一种时序控制组件及时序控制机构的制作方法

1.本发明涉及星载设备技术领域，尤其涉及一种时序控制组件及时序控制机构。

背景技术：

2.时序控制机构用于控制多级展开机构有序、可控执行展开动作。随着卫星向批量化、小型化、轻量化发展，星座组网、编队飞行星座的时代已经到来，然而卫星功能需求却不断拓宽，系统复杂性不断增加，对单机载荷的轻量化、小型化(高收纳比)提出更高需求。使用具有多级、有序展开特性的轻量化的展开机构是满足单机载荷轻量化、高收纳比的首选方向；而有序、可控特性是多级展开机构的关键指标，对提高机构展开的可靠性具有重要作用。
3.多级展开机构的顺序展开，常见的可采用分级解锁的形式，但是需要设计多个压紧装置来实现，中大型的、立体压紧的结构适用，但整体结构重量、能源供应需求、控制复杂性均大大增加。对于轻量化、高收纳比的单机载荷来说，依靠增加压紧装置来实现分级解锁不能满足使用需求。
4.展开机构铰链分为定轴转动的刚性或半刚性铰链和柔性铰链两大类。定轴转动的刚性或半刚性铰链可依据铰链尺寸、联动路径进行设计，较容易实现。在微小卫星的单机载荷上使用越来越广泛的柔性铰链，其具有良好的刚度，与刚性铰链相比，重量只有约1/10，能够很好满足轻质展开机构使用需求；但柔性铰链有非定轴转动、展开不确定性的特点，在设计时序控制机构来保证载荷可靠、有序展开方面较难实现。

