展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置及配備它的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星的制作方法
【專利摘要】一種展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置及配備它的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星。用于展開(kāi)和重繞的裝置包括至少一個(gè)具有平行于軸X的展開(kāi)和重繞軸的帶狀彈簧（10、31a、31b、31c）和能夠圍繞垂直于軸X的軸Y旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子（15、33），所述帶狀彈簧（10、31a、31b、31c）能夠從其纏繞在所述轉(zhuǎn)子（33）上的狀態(tài)自主地轉(zhuǎn)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)。所述帶狀彈簧（10、31a、31b、31c）安裝為彎曲成U形的兩部分，并且包括牢牢地固定至可以固定至定子（14、32）的第一錨定點(diǎn)（5、36）或固定至所述轉(zhuǎn)子（15、33）的第一端部（16），以及纏繞在所述轉(zhuǎn)子（15、33）上的第二端部（17）。
【專利說(shuō)明】展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置及配備它的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，涉及均配備有這樣的裝置的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星。其尤其應(yīng)用于必須在軌道上展開(kāi)的太空設(shè)備的領(lǐng)域，并且更具體地，其應(yīng)用于用于衛(wèi)星的太空設(shè)備，例如天線、太陽(yáng)能電池陣列、隔熱屏、檔板或望遠(yuǎn)鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]能夠在太空展開(kāi)的結(jié)構(gòu)(例如太陽(yáng)能電池陣列類型的)通常由彼此鉸接的剛性板制成，當(dāng)在存儲(chǔ)位置上時(shí)，這些板堆疊在彼此的上面。這些結(jié)構(gòu)具有良好受控的動(dòng)力學(xué)優(yōu)點(diǎn)，但具有高比質(zhì)和大慣性的缺點(diǎn)。此外，當(dāng)在存儲(chǔ)位置上時(shí)，剛性結(jié)構(gòu)占據(jù)了發(fā)射臺(tái)的整流罩下極大的空間量。由于發(fā)射臺(tái)的整流罩下分配給可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的空間是有限的，因此重要的是當(dāng)這些可展開(kāi)結(jié)構(gòu)在存儲(chǔ)位置上時(shí)減小它們所需要的空間量，以優(yōu)化當(dāng)展開(kāi)時(shí)它們能夠占據(jù)的區(qū)域。
[0003]存在著包括柔性薄片和固定至薄片上的同一個(gè)平面的帶狀彈簧的可展開(kāi)柔性平面結(jié)構(gòu)。在存儲(chǔ)位置上，薄片和帶狀彈簧纏繞在芯軸上。當(dāng)芯軸自由旋轉(zhuǎn)時(shí)，柔性平面結(jié)構(gòu)通過(guò)帶狀彈簧的自發(fā)解旋而自主地展開(kāi)。
[0004]事實(shí)上，如圖la、lb、lc所描繪的，帶狀彈簧作為具有圓弧形式的橫截面的柔性帶在太空領(lǐng)域是已知的，圓弧的曲率半徑在第一面上是凸的而在第二面上是凹的，這些帶能夠從纏繞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)，這實(shí)質(zhì)上是它們自身存儲(chǔ)的彈性能量的結(jié)果。因此帶狀彈簧具有展開(kāi)的自然趨勢(shì)，以回復(fù)到它們的松開(kāi)狀態(tài)。如果它們被迫重繞，則在半徑大致上等于它們的橫向曲率半徑R時(shí)它們有這樣做的趨勢(shì)。因此只需要小的外力來(lái)使它們保持纏繞成該形狀。然而，如果該力突然消失，則展開(kāi)可能是猛烈的且不受控的，這意思是說(shuō)整個(gè)帶狀彈簧可能具有在整個(gè)長(zhǎng)度上同時(shí)拉直回來(lái)的趨勢(shì)，并且這存在損壞帶狀彈簧所固定在的柔性薄片，或者周圍 元件的風(fēng)險(xiǎn)。因此，傳統(tǒng)的帶狀彈簧在控制它們的展開(kāi)方面存在困難。此外，帶狀彈簧在凸面101和凹面102上不具有相同的剛度，它們的凸面101是柔性的，而它們的凹面102是剛性的。其結(jié)果是，在松開(kāi)狀態(tài)，施加在帶狀彈簧的凸面101上的極小的力(在圖1a中的箭頭)將具有引起帶狀彈簧收縮的趨勢(shì)，而施加在凹面102上的力將不產(chǎn)生效果，這存在著柔性結(jié)構(gòu)在其展開(kāi)狀態(tài)不穩(wěn)定的問(wèn)題。為了解決這個(gè)在展開(kāi)狀態(tài)不穩(wěn)定的問(wèn)題，因此需要利用額外的固位器將薄片保持在展開(kāi)位置，或者過(guò)度構(gòu)建帶狀彈簧，以確保其在軌道運(yùn)行力下保持穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種用于展開(kāi)和重繞可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的裝置，其不具有現(xiàn)有裝置的缺點(diǎn)，而具有以下優(yōu)點(diǎn):占據(jù)非常小的空間，其易于生產(chǎn)，其使得在發(fā)射臺(tái)的整流罩下存儲(chǔ)時(shí)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的體積能夠被優(yōu)化，在展開(kāi)時(shí)其在不需要使用額外的固位器的情況下能夠?qū)φ归_(kāi)進(jìn)行控制并且具有重繞的能力和給結(jié)構(gòu)剛性和穩(wěn)定性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)這些，本發(fā)明涉及一種用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，其包括至少一個(gè)具有平行于軸X的展開(kāi)和重繞軸的帶狀彈簧和能夠圍繞垂直于軸X的軸Y旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述帶狀彈簧能夠從其纏繞在所述轉(zhuǎn)子上的狀態(tài)自主地轉(zhuǎn)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)。所述帶狀彈簧安裝為彎曲成具有兩個(gè)分支的U形，并且包括牢牢地固定至第一錨定點(diǎn)的第一分支的第一端部，以及牢牢地固定在至第二錨定點(diǎn)上的第二分支的第二端部，所述第二錨定點(diǎn)固定至轉(zhuǎn)子，所述帶狀彈簧的第一分支的第一端部安裝在所述第一錨定點(diǎn)的兩個(gè)鉗口之間。
