一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，包含：中心箱體、位于中心箱體內的預緊調節單元、控制電機、主動輪單元、主從動輪單元、可調輔助從動輪單元；伸桿臂從中心箱體的前面板和后面板的中心處設置的孔穿過；所述預緊調節單元包含：預緊螺桿和預緊螺母，且預緊螺桿穿過中心箱體的上面板；所述的控制電機通過太陽能電池獲得電能從而被驅動；所述的主動輪單元包含兩個凸起滾輪，且兩個凸起滾輪通過連接軸與控制電機的機軸相連，且兩個凸起滾輪的外壁與伸展臂的外圓周緊密接觸；所述主從動輪單元的兩個凸起滾輪穿過轉軸安裝于兩片聚四氟滑環之間，且兩個凸起滾輪的外壁與伸展臂的外圓周緊密接觸，所述的轉軸固定于中心箱體下面板的支架上；所述可調輔助從動輪單元包含四個凸起滾輪以及四個三角支架，調整三角支架使凸起滾輪的外壁與伸展臂的外圓周緊密接觸。
【專利說明】一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及太陽帆航天器調姿的滑塊執行機構，具體涉及一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構。
【背景技術】
[0002]現代航天器動力模式，大多采用液體、固體或其他復雜發動機，其推進形式都是利用噴射高速質量提供的反推作用來獲得推力。隨著航天飛行任務距離增加和運行時間增長，其必然要攜帶越來越多的燃料，進而提高航天器發射成本，這就使得依靠光壓或磁壓作為持久動力的太陽帆航天器應運而生。太陽帆以太陽光光壓為推進動力，是一種獨特的推進方式，它超越了對反應物料的依賴。其工作原理是:利用太陽帆將照射過來的太陽光(光子)反射回去，由于力的作用是相互的，太陽帆在將光子“推”回去的同時，光子也會對太陽帆產生反作用力，從而推動飛船前進。綜合太陽帆航天器的先進性和實用性，我國太陽帆航天器參照國際最流行的正四邊形即正方形進行設計布局。太陽帆帆面采用超輕質薄膜設計，其面積一般為上千平方米左右；方形太陽帆航天器同時需要很長的伸展支撐構件來引導太陽帆帆面展開并支撐其承受太陽光壓。
[0003]由于太陽帆自身的特點使得其姿態調整方法不同于傳統航天器，其特點主要有:干擾力矩大，轉動慣量大，指向精度要求高。傳統的主動姿態控制方法如:噴氣控制、反作用飛輪控制等很難滿足太陽帆的姿態控制要求，這就需要考慮特殊的適合太陽帆姿態調整執行機構。
[0004]國內外現有的太陽帆航天器調姿執行機構按照作用原理可以分為兩大類:質心偏移類和帆面轉動類。所述的質心偏移類中的執行機構包括:滑塊執行機構、控制桿執行機構；帆面轉動類中的執行機構包括:RSB(Roll Stabilizer Bars)執行機構、角帆執行機構、變反射率薄膜結構。對于滑塊與RSB執行機構，其可以保證有效載荷與帆的相對位置固定，有利于星地間通信及有效載荷正常穩定工作，對于帆的展開過程沒有特殊要求，執行機構簡單緊湊，可以保障姿態控制系統的可靠性。ATK公司在20米太陽帆航天器的地面試驗中運用了滑塊與RSB執行機構，滑塊執行機構在太陽帆航天器的桁架式伸展臂上可以做往復運動，如圖1所示，但是現有的ATK公司的此滑塊執行機構只適用于桁架式伸展臂形式，不能用于充氣式曲線截面的伸展臂形式。且目前滑塊與RSB執行機構還未有過上天飛行驗證。此外，這種滑塊執行結構屬于國外的保密技術而不對外公開，因此對其內部的構成和實現原理均需要進行創造性的勞動才能實現。
[0005]對于控制桿執行機構，其質心位置變化范圍大，產生的控制力矩較大，能實現太陽帆姿態的快速機動，但是其結構質量較大，萬向節處應力變化劇烈，容易使機構發生疲勞進而失效。美國空間推進太陽帆計劃中曾采用控制桿作為調姿執行機構，如圖2所示，但是未曾經過上天飛行驗證。
[0006]對于角帆執行機構，其利用四個角帆可以實現太陽帆的三軸姿態控制，并且能夠滿足行星際飛行中的姿態控制精度要求，但是其結構設計較為復雜，不易于收攏。L’ Garde公司在20米太陽帆航天器的地面試驗中運用了角帆執行機構，以及準備在2015年發射的Sunjammer太陽帆航天器也同樣運用了角帆作為執行機構，如圖3所示。