技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种时序控制组件及时序控制机构，用以提出一种重量轻、尺寸小，而且在刚性或半刚性铰链、柔性铰链上均适用的时序控制机构。
6.本发明实施例提供一种时序控制组件，用于控制第一臂杆结构16以及第二臂杆结构20的时序展开，包括：
7.柔性绳索12，其一端固定连接于绳索固定端11，另一端连接于销轴13，其用于与储能件配合来实现所述第一臂杆结构16与所述第二臂杆结构20的时序展开；
8.所述销轴13，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态下，其穿过位于所述第一臂杆结构16的第一时序固定座14，以及，位于所述第二臂杆结构20的第二时序固定座15，实现锁定所述第一臂杆结构16和所述第二臂杆结构20；
9.所述储能件，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态的情况下执行储能，并保持所述柔性绳索处于松弛状态，以及，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20展开过程中释放储能以执行展开动作，并在展开的过程中拉伸所述柔性绳索，带动所述销轴13脱离第二时序固定座15，以解除所述第一臂杆结构16和所述第二臂杆结构20之间的锁定。
10.在一些实施例中，还包括杆间支撑结构17，所述杆间支撑结构17设置于第一臂杆结构16与第二臂杆结构20之间，用于在收拢状态下为第一臂杆结构16和第二臂杆结构20提
供支撑。
11.在一些实施例中，所述第一臂杆结构16和第二臂杆结构20均具有相对的第一端和第二端，且在收拢状态下，第一臂杆结构16和第二臂杆结构20并列；
12.所述储能件设置在所述第一臂杆结构16的第一端；
13.所述第一臂杆结构16和第二臂杆结构20的第二端通过第一铰链19连接。
14.在一些实施例中，所述销轴13与所述第一时序固定座14以及所述第二时序固定座15之间存在配合公差，且所述配合公差基于所述杆间支撑结构17的高度公差以及第一铰链19的刚度确定。
15.在一些实施例中，所述储能件为刚性铰链18；
16.所述柔性绳索12穿过所述刚性铰链18的中心转轴，另一端与所述销轴13固定连接。
17.在一些实施例中，所述储能件为柔性铰链22；
18.所述柔性绳索12穿过所述柔性铰链22，另一端与所述销轴13固定连接。在一些实施例中，所述柔性绳索12的长度满足：
19.l＝l
min
+δl
α
20.其中，l表示柔性绳索12的长度，l
min
表示在收拢状态下的最短距离，δl
α
表示在收拢状态下至解锁至目标角度后绳索长度的变化量。
21.本发明实施例还提供一种时序控制机构，包括多级设置的前述的时序控制组件。
22.本发明实施例设计的时序控制组件能够自适应柔性铰链的非定轴转动、展开动作不确定等特性，重量轻，易实现，适用范围广，实用价值高，满足卫星轻量化、高收纳比的设计需求。
23.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
25.图1为本技术实施例的时序控制组件的一种示例；
26.图2为本技术实施例的时序控制组件的另一种示例。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
28.本发明实施例提供一种时序控制组件，如图1所示，用于控制第一臂杆结构16以及第二臂杆结构20的时序展开，包括：
29.柔性绳索12，其一端固定连接于绳索固定端11，另一端连接于销轴13，其用于与储能件配合来实现所述第一臂杆结构16与所述第二臂杆结构20的时序展开，具体配合展开的方式参见后续描述。
30.所述销轴13，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态下，其穿过位于所述第一臂杆结构16的第一时序固定座14，以及，位于所述第二臂杆结构20的第二时序固定座15，实现锁定所述第一臂杆结构16和所述第二臂杆结构20。具体的，组件收拢状态下，销轴13同时穿过第一时序固定座14和时序定位座15上的通孔，从而实现臂杆结构1与臂杆结构2之间的锁定，其中，第一时序固定座14固定在第一臂杆结构16，第二时序固定座15固定在第二臂杆结构20。
31.所述储能件，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态的情况下执行储能，并保持所述柔性绳索处于松弛状态，以及，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20展开过程中释放储能以执行展开动作，并在展开的过程中拉伸所述柔性绳索，带动所述销轴13脱离第二时序固定座15，以解除所述第一臂杆结构16和所述第二臂杆结构20之间的锁定。在展开的过程中拉伸所述柔性绳索12，由此通过柔性绳索12绷紧产生张力，从而拉动销轴13脱离第二时序固定座15，实现解锁。
32.本发明实施例设计的时序控制组件能够自适应柔性铰链的非定轴转动、展开动作不确定等特性，重量轻，易实现，适用范围广，实用价值高，满足卫星轻量化、高收纳比的设计需求。
33.在一些实施例中，还包括杆间支撑结构17，所述杆间支撑结构17设置于第一臂杆结构16与第二臂杆结构20之间，用于在收拢状态下为第一臂杆结构16和第二臂杆结构20提供支撑。
34.具体的，杆间支撑结构17可以加强第一臂杆结构16与第二臂杆结构20之间配合，提高组件的整体刚度，还对提高整体基频具有重大贡献意义。
35.在一些实施例中，如图1所示，所述第一臂杆结构16和第二臂杆结构20均具有相对的第一端和第二端，且在收拢状态下，第一臂杆结构16和第二臂杆结构20并列。在具体应用中第一臂杆结构16和第二臂杆结构20可以等长，从而便于组件之间的级联，并且便于收纳。
36.所述储能件设置在所述第一臂杆结构16的第一端；所述第一臂杆结构16和第二臂杆结构20的第二端通过第一铰链19连接。一些实例中第一铰链19可以是柔性铰链也可以是刚性铰链。
37.在一些实施例中，所述销轴13与所述第一时序固定座14以及所述第二时序固定座15之间存在配合公差，且所述配合公差基于所述杆间支撑结构17的高度公差以及第一铰链19的刚度确定。
38.本示例中销轴13的作用不仅保证第一臂杆结构16和第二臂杆结构20之间的可靠锁定，而且与杆间支撑结构20、第一铰链19之间相互配合来提高了机构刚度。具体的，销轴13与时序固定座和时序定位座上的通孔的配合公差δε是时序组件的关键参数之一。该配合公差δε与杆间支撑结构20的高度公差δγ，第一铰链19的刚度k相互配合，有效保证了销轴的锁定及解锁的可靠性，而且对机构整体刚度有很大的贡献作用。
39.在一些实施例中，所述储能件为刚性铰链18；
40.所述柔性绳索12穿过所述刚性铰链18的中心转轴，另一端与所述销轴13固定连
接。
41.如图1所示，在储能件为刚性铰链18情况下，柔性绳索12的一端固定在绳索固定端11侧，穿过刚性铰链18中心转轴，另一端与销轴13固连。
42.组件整体解锁并计划进行展开动作时，刚性铰链18首先在自身储存的弹性势能作用下进行展开动作，而销轴13对第一臂杆结构16和第二臂杆结构20依旧保持锁定状态，第一臂杆结构16和第二臂杆结构20一起运动，柔性绳索12随着刚性铰链18展开角度的增加而不断趋于拉直；当刚性铰链(18)展开至解锁角度a0，绳索处于完全拉直状态，并开始对销轴13产生拉力f；随着刚性铰链18继续展开(a＞a0)，当柔性绳索12对销轴13产生的拉力f大于销轴与第一臂杆结构16和第二臂杆结构20之间的摩擦力f1、f2之和时，柔性绳索12开始拉动销轴13一起运动；当销轴13脱离第二时序定位座15上的通孔时，第二臂杆结构20解除锁定约束，并在第一铰链19存储的弹性势能的作用下，执行展开动作，至此实现机构的时序、可控展开。
43.在一些实施例中，所述柔性绳索12的长度满足：
44.l＝l
min
+δl
α
45.其中，l表示柔性绳索12的长度，l
min
表示在收拢状态下的最短距离，δl
α
表示在收拢状态下至解锁至目标角度后绳索长度的变化量。
46.时序控制组件的关键参数之一为柔性绳索长度l。l可依据解锁角度a0需求进行适应性设计，具体实施方式是通过解锁角度参数a0，推导出机构由收拢展开至解锁角度时时序绳索的变化量δl
α
，绳索在机构收拢状态下具有最短距离l
min
，从而得到时序绳索的最终长度是(l
min
+δl
α
)。
47.在另一些实施例中，如图2所示，所述储能件为柔性铰链22；
48.所述柔性绳索12穿过所述柔性铰链22，另一端与所述销轴13固定连接。具体的如图2所示，柔性绳索12的一端固定在绳索固定端11侧，穿过柔性铰链12，另一端与销轴13固连。为避免在组件展开动作下的柔性绳索12与柔性铰链22的钩挂，在一些示例中，组件收拢状态下，柔性绳索12可设置于柔性铰链22结构内。
49.常见的分级解锁、用于定轴转动的时序控制机构在柔性铰链上均不能正常使用。本技术通过设计机构来实现多级铰链(刚性、半刚性、柔性)的时序解锁控制，能够自适应柔性铰链的非定轴转动、展开动作不确定等特性。本技术的时序控制机构重量轻，易实现，适用范围广，实用价值高，满足卫星轻量化、高收纳比的设计需求，符合卫星向批量化、小型化、轻量化发展的趋势。
50.本发明实施例还提供一种时序控制机构，包括多级设置的前述的时序控制组件。
51.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
52.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
53.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：

