用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统的制作方法

本发明属于航空航天，具体涉及用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统。

背景技术：

1、当前，随着国内外航天技术的高速发展，各种空间可展开机构都趋于大型化、轻量化的趋势，可卷绕式复合材料展开臂因其可在自身回弹力的作用下完成展开，且具有质量轻、刚度大、收纳比高等众多优点被越来越多的应用于大型空间可展开网/膜天线、卫星太阳翼的展开支撑。发射入轨工作前，展开臂处于卷绕收拢状态；入轨后对展开臂进行解锁，展开臂在其自身回弹力的作用下实现展开。然而，处于卷绕态的展开臂在进行解锁释放时，如果不进行人为干预，其自身弹性应变能的释放没有得到任何束缚，展开臂的展开速度较快，且呈现无序性和不可控性，这很有可能会导致展开臂与其他众多机构之间发生干涉，同时也将严重影响卫星的姿态控制。因此，展开臂的展开释放过程需单独设置机构对其进行控速调整，以增加其展开过程的稳定性和可靠性，减小该过程对整星的影响。

2、目前公开的对卷绕式复合材料展开臂的展开过程进行控速的方法主要有：如中国发明专利cn 108946339 a、cn 107628270 a公开的电机驱动控速法和中国发明专利cn112298613a公开的温控式形状记忆控速法。其中，电机驱动控速法是通过电机驱动展开臂卷轴转动，使缠绕在卷轴上的展开臂向前运动来实现展开臂的可控展开功能；温控式形状记忆控速法是在展开臂外壁面粘贴形状记忆复合材料，通过调整温度来改变形状记忆复合材料的刚性状态或柔性状态，进而控制展开臂的收拢和展开过程。以上两种方法均可以实现对展开臂展开过程的控速，但电机驱动控速法其自身机构复杂、质量大、易卡顿、成本高且占用空间大。相比于电机驱动控速法，温控式形状记忆控速法虽然实现了机构简单化，但在展开臂展开过程中仍然需要对记形状记忆复合材料进行额外供电，而且在当下空间展开机构趋于大型化的趋势下，通过温控来逐级改变形状记忆复合材料的刚柔性状态，进而调整展开臂的展开收拢过程，其控制时序和可靠性都有待考证。

3、因此，本领域亟需开发一种机构简单、成本低、可靠度高的可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术所存在的电机驱动展开臂转轴机构质量体积大、成本高以及温控式展开机构控制不可靠的不足之处，而提供了用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统。

2、为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

3、用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统，其特殊之处在于，包括卷筒组件、第一限位转盘、第二限位转盘、转接组件和调速组件；

4、所述卷筒组件包括第一卷筒和第二卷筒，所述第一卷筒和第二卷筒内端面同轴对接固连；所述第一卷筒和第二卷筒直径相同，且外径不小于可卷绕式复合材料展开臂最小允许卷绕直径，所述最小卷绕直径指在卷绕过程中展开臂不产生折断或开裂的结构性破坏的最小直径；

5、所述第一限位转盘和第二限位转盘分别同轴设置在第一卷筒和第二卷筒外端面处；

6、所述转接组件贯穿所述第一卷筒和第二卷筒腔体中心，转接组件两端分别与所述第一限位转盘和第二限位转盘固定连接；

7、所述展开臂一端贴合设置在卷筒组件外壁上，另一端用于展开后与航天产品上固定座连接；

8、所述调速装置用于在所述展开臂展开时控制展开速度，实现展开臂有序释放。

9、进一步地，所述调速组件包括阻尼器和支撑辊组件；

10、所述阻尼器设置在所述卷筒组件腔体内，阻尼器壳体与第一卷筒和第二卷筒对接的端面固定连接，且阻尼器输出轴一端穿过该端面上的中心孔；所述阻尼器的工作方向与所述展开臂的展开方向一致；

11、所述支撑辊组件相对于所述卷筒组件平行设置，支撑辊组件两端分别与所述第一限位转盘和第二限位转盘的边缘部固定连接；所述支撑辊组件用于展开时为阻尼器工作提供支撑，且展开时，所述展开臂的外壁面与所述支撑辊组件外壁接触。

12、进一步地，所述转接组件包括第一转接轴和第二转接轴，其一端分别与阻尼器输出轴两端固定连接；所述第一转接轴和第二转接轴另一端分别与所述第一限位转盘和第二限位转盘固定连接；

