空间太阳能电站大折展比体展开桁架机构

发布时间：2021-01-31 12:25

　　发展空间太阳能电站技术具有极其重要的战略意义,受运载火箭运输能力的限制,提出了一种可实现三维体展开的桁架机构作为空间太阳能电站的主结构。通过多方案对比分析,构建了可展桁架基本组成单元,在确定了驱动原理的基础上,进行了可展桁架运动学分析,验证了驱动方案的可行性。基于能量相等原理,建立了桁架连续梁等效模型,分析了运动学特性,并进行了参数优选。最后,研制了缩比原理样机,进行了展开试验、刚度测试试验及动力学试验。结果表明,该可展桁架具有较大的折展比及较轻的质量,铰链间隙是影响系统刚度的关键因素。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(13)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

空间太阳能电站示意图

常用的径向折展基本单元构型如图2所示，包括Astro Mesh天线支撑机构(图2a)、单剪刀桁架单元(图2b)、双曲柄滑块机构(图2c)和双层剪式14R机构(图2d)。在以上径向折展单元构型中，方案一至方案四均可以在径向上收拢成一条直线。方案一中具有移动副，在空间环境下容易发生冷焊；方案二的构型上下结构不对称，铰接点多，承载能力弱；方案四结构较为复杂且具有移动副。方案三的结构简单且对称性好，各项力学性能较优，铰接点数量少，展开运动过程可靠性高，此外，其可以收拢成线束，折展比大且折叠状态轴向高度不变。因此，选用方案三作为可展开桁架的径向展开单元。

轴向杆的展开方案主要有两种，如图3所示。方案一通过轴向对折实现收拢，方案二通过轴向杆翻转实现折叠。方案一中，轴向杆折叠后沿径向分布，因而轴向杆的杆长受到包络半径的约束；方案二中，杆件折叠完成后沿轴向分布，中间翻转的极限位置受到包络半径的约束，但不影响径向折展，仍可实现径向大折展比。因此，选用方案二作为可展开桁架的轴向折展单元。

【参考文献】：
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博士论文
[1]复杂约束下的卫星结构机构设计与动力学仿真分析[D]. 马鑫.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015

硕士论文
[1]环形桁架式可展开天线机构的分析与优化研究[D]. 张琪.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3010867