[0007]對于變反射率薄膜結構，其不需要任何運動執行機構，大大降低了太陽帆航天器的結構復雜度與發射質量，但是其控制力矩大小有限，而且對于帆面材料技術有很高要求。日本在2010年成功發射的IKAROS太陽帆航天器上運用了變反射率薄膜結構作為執行機構，如圖4所示。
[0008]經過對國內外太陽帆航天器調姿執行機構的調研，可以得出太陽帆航天器調姿滑塊執行機構在國內尚沒有公開發表的文章以及上天飛行記錄，本專利設計在國內尚屬首次。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于，為克服上述問題，本發明提供一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構。
[0010]為了實現上述目的，本發明提供一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述的滑塊執行機構包含:中心箱體1、位于中心箱體內的預緊調節單元
4、控制電機28、主動輪單元2、主從動輪單元3 ；
[0011]所述中心箱體I的前面板和后面板的中心處設置孔，伸桿臂從所述孔穿過該中心箱體I;
[0012]所述預緊調節單元4包含:預緊螺桿10和鎖定螺母11，且預緊螺桿10穿過中心箱體I的上面板和凸臺21，所述凸臺21為設置在中心箱體I上面板內壁上的帶有螺紋孔的凸臺；
[0013]所述的主動輪單元2包含第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6，且第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6通過連接軸13與控制電機28的機軸相連；所述控制電機28固定于可調電機底座29上，而所述可調電機底座29與預緊螺桿10的末端相連；所述的控制電機28通過太陽能電池27獲得電能從而被驅動，進而帶動第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6沿伸展臂上前后移動；
[0014]所述主從動輪單元3包含第三凸起滾輪7、第四凸起滾輪8、兩片滑環15和支架16，第三凸起滾輪7和第四凸起滾輪8穿過轉軸19安裝于兩片滑環15之間，且所述第三凸起滾輪7和第四凸起滾輪8的外壁與伸展臂的外圓周緊密接觸，所述的轉軸固定于中心箱體I下面板的支架上。
[0015]可選的，上述滑塊執行機構還包含:可調輔助從動輪單元9，所述可調輔助從動輪單元包含:三角支架26、轉軸24、凸起滾輪22、滑環、鎖緊螺母25和鎖定螺釘23 ；
[0016]所述轉軸24通過端部的鎖定螺釘25固定在三角支架26上，凸起滾輪22穿過轉軸24安裝于兩片滑環之間且凸起滾輪22與伸展臂的外壁緊密接觸，所述滑環位于凸起滾輪22與三角支架26之間；
[0017]所述三角支架26固定在中心箱體I的前面板或后面板上；
[0018]所述鎖緊螺母25對凸起滾輪22與滑環壓緊力進行微調并固定，所述三角支架26的底板上開有十字孔且十字孔開孔尺寸大于鎖定螺釘23的螺紋直徑。
[0019]可選的，上述可調輔助從動輪單元9的個數為4個，對稱布設于中心箱體I的前面板和后面板的外壁上。
[0020]可選的，上述的滑環為聚四氟滑環15。
[0021]可選的，在所述中心箱體I的上面板的外壁、下面板的外壁、左面板的外壁和/或右面板的外壁布放了太陽能電池貼片27 ;或在所述中心箱體I的左面板和/或右面板上安裝太陽能帆板。
[0022]可選的，上述可調電機底座29與預緊螺桿10的連接方式為:所述可調電機底座29上設置一個銷軸，所述預緊螺桿10的低端設置一個銷孔，所述的銷軸插入銷孔中實現可調電機底座29與預緊螺桿10的連接。
[0023]可選的，通過電機壓片30將所述控制電機28固定于所述可調電機底座29上。
[0024]可選的，上述主動輪單元2還包含:鎖緊螺母14和調整墊片12 ；
[0025]所述的鎖緊螺母14通過調整墊片12將第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13軸向固定，連接鍵將第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13徑向固定，使第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13同步轉動，通過墊片12使第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6從兩側夾緊伸展臂，與伸展臂外圓周緊密接觸。
