4.5.4 机构设计
1)包带解锁展开机构
航天器发射入轨后,包带解锁展开,自动弹开后支撑臂开始自回弹配合充气展开带动帆面展开。解锁方式经调研后选用一种基于SMA(形状记忆合金)的小型快速解锁装置。大小可以满足安装空间限制的需要以及解锁速度要求。
解锁原理:形状记忆合金,简称SMA(Shape Memory Alloys)作为智能材料的一种,具有“形状记忆效应”,即当材料被拉伸变形后,卸载后不能完全回复的残余变形,只要对其加热到某一温度上,则变形消失;当有约束阻止其回复时,形状记忆合金便会产生很大的回复应力。其中NiTi是一种力学性能很好的形状记忆合金,其变形量可达8%,通电加热即可提供动力作动,回复应力为250~400 MPa,利用此特性设计了一种以28 V星载电压驱动的空间使用的自动解锁机构。
机构设计如图4-93所示。
图4-93 解锁机构方案图
1—包带耳片;2—SMA丝;3—弹簧;4—滑块;5—外壳;6—包带耳片;7—螺栓
解锁机构工作过程:当控制系统发出解锁指令时,通电使SMA丝2收缩,带动滑块4左移,滑块4与包带耳片6的连接解除,实现包带两个耳片的分离,以达到解锁目的。
2)折叠帆面收拢滚轴
帆面折叠后圈在收拢滚轴上,帆面卷轴上下两端设置滚动轴承,确保滚轴转动流畅,帆面顺利展开。在帆面卷轴上设置两个垫片,组装后贴住顶板及底板,以避免帆面缠绕,如图4-94所示。
图4-94 折叠帆面收拢滚轴示意图
3)支撑臂RSB杆与帆面在外端部的连接机构
由于支撑臂充气展开时RSB杆会不断转动,而帆面外端是平动,相对于RSB杆是静止的,故RSB杆和帆面有相对转动,需设置连接机构,如图4-95所示。
图4-95 RSB杆与帆面连接机构的相对转动关系
为避免相对转动导致帆面的反转,在RSB杆端部设置一个灵活的小型轴承作为连接机构。既能承受帆面的拉紧力,也能在展开时保证RSB杆的转动能够在轴承处得到消除,不会影响帆面的展开。
机构设置如图4-96所示。
图4-96 RSB杆与帆面连接机构示意图