[0007]有利地，所述第二錨定點(diǎn)包括面向彼此安裝的互補(bǔ)形狀的兩個(gè)鉗口，所述帶狀彈簧的第二分支的第二端部安裝在所述第二錨定點(diǎn)的兩個(gè)鉗口之間。
[0008]有利地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以進(jìn)一步包括至少兩個(gè)在固定的配件上面向彼此安裝的滾輪，所述配件支撐所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述轉(zhuǎn)子的所述帶狀彈簧的第二分支在兩個(gè)滾輪之間裝入。
[0009]有利地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以進(jìn)一步包括聯(lián)接至所述轉(zhuǎn)子的展開(kāi)速度調(diào)節(jié)裝置。
[0010]有利地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)二維XY柔性膜片，所述帶狀彈簧固定至平行于所述帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞軸X的所述柔性膜片。
[0011]有利地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以包括至少兩個(gè)在所述柔性膜片上平行于彼此且平行于軸X固定的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，每個(gè)帶狀彈簧的所述第一端部牢牢地固定至所述第一錨定點(diǎn)，并且每個(gè)帶狀彈簧的所述第二端部牢牢地固定至所述第二錨定點(diǎn)上，所述第二錨定點(diǎn)固定至轉(zhuǎn)子。
[0012]有利地，所述柔性膜片可以包括正交于軸X的橫向壓條，所述橫向壓條分別固定至每個(gè)帶狀彈簧。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，所述展開(kāi)和重繞裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定的定子，并且所述第一錨定點(diǎn)固定至所述定子。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案，所述第一錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子，并且所述展開(kāi)和重繞裝置包括在配件上面向彼此安裝的兩個(gè)第一滾輪，以及在所述配件上面向彼此安裝的兩個(gè)第二滾輪，所述帶狀彈簧的第二分支在所述兩個(gè)第一滾輪之間裝入，所述帶狀彈簧的第一分支在所述兩個(gè)第二滾輪之間裝入。
[0015]有利地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以包括至少兩個(gè)在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上相對(duì)安裝的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，并且包括分別通過(guò)第一錨定點(diǎn)固定至同一個(gè)定子和通過(guò)第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端部。
[0016]替代地，所述展開(kāi)和重繞裝置可以包括至少三個(gè)在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上安裝成星形的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲為兩部分，并且包括分別通過(guò)第一錨定點(diǎn)固定至同一個(gè)定子和通過(guò)第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端部。
[0017]根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施方案，所述展開(kāi)和重繞裝置可以包括至少兩個(gè)平行于軸Y的定子，所述兩個(gè)定子安裝在所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)上，并且兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)在所述轉(zhuǎn)子上相對(duì)安裝，每個(gè)柔性結(jié)構(gòu)包括二維XY柔性膜片以及至少一個(gè)彎曲成兩部分的固定至柔性膜片的帶狀彈簧，所述帶狀彈簧包括牢牢地固定至兩個(gè)定子的其中一個(gè)的第一端部和固定至所述轉(zhuǎn)子的
第二端部。
[0018]有利地，所述帶狀彈簧可以是成波狀的薄片。
[0019]本發(fā)明還涉及包括至少一個(gè)展開(kāi)和重繞裝置的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)。[0020]有利地，所述柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括可展開(kāi)的鉸接桅桿。
[0021]有利地，所述鉸接桅桿可以經(jīng)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)固定至衛(wèi)星的平臺(tái)。
