一种桁架安装外架及空间大型桁架构建方法

本发明涉及航天器领域，具体涉及桁架结构领域。

背景技术：

1、空间可展桁架结构是近三十年来伴随航天科技发展而诞生的一种新型可折叠结构，在地面发射时为折叠收拢状态，入轨后展开并锁定成工作状态。受火箭运载体积质量有限、发射过程力学条件严苛及运载成本高昂的限制，目前空间桁架尺寸有限，不能满足百米甚至千米级的大型及超大型航天器的需求。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种桁架安装外架，能够高效辅助桁架单元的展开和安装。

2、为实现上述目的的桁架安装外架用于安装桁架单元，所述桁架单元包括多个框架体和连接所述框架体的伸缩部，所述伸缩部容许所述框架体相向靠近或远离，以使所述桁架单元处于收纳状态或展开状态，该安装外架包括套筒、抓捕件以及端板，套筒包括用于容纳所述桁架单元的容腔；抓捕件位于所述套筒的第一端，包括伸缩臂和位于所述伸缩臂端部的抓捕手，所述抓捕手用于连接固定点位，所述抓捕件借助所述伸缩臂的长度变化提供驱动所述套筒移动的驱动力；端板位于所述套筒的第二端，用于与所述桁架单元的端部连接，包括三自由度调节机构，以调节所述桁架单元的姿态。

3、在一个或多个实施例中，所述套筒包括多个边框和连接所述边框的伸缩件，以使所述套筒设置成可伸缩。

4、在一个或多个实施例中，所述套筒的顶部形成所述容腔的开口。

5、在一个或多个实施例中，所述桁架单元包括对接口，相邻所述桁架单元通过所述对接口彼此对接形成桁架结构。

6、本发明的另一目的是提供一种空间大型桁架构建方法，能够高效便捷地在轨构建数百数千米的空间桁架结构。

7、为实现上述目的的空间大型桁架构建方法使用上述桁架安装外架安装桁架单元进行安装，该方法包括如下步骤：s1.使处于收纳状态下的桁架单元置于桁架安装外架的容腔内；s2.使抓捕手固定在卫星或桁架单元上，使伸缩臂伸长，推动安装外架朝外移动；s3.展开桁架单元；s4.更换抓捕手的抓捕位置，逐渐推动安装外架向外，直至桁架单元全部展开；s5.将下一桁架单元从开口放入所述容腔内，使用端板调节该下一桁架单元的姿态，使该下一桁架单元与相邻桁架单元对接，重复s2-s4，完成该下一桁架单元的展开。

8、在一个或多个实施例中，使处于收纳状态下的所述桁架单元位于处于收缩状态下的所述桁架安装外架的容腔内，使所述桁架单元和所述桁架安装外架共同安装至同一卫星上并随卫星一同发射。

9、在一个或多个实施例中，在步骤s5中，发射携带桁架单元的新卫星，以补充桁架单元。

10、在一个或多个实施例中，在步骤s5中，先使用三自由度调节机构带动该下一桁架单元向下移动进入容腔，再调节该下一桁架单元的左右位置和前后位置。

11、在一个或多个实施例中，在步骤s4中，使伸缩臂缩短，更换抓捕手的抓捕位置。

12、在一个或多个实施例中，在步骤s5中，将该下一桁架单元从开口放入所述容腔之前，将所述端板与所述桁架单元分离，并将所述套筒的第一端移动至所述桁架单元的端部，以使所述容腔的空余部分能够容纳该下一桁架单元。

13、上述安装方法将大尺度桁架结构拆分为多个标准可折展桁架单元，并依靠桁架安装外架的高效辅助安装，简化了桁架单元在轨组装过程，降低了空间超大型桁架结构的研制与构建成本。

技术特征：

1.一种桁架安装外架，用于安装桁架单元，所述桁架单元包括多个框架体和连接所述框架体的伸缩部，所述伸缩部容许所述框架体相向靠近或远离，以使所述桁架单元处于收纳状态或展开状态，其特征在于，该安装外架包括：

2.如权利要求1所述的桁架安装外架，其特征在于，所述套筒包括多个边框和连接所述边框的伸缩件，以使所述套筒设置成可伸缩。

3.如权利要求1所述的桁架安装外架，其特征在于，所述套筒的顶部形成所述容腔的开口。

4.如权利要求1所述的桁架安装外架，其特征在于，所述桁架单元包括对接口，相邻所述桁架单元通过所述对接口彼此对接形成桁架结构。

5.空间大型桁架构建方法，其特征在于，使用如权利要求1-4任一项所述的桁架安装外架安装桁架单元，该方法包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的空间大型桁架构建方法，其特征在于，使处于收纳状态下的所述桁架单元位于处于收缩状态下的所述桁架安装外架的容腔内，使所述桁架单元和所述桁架安装外架共同安装至同一卫星上并随卫星一同发射。

7.如权利要求5所述的空间大型桁架构建方法，其特征在于，在步骤s5中，发射携带桁架单元的新卫星，以补充桁架单元。

8.如权利要求5所述的空间大型桁架构建方法，其特征在于，在步骤s5中，先使用三自由度调节机构带动该下一桁架单元向下移动进入容腔，再调节该下一桁架单元的左右位置和前后位置。

9.如权利要求5所述的空间大型桁架构建方法，其特征在于，在步骤s4中，使伸缩臂缩短，更换抓捕手的抓捕位置。

10.如权利要求9所述的空间大型桁架构建方法，其特征在于，在步骤s5中，将该下一桁架单元从开口放入所述容腔之前，将所述端板与所述桁架单元分离，并将所述套筒的第一端移动至所述桁架单元的端部，以使所述容腔的空余部分能够容纳该下一桁架单元。

技术总结提供一种用于安装桁架单元的桁架安装外架和空间大型桁架构建方法，该外架包括套筒、抓捕件以及端板，该方法包括如下步骤：使处于收纳状态下的桁架单元置于桁架安装外架的容腔内；使抓捕手固定在卫星或桁架单元上，使伸缩臂伸长，推动安装外架朝外移动；展开桁架单元；更换抓捕手的抓捕位置，逐渐推动安装外架向外，直至桁架单元全部展开；将下一桁架单元从开口放入容腔内，使用端板调节该下一桁架单元的姿态，使该下一桁架单元与相邻桁架单元对接，重复前述安装过程，完成该下一桁架单元的展开。上述方法实现了模块化桁架单元的高效在轨安装，从而能够构建数百米至数千米的大型空间桁架结构。技术研发人员：付晓琴,张军,陈鸿程,管淑君,许若男,沈苑,郭崇滨受保护的技术使用者：中国科学院微小卫星创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/12