[0026]所述第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6外表面上設置塊狀凸起，用于增大摩擦力。
[0027]可選的，上述主從動輪單元3還包含:階梯軸19、鎖緊螺釘17、墊片20和鎖緊螺母18 ；
[0028]所述支架16固定在中心箱體I的下面板上，階梯軸19通過鎖緊螺釘17固定在支架16上，第三凸起滾輪7和第四凸起滾輪8安裝于階梯軸19兩側的兩片滑環15之間，；
[0029]所述階梯軸19上的滑環15的外側依次套設墊片20和鎖緊螺母18，所述鎖緊螺母18用于調整第三凸起滾輪7和第四凸起滾輪8與滑環15之間的壓緊力，所述墊片20保護滑環15表面免受鎖緊螺母18劃傷。
[0030]可選的，上述的第一凸起滾輪5、第二凸起滾輪6、第三凸起滾輪7、第四凸起滾輪8以及可調輔助從動輪單元9的四個凸起滾輪22上的所有凸起構成的外包絡曲面在伸展臂軸向上的投影圓弧半徑尺寸與伸展臂圓截面半徑尺寸相等，使滑塊執行機構與伸展臂外表面緊密結合，增大接觸面積，從而保證滑塊執行機構穩定運動。
[0031]與現有技術相比，本發明的技術優勢在于:
[0032](I)太陽帆航天器調姿滑塊執行機構的研制，國內實現了從無到有的飛躍；
[0033](2)太陽帆航天器調姿滑塊執行機構具有指向精度高、定位準確、整體強度剛度高等特性，滿足太陽帆航天器姿態控制的精度需求；
[0034](3)太陽帆航天器調姿滑塊執行機構結構簡單緊湊、裝拆方便、可靠性高，便于攜帶及運輸；
[0035](4)太陽帆航天器調姿滑塊執行機構主體結構材料由航天輕質鋁合金材料制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，便于太陽帆航天器調姿滑塊執行機構的技術實施；
[0036](5)太陽帆航天器調姿滑塊執行機構也滿足其它有變質心機構控制的基本需求，便于技術應用推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是現有技術的滑塊與RSB執行機構的示意圖；[0038]圖2是現有技術的控制桿調姿執行機構的示意圖；
[0039]圖3是現有技術的角帆執行機構的示意圖；
[0040]圖4是現有技術的變發射率薄膜結構作為執行機構的示意圖；
[0041]圖5是本發明的調姿滑塊執行機構與太陽帆之間結構關系的示意圖；
[0042]圖6是本發明的滑塊執行機構的外觀圖；
[0043]圖7_a和7_b是本發明的滑塊執行機構內部的軸測圖；
[0044]圖8是本發明的滑塊執行機構的主視圖；
[0045]圖9-a和9-b是本發明的中心箱體的剖開圖；
[0046]圖ΙΟ-a和ΙΟ-b是本發明的預緊調節單元的結構示意圖及本發明的預緊螺桿與底座的連接關系不意圖；
[0047]圖ΙΙ-a和ΙΙ-b是本發明的控制電機的結構及預緊調節單元與控制電機的連接關系圖；
[0048]圖12-a和12_b是本發明的主從動輪單元及支架的結構示意圖； [0049]圖13是本發明的可調輔助從動輪的結構示意圖；
[0050]圖14-a和14-b、14_c是本發明的主動輪單元結構示意圖。
[0051]附圖標識:
[0052]1、中心箱體 2、主動輪單元3、主從動輪單元
[0053]4、預緊調節單元5、第一凸起滾輪6、第二凸起滾輪
[0054]7、第三凸起滾輪8、第四凸起滾輪9、可調輔助從動輪單元
[0055]10、預緊螺桿 11、鎖定螺母 12、主動輪單元的墊片
[0056]13、主動輪單元的連接軸14、主動輪單元的鎖緊螺母
[0057]15、聚四氟滑環 16、支架 17、主從動輪上的鎖緊螺釘
[0058]18、主從動輪上的鎖緊螺母19、主從動輪上的階梯軸
[0059]20、主從動輪上的墊片21、凸臺 22、可調輔助從動輪上的凸起滾輪
[0060]23、可調輔助從動輪上的鎖定螺釘24、可調輔助從動輪上的轉軸
[0061]25、可調輔助從動輪上的鎖緊螺母26、三角支架