13、进一步地，所述调速组件为魔术贴；所述魔术贴包括子面和母面；

14、所述子面沿展开臂轴线固定在所述展开臂一侧外壁中部；

15、所述母面对称固定在所述展开臂另一侧外壁中部；

16、通过调节子面或母面的有效宽度，使得在展开臂展开或收拢时，所述子面和母面能够可靠地相互分离或相互粘合。

17、进一步地，所述魔术贴的子面和母面均沿所述展开臂的轴向从其一端面位置粘贴至另一端面位置。

18、进一步地，所述转接组件包括第一转接轴、第二转接轴和转接法兰；所述转接法兰同轴安装在第一卷筒和第二卷筒对接的端面上，

19、第一转接轴和第二转接轴的内端面分别与所述转接法兰两端面固连，第一转接轴和第二转接轴的外端面分别与所述第一限位转盘和第二限位转盘4连接。

20、进一步地，所述第一卷筒和所述第一限位转盘端部，或所述第二卷筒和所述第二限位转盘端部，同轴设有限位孔；

21、在地面卷绕收拢所述展开臂时，所述限位孔中安装限位销，用于防止卷筒组件相对于第一限位转盘和第二限位转盘转动。

22、本发明的优点是：

23、1、本发明卷轴系统的一种方案中，通过在第一卷筒和第二卷筒内设置阻尼器，实现对展开臂展开速度的控制，避免了由于展开臂尺寸过长、展开速度过快时导致展开臂扭动而与其他众多机构发生干涉，严重影响卫星的姿态控制，实现了可卷绕式复合材料展开臂的有序释放，并且展开和收拢可靠。

24、2、本发明卷轴系统的另一种方案中，在展开臂对称的两侧壁中部，设有可相互粘贴的或相互分离的魔术贴，通过魔术贴实现对展开臂展开速度的控制，实现可卷绕式复合材料展开臂在无源驱动的情形下有序、可靠地展开。

25、3、相比于现有电机驱动控速法和采用温控式形状记忆控速法，本发明卷轴系统结构质量更轻、体积更小，且无需对其进行供电，大大节省了卫星能耗，而且在当下空间展开机构趋于大型化的趋势下，采用纯机械方式实现对复合材料展开臂展开过程控速的方法可靠性更高，适应性更强。

26、4、本发明卷轴系统结构简单，制造成本低，展开可靠性高，能够适应不同尺寸、不同弹性应变能的复合材料展开臂的有序释放。

技术特征：

1.用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统，其特征在于，包括卷筒组件、第一限位转盘、第二限位转盘、转接组件和调速组件；

2.根据权利要求1所述卷轴系统，其特征在于，所述调速组件包括阻尼器和支撑辊组件；

3.根据权利要求2所述卷轴系统，其特征在于，所述转接组件包括第一转接轴和第二转接轴，其一端分别与阻尼器输出轴两端固定连接；所述第一转接轴和第二转接轴另一端分别与所述第一限位转盘和第二限位转盘固定连接。

4.根据权利要求1所述卷轴系统，其特征在于，所述调速组件为魔术贴；所述魔术贴包括子面和母面；

5.根据权利要求4所述卷轴系统，其特征在于，所述魔术贴的子面和母面均沿所述展开臂的轴向从其一端面位置粘贴至另一端面位置。

6.根据权利要求5所述卷轴系统，其特征在于，所述转接组件包括第一转接轴、第二转接轴和转接法兰；所述转接法兰同轴安装在第一卷筒和第二卷筒对接的端面上，

7.根据权利要求1-6任一项所述卷轴系统，其特征在于，所述第一卷筒和所述第一限位转盘端部，或所述第二卷筒和所述第二限位转盘端部，同轴设有限位孔；

技术总结本发明提供了用于可卷绕式复合材料展开臂有序释放的卷轴系统，包括卷筒组件、第一限位转盘、第二限位转盘、转接组件和调速组件；卷筒组件包括同轴对接的第一卷筒和第二卷筒，第一限位转盘和第二限位转盘设置在卷筒组件两端，转接组件贯穿卷筒组件内腔，且两端与第一限位转盘和第二限位转盘固定连接，展开臂一端贴合固定在卷筒组件外壁上，本发明调速装置采用阻尼器或设置在展开外壁上的魔术贴，能够在展开臂展开时控制其展开速度，实现展开臂有序释和收拢。本发明系统无需外部供电，节省了卫星耗能，且结构简单，制造成本低。技术研发人员：李东伟,雷静,万人民,赵生豪,刘世海,武刚,颜炜,张文涛受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十九研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/20