1.一种时序控制组件，用于控制第一臂杆结构(16)以及第二臂杆结构(20)的时序展开，其特征在于，包括：柔性绳索(12)，其一端固定连接于绳索固定端(11)，另一端连接于销轴(13)，其用于与储能件配合来实现所述第一臂杆结构(16)与所述第二臂杆结构(20)的时序展开；所述销轴(13)，在第一臂杆结构(16)与第二臂杆结构(20)处于收拢状态下，其穿过位于所述第一臂杆结构(16)的第一时序固定座(14)，以及，位于所述第二臂杆结构(20)的第二时序固定座(15)，实现锁定所述第一臂杆结构(16)和所述第二臂杆结构(20)；所述储能件，在第一臂杆结构(16)与第二臂杆结构(20)处于收拢状态的情况下执行储能，并保持所述柔性绳索处于松弛状态，以及，在第一臂杆结构(16)与第二臂杆结构(20)展开过程中释放储能以执行展开动作，并在展开的过程中拉伸所述柔性绳索，带动所述销轴(13)脱离第二时序固定座(15)，以解除所述第一臂杆结构(16)和所述第二臂杆结构(20)之间的锁定。2.如权利要求1所述的时序控制组件，其特征在于，还包括杆间支撑结构(17)，所述杆间支撑结构(17)设置于第一臂杆结构(16)与第二臂杆结构(20)之间，用于在收拢状态下为第一臂杆结构(16)和第二臂杆结构(20)提供支撑。3.如权利要求2所述的时序控制组件，其特征在于，所述第一臂杆结构(16)和第二臂杆结构(20)均具有相对的第一端和第二端，且在收拢状态下，第一臂杆结构(16)和第二臂杆结构(20)并列；所述储能件设置在所述第一臂杆结构(16)的第一端；所述第一臂杆结构(16)和第二臂杆结构(20)的第二端通过第一铰链(19)连接。4.如权利要求3所述的时序控制组件，其特征在于，所述销轴(13)与所述第一时序固定座(14)以及所述第二时序固定座(15)之间存在配合公差，且所述配合公差基于所述杆间支撑结构(17)的高度公差以及第一铰链(19)的刚度确定。5.如权利要求1所述的时序控制组件，其特征在于，所述储能件为刚性铰链(18)；所述柔性绳索(12)穿过所述刚性铰链(18)的中心转轴，另一端与所述销轴(13)固定连接。6.如权利要求1所述的时序控制组件，其特征在于，所述储能件为柔性铰链(22)；所述柔性绳索(12)穿过所述柔性铰链(22)，另一端与所述销轴(13)固定连接。7.如权利要求1所述的时序控制组件，其特征在于，所述柔性绳索(12)的长度满足：l＝l
min
+δl
α
其中，l表示柔性绳索(12)的长度，l
min
表示在收拢状态下的最短距离，δl
α
表示在收拢状态下至解锁至目标角度后绳索长度的变化量。8.一种时序控制机构，其特征在于，包括多级设置的如权利要求1-7任一项所述的时序控制组件。

技术总结

本发明公开了一种时序控制组件及时序控制机构，包括：柔性绳索12，其一端固定连接于绳索固定端11，另一端连接于销轴13；所述销轴13，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态下，其穿过位于所述第一臂杆结构16的第一时序固定座14，以及，位于所述第二臂杆结构20的第二时序固定座15，实现锁定所述第一臂杆结构16和所述第二臂杆结构20；所述储能件，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20处于收拢状态的情况下执行储能，并保持所述柔性绳索处于松弛状态，以及，在第一臂杆结构16与第二臂杆结构20展开过程中释放储能以执行展开动作。本申请提出了一种重量轻、尺寸小，而且在刚性或半刚性铰链、柔性铰链上均适用的时序控制机构。柔性铰链上均适用的时序控制机构。柔性铰链上均适用的时序控制机构。