[0062]27、太陽能電池貼片28、控制電機29、可調電機底座
[0063]30、電機壓片
【具體實施方式】
[0064]下面結合附圖和實施例對本發明所述方法進行詳細說明。
[0065]一、本發明的滑塊執行機構的技術指標和功能要求:
[0066]I)滑塊執行機構能夠安裝于圓截面充氣伸展臂(下稱伸展臂)上；
[0067]2)滑塊執行機構靜止以及運動過程中，與伸展臂緊密結合、運動穩定，不會繞伸展臂軸向滑動(即不會旋轉打滑)；
[0068]3)滑塊執行機構靜止以及運動過程中，在伸展臂圓截面垂直的平面內，不會繞此平面法向轉動(即不會前傾或后傾)；
[0069]4)滑塊執行機構靜止以及運動停止時，在伸展臂軸向方向上，不會相對伸展臂發生運動(即可以穩定夾緊伸展臂不動)；[0070]5)能夠沿伸展臂前后移動。
[0071]二、本發明提供的滑塊執行機構的工作原理:
[0072]太陽帆航天器調姿滑塊執行機構通過滑塊執行機構自身在伸展臂上的移動，改變太陽帆航天器的質量分布，從而改變太陽帆航天器的質心，使得太陽光壓壓力產生對某個軸的轉動力矩，從而達到太陽帆航天器姿態調整的目的，如圖5所示。
[0073]首先，將滑塊(即滑塊執行機構)包含的中心箱體I裝配完畢(包括預緊調節單元4、驅動電機(該驅動電機包含控制電機28和電機壓片30)、主動輪單元2、主從動輪單元3、方形太陽能側板)；第二步，將伸展臂從裝配好的中心箱體I中間孔穿過，將中心箱體I套在伸展臂上；第三步，通過預緊調節單元4將中心箱體I與伸展臂適當緊密夾緊；第四步，將四個可調輔助從動輪單元9安裝于中心箱體I的前面板和后面板上，并且通過可調節安裝十字孔將每個輔助從動輪單元與伸展臂適當緊密壓緊。
[0074]完全裝配好的太陽帆航天器調姿滑塊執行機構從表面太陽能電池貼片27獲得電能，從而通過控制電機28正轉或者反轉帶動主動輪單元2包含的第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6轉動，滑塊執行機構沿伸展臂軸向運動，帶動主從動輪單元3以及可調輔助從動輪單元9轉動，并且主從動輪單元3通過預緊調節單元4保證滑塊執行機構始終與伸展臂適當緊密夾緊，不會發生旋轉打滑，可調輔助從動輪單元9進一步保證滑塊執行機構始終與伸展臂適當緊密夾緊，不會發生旋轉打滑與前傾或者后傾。
[0075]三、本發明滑塊執行機構的結構設計:
[0076]如圖6，圖7、圖8所示，本發明提供的太陽帆航天器調姿的滑塊執行機構包含:中心箱體1、預緊調節單元4、控制電機28、主動輪單元2、主從動輪單元3、可調輔助從動輪單元9。其中預緊調節單元4包括預緊螺桿10、鎖定螺母11和可調電機底座29。
[0077]所述中心箱體I的具體結構為:
[0078]中心箱體分系統由8塊箱體側板、太陽能電池貼片27組成，其中用于安裝預緊調節單元4的上面板內部有一個帶螺紋孔的凸臺21，伸展臂可以從前面板和后面板的孔中穿過，如圖6所示。8塊箱體側板組成一個外部框架，將其他分系統組成一個整體，起到承力主框架與安裝接口作用；8塊箱體側板，上、下、左和右4塊面板的外壁可以用來安裝太陽能電池貼片27，用于對整個系統供電供能，針對實際的不同任務約束條件，還可以在左右面板的外壁上安裝小型太陽能帆板，以滿足更大功率需求的滑塊執行機構。
[0079]所述預緊調節單元4的具體結構為:
[0080]預緊調節單元由預緊螺桿10、鎖定螺母11、可調電機底座29三部分組成，如圖ΙΟ-a和ΙΟ-b所示，其中預緊螺桿10穿過中心箱體I上面板以及帶螺紋孔凸臺21，與其配合，凸臺21增長了配合長度，保證預緊螺桿10牢固安裝。預緊螺桿10通過螺紋配合可以上下調節高度，在預緊螺桿10底部鉆有銷孔，可調電機底座29上端面帶有銷軸，可以插入預緊螺桿10底部的銷孔中，軸孔間隙配合，如圖ll-a、ll-b所示。
