箱體(1)的下側(cè)壁鉸接，當(dāng)上節(jié)箱蓋(12)和下節(jié)箱蓋(13)處于完全打開時(shí)，上節(jié)箱蓋(1 與疊裝載箱(1)的上側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)，下節(jié)箱蓋(1 與疊裝載箱 (1)的下側(cè)壁處于同一水平面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，其特征在于，充氣展開桁架(4)上沿長度方向設(shè)置的每根主支撐管(10)的每一個(gè)折疊段約束在位于同一列彈簧片陣列(2)中的相鄰兩個(gè)長方形彈簧片(8)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置，其特征在于，多個(gè)通孔(6)的數(shù)量為四個(gè)，四個(gè)通孔(6)在折疊裝載箱⑴的后側(cè)壁(3)上呈矩形設(shè)置，多個(gè)固定螺孔( 的數(shù)量為十六個(gè)，十六個(gè)固定螺孔( 分成四組，四組固定螺孔與四個(gè)通孔 (6) 一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，每組固定螺孔的數(shù)量為四個(gè)，每組固定螺孔中的四個(gè)固定螺孔( 均布設(shè)置在相對(duì)應(yīng)的通孔(6)的外周邊處。
全文摘要
一種三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置。本發(fā)明涉及一種三維桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置。為解決截至目前為止無三維桁架結(jié)構(gòu)的展開控制裝置問題。折疊裝載箱的后側(cè)壁為充氣展開桁架的固定端，折疊裝載箱的左、右側(cè)壁的內(nèi)表面上各分別安裝有四列彈簧片陣列，每列彈簧片陣列由多個(gè)長方形彈簧片組成，安裝在折疊裝載箱的左側(cè)壁的內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列的長方形彈簧片及安裝在右側(cè)壁內(nèi)表面上的四列彈簧片陣列的長方形彈簧片均分別沿折疊裝載箱的展開方向分布；每列彈簧片陣列中與折疊裝載箱的箱蓋相鄰的長方形彈簧片與折疊裝載箱的箱蓋之間留有間距，上、下節(jié)箱蓋與折疊裝載箱體的上、下端面鉸接。本發(fā)明用于控制三維充氣展開桁架結(jié)構(gòu)按順序展開。
文檔編號(hào)B64G1/10GK102381491SQ20111023717
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者劉宇艷, 劉暢, 衛(wèi)劍征, 苗常青, 譚惠豐 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)