[0081]預緊調節單元4是滑塊執行機構的關鍵機構，其工作原理為:待中心箱體I套在伸展臂上后，通過旋轉預緊螺桿10，從而調節預緊螺桿10伸入中心箱體I的高度，預緊螺桿10下部的銷孔相對可調電機底座29的銷軸轉動，預緊螺桿10推動可調電機底座29向下運動，從而使連接在控制電機28上的主動輪單元2包含的第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6壓緊在伸展臂外壁上，達到增大摩擦力以及緊固滑塊執行機構與伸展臂的作用，預緊螺桿10調整好后，將鎖定螺母11擰緊于上面板的外壁，預緊螺桿10被固定。由于銷孔與銷軸、預緊螺桿10端面與可調電機底座29端面的配合關系以及預緊力作用，當主動輪單元2轉動沿伸展臂運動時，可調電機底座29以及其它部件可以隨主動輪單元2 —起沿伸展臂運動，如圖ΙΟ-b所示。
[0082]所述驅動電機的具體結構為:
[0083]驅動電機分系統由:控制電機28、電機壓片30組成，如圖ΙΙ-a所示。控制電機28能夠正轉與反轉，保證滑塊執行機構可以沿伸展臂前后運動，電機壓片30將控制電機28固定于可調電機底座29上，使之可以與預緊調節單元4同步在中心箱體I的內部上下移動。
[0084]所述主動輪單元2的具體結構為:
[0085]主動輪單元2包含第一凸起滾輪5、第二凸起滾輪6、連接軸13、調整墊片12和鎖緊螺母14，如圖14-a和14-b、14-c所示。第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6通過連接軸13與控制電機28的機軸相連，從而與預緊調節分單元4同步上下移動，鎖緊螺母14通過調整墊片12將第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13固定，連接鍵將第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13徑向固定，使第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6與連接軸13同步轉動，通過選擇合適厚度的墊片12使第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6從兩側夾緊伸展臂，與伸展臂外圓周緊密接觸，第一凸起滾輪5和第二凸起滾輪6上的塊狀凸起可以增大抓著力，起到增大摩擦力以及緊固滑塊執行機構與伸展臂的作用。
[0086]所述主從動輪單元3的具體結構為:
[0087]主從動輪單元3包含:第三凸起滾輪7、第四凸起滾輪8、支架16、階梯軸19、鎖緊螺釘17、聚四氟滑環15、墊片20和鎖緊螺母18，如圖12所示。支架16固定在箱體底板上，階梯軸19通過鎖緊螺釘17固定在支架16上，凸起滾輪安裝于兩側的兩片聚四氟滑環15之間，聚四氟表面光滑，有利于凸起滾輪繞階梯軸19轉動，鎖緊螺母18調整凸起滾輪與聚四氟滑環15之間的壓緊力，墊片保護聚四氟滑環15表面免受鎖緊螺母劃傷，如圖12-a和12-b所示。
[0088]所述可調輔助從動輪單元3的具體結構為:
[0089]可調輔助從動輪單元3包含三角支架26、轉軸24、凸起滾輪22、聚四氟滑環、鎖緊螺母25和鎖定螺釘23，如圖13所示。轉軸24固定在三角支架26上，凸起滾輪22安裝于兩片聚四氟滑環之間，聚四氟滑環位于凸起滾輪22與三角支架26之間，起到潤滑的作用，鎖緊螺母25對凸起滾輪22與聚四氟滑環壓緊力進行微調并固定，三角支架26底板上開有十字孔且開孔尺寸大于鎖定螺釘23的螺紋直徑，手動調整三角支架26，使得凸起滾輪22適當壓緊伸展臂，可以起到獲得一定摩擦力以及緊固滑塊與伸展臂的作用，使滑塊穩定運動，調整好三角支架26的位置后，用三個鎖定螺釘23將其固定于箱體側板上，如圖13所示。
[0090]可選的，上述的第一凸起滾輪5、第二凸起滾輪6、第三凸起滾輪7、第四凸起滾輪8以及可調輔助從動輪單元9中四個凸起滾輪22上的所有凸起構成的外包絡曲面在伸展臂軸向上的投影圓弧半徑尺寸與伸展臂圓截面半徑尺寸相等，使滑塊執行機構與伸展臂外表面緊密結合，增大接觸面積，從而保證滑塊執行機構穩定運動。
[0091]四、本發明提供的滑塊執行機構的結構優勢為:
[0092]I)滑塊執行機構的凸起滾輪與伸展臂之間的正壓力可以連續調節。對于不同材料的伸展臂，結合伸展臂外壁表面粗糙度，可以通過連續調節凸起滾輪與伸展臂之間的正壓力來獲取合適的摩擦力，以及將滑塊執行機構與伸展臂適當加緊，滿足相應的電機功率、滑塊速度等任務要求；
[0093]2)滑塊執行機構的可調輔助從動輪與伸展臂的正壓力、匹配位置可以進行微調，從而保證滑塊執行機構能夠沿伸展臂穩定移動；
[0094]3)滑塊執行機構的對稱設計構型使得被壓緊的伸展臂受力均勻，不會出現局部應力集中而變形破壞；
[0095]4)滑塊執行機構的對稱設計構型使得滑塊在運動過程中上側與下側運動慣量一致，不會發生前傾或者后傾而干擾運動；
[0096]5)滑塊執行機構構型既能適應體貼太陽能電池貼片進行自主無線供電，也能適應兩側加裝小型太陽能帆板進行自主無線供電，其結構具有適應可調性；
[0097]6)滑塊執行機構可以根據實際任務成本、任務空間環境選用不同的制造材料，例如:鋁合金、鈦合金等，其制造材料選用來源范圍較廣；
[0098]7)滑塊執行機構整體設計簡易，原理簡單，功能完整，構型緊湊，可靠性高，加工方便，技術集成性強，整體設計小巧精煉。
[0099]總之，本發明提供一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，滑塊執行機構主要包含:中心箱體、預緊調節分系統、控制電機、主動輪、主從動輪、可調輔助從動輪。中心箱體由8塊箱體側板、太陽能電池貼片組成，起到承力主框架與安裝接口作用，伸展臂可以從前后面的側板孔中穿過。待中心箱體套在伸展臂上后，通過旋轉預緊螺桿，調節預緊螺桿伸入中心箱體的高度，預緊螺桿推動可調電機底座向下運動，從而使連接在電機上的主動輪壓緊在伸展臂外壁上，達到增大摩擦力以及緊固滑塊與伸展臂的作用，預緊螺桿調整好后，將鎖定螺母擰緊于上面板外側。可調輔助從動輪的鎖緊螺母對凸起滾輪與聚四氟滑環壓緊力進行微調并固定，其三角支架底板上開有十字孔且開孔尺寸大于鎖定螺釘直徑，調整三角支架，使凸起滾輪適當壓緊伸展臂，獲得一定摩擦力以及緊固滑塊與伸展臂，使滑塊穩定運動。滑塊執行機構從側板太陽能電池貼片獲得電能，通過控制電機正轉或者反轉帶動主動輪轉動，滑塊沿伸展臂軸向運動，主從動輪以及輔助從動輪隨之轉動，太陽帆航天器的質量分布以及質心隨之改變，太陽光壓產生對某個軸的轉動力矩，從而達到對太陽帆航天器姿態調整的目的。
[0100]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述的滑塊執行機構包含:中心箱體(1)、位于中心箱體內的預緊調節單元(4)、控制電機(28)、主動輪單元(2)、主從動輪單元(3)； 所述中心箱體(1)的前面板和后面板的中心處設置孔，伸桿臂從所述孔穿過該中心箱體⑴； 所述預緊調節單元(4)包含:預緊螺桿(10)和鎖定螺母(11)，且預緊螺桿(10)穿過中心箱體(1)的上面板和凸臺(21)，所述凸臺(21)為設置在中心箱體(1)上面板內壁上的帶有螺紋孔的凸臺； 所述的主動輪單元(2)包含第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)，且第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)通過連接軸(13)與控制電機(28)的機軸相連；所述控制電機(28)固定于可調電機底座(29)上，而所述可調電機底座(29)與預緊螺桿(10)的末端相連；所述的控制電機(28)通過太陽能電池獲得電能從而被驅動，進而帶動第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)沿伸展臂上前后移動； 所述主從動輪單元(3)包含第三凸起滾輪(7)、第四凸起滾輪(8)、兩片滑環(15)和支架(16)，第三凸起滾輪(7)和第四凸起滾輪(8)穿過轉軸安裝于兩片滑環(15)之間，且所述第三凸起滾輪(7)和第四凸起滾輪(8)的外壁與伸展臂的外圓周緊密接觸，所述的轉軸固定于中心箱體(1)下面板的支架上。
2.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述滑塊執行機構還包含:可調輔助從動輪單元(9)，所述可調輔助從動輪單元包含:三角支架(26)、轉軸(24)、凸起滾輪(22)、滑環、鎖緊螺母(25)和鎖定螺釘(23)； 所述轉軸通過端部的鎖定螺釘固定在三角支架(26)上，凸起滾輪(22)穿過轉軸安裝于兩片滑環之間且凸起滾輪(22)與伸展臂的外壁緊密接觸，所述滑環位于凸起滾輪(22)與三角支架(26)之間； 所述三角支架(26)固定在中心箱體(1)的前面板或后面板上； 所述鎖緊螺母(25)對凸起滾輪(22)與滑環壓緊力進行微調并固定，所述三角支架(26)的底板上開有十字孔且十字孔開孔尺寸大于鎖定螺釘(23)的螺紋直徑。
3.根據權利要求2所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述可調輔助從動輪單元(9)的個數為4個，對稱布設于中心箱體(1)的前面板和后面板的外壁上。
4.根據權利要求1或2所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述的滑環為聚四氟滑環(15)。
5.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，在所述中心箱體(1)的上面板的外壁、下面板的外壁、左面板的外壁和/或右面板的外壁布放了太陽能電池貼片(27);或在所述中心箱體(1)的左面板和/或右面板上安裝太陽能帆板。
6.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述可調電機底座(29)與預緊螺桿(10)的連接方式為: 所述可調電機底座(29)上設置一個銷軸，所述預緊螺桿(10)的低端設置一個銷孔，所述的銷軸插入銷孔中實現可調電機底座(29)與預緊螺桿(10)的連接。
7.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，通過電機壓片(30)將所述控制電機(28)固定于所述可調電機底座(29)上。
8.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述主動輪單元(2)還包含:鎖緊螺母(14)和調整墊片(12)； 所述的鎖緊螺母(14)通過調整墊片(12)將第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)與連接軸(13)軸向固定，連接鍵將第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)與連接軸(13)徑向固定，使第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)與連接軸(13)同步轉動；通過墊片(12)使第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)從兩側夾緊伸展臂，與伸展臂外圓周緊密接觸； 所述第一凸起滾輪(5)和第二凸起滾輪(6)外表面上設置塊狀凸起，用于增大摩擦力。
9.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述主從動輪單元(3)還包含:階梯軸(19)、鎖緊螺釘(17)、墊片(20)和鎖緊螺母(18)； 所述支架固定在中心箱體(1)的下面板上，階梯軸(19)通過鎖緊螺釘(17)固定在支架(16)上，第三凸起滾輪(7)和第四凸起滾輪(8)安裝于階梯軸(19)兩側的兩片滑環(15)之間； 所述階梯軸(19)上的滑環(15)的外側依次套設墊片(20)和鎖緊螺母(18)，所述鎖緊螺母(18)用于調整第三凸起滾輪(7)和第四凸起滾輪(8)與滑環(15)之間的壓緊力，所述墊片(20)保護滑環(15)表面免受鎖緊螺母(18)劃傷。
10.根據權利要求1所述的用于太陽帆航天器姿態控制的滑塊執行機構，其特征在于，所述的第一凸起滾輪(5)、第二 凸起滾輪(6)、第三凸起滾輪(7)、第四凸起滾輪(8)以及可調輔助從動輪單元(9)包含的四個凸起滾輪(22)上的所有凸起構成的外包絡曲面在伸展臂軸向上的投影圓弧半徑尺寸與伸展臂圓截面半徑尺寸相等，使滑塊執行機構與伸展臂外表面緊密結合，增大接觸面積，從而保證滑塊執行機構穩定運動。
【文檔編號】B64G1/24GK104002994SQ201410209263
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】楊萱, 馬鑫, 鄭建華, 高東, 錢航, 劉宇飛 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心