[0022]有利地，所述柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)可以包括在可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的中平面的兩側(cè)上背靠背地安裝的太陽(yáng)能電池陣列半翼，所述中平面垂直于兩個(gè)半翼的展開(kāi)和重繞軸X，并且兩個(gè)獨(dú)立的展開(kāi)和重繞裝置分別專用于所述兩個(gè)半翼，兩個(gè)展開(kāi)和重繞裝置包括兩個(gè)各自的轉(zhuǎn)子，并且兩個(gè)轉(zhuǎn)子具有互相平行的各自的旋轉(zhuǎn)軸。
[0023]有利地，所述柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)可以包括固定至彎曲成兩部分的帶狀彈簧的第一分支的第一柔性膜片以及固定至所述彎曲成兩部分的帶狀彈簧的第二分支的第二柔性膜片，所述第一柔性膜片支撐第一物體，并且所述第二柔性膜片支撐不同于所述第一物體的第二物體。
[0024]根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施方案，所述第一物體可以是太陽(yáng)能電池，并且所述第二物體可以是集中光的透鏡，并且其中所述第二柔性膜片對(duì)于光的射線是透明的。
[0025]本發(fā)明還涉及包括至少一個(gè)用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置的衛(wèi)星。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]在參考所附示意圖，以純示意和非限定實(shí)例方式給出的說(shuō)明書的其余部分中，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯清楚，所附示意圖描繪:
[0027]圖la、圖1b:分別在彎曲和靜止過(guò)程中的、具有一個(gè)單一曲率半徑的帶狀彈簧的第一實(shí)例的兩個(gè)透視圖；
[0028]圖1c:帶狀彈簧的第一實(shí)例的橫截面圖；
[0029]圖1d:具有若干曲率半徑的帶狀彈簧的第二實(shí)例的透視圖；
[0030]圖2a、2b、2c:顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的、分別處于展開(kāi)過(guò)程中的存儲(chǔ)位置和處于展開(kāi)位置的展開(kāi)和重繞裝置的一個(gè)實(shí)例的透視圖；
[0031]圖3a至圖3d:根據(jù)本發(fā)明的分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同的展開(kāi)狀態(tài)的展開(kāi)和重繞裝置的第一實(shí)例在縱剖面上的四張圖；
[0032]圖3e和圖3f:顯示根據(jù)本發(fā)明的帶狀彈簧錨定的兩個(gè)不同實(shí)例在橫截面上的兩張圖；
[0033]圖4a到圖4c:顯示根據(jù)本發(fā)明的包括滾輪導(dǎo)軌裝置的展開(kāi)和重繞裝置的一個(gè)實(shí)例在縱劑面上的二張圖；
[0034]圖4d到圖4f:顯示根據(jù)本發(fā)明的滾輪導(dǎo)軌裝置的三個(gè)實(shí)例在橫截面上的三張圖；
[0035]圖5a到圖5c:顯示根據(jù)本發(fā)明的包括兩個(gè)滾輪導(dǎo)軌裝置的展開(kāi)和重繞裝置的一個(gè)實(shí)例在縱剖面上的三張圖；
[0036]圖6a和圖6b:根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的在展開(kāi)構(gòu)造中包括相對(duì)安裝的兩個(gè)帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞裝置的一個(gè)實(shí)例在縱剖面上的兩張圖；
[0037]圖7:根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的在展開(kāi)構(gòu)造中包括安裝成星形的三個(gè)帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞裝置的一個(gè)實(shí)例在縱剖面上的圖；
[0038]圖8a:根據(jù)本發(fā)明的在展開(kāi)構(gòu)造中用于包括固定至柔性薄片的三個(gè)基本帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞展結(jié)構(gòu)的裝置的透視圖；[0039]圖Sb、圖8c和圖8d:根據(jù)本發(fā)明的包括固定至帶狀彈簧的橫向壓條的柔性膜片在橫截面上的三個(gè)實(shí)例；
[0040]圖9a和圖9b:顯示用于展開(kāi)和重繞相對(duì)安裝的兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的裝置的一個(gè)實(shí)例的兩個(gè)透視圖，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)在展開(kāi)構(gòu)造中包括固定至柔性薄片的三個(gè)基本帶狀彈簧；
[0041]圖1Oa到圖1Oe:根據(jù)本發(fā)明的圖8a的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)動(dòng)態(tài)的實(shí)例；
[0042]圖1la到圖1lg:根據(jù)本發(fā)明的圖9a的兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)動(dòng)態(tài)的一個(gè)實(shí)例；
[0043]圖12a到圖12c:根據(jù)本發(fā)明的安裝在衛(wèi)星平臺(tái)上的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)(例如太陽(yáng)能電池陣列翼)的各種構(gòu)造的實(shí)例；
[0044]圖13a到圖13d:根據(jù)本發(fā)明的包括兩對(duì)相對(duì)安裝在衛(wèi)星平臺(tái)上的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的實(shí)例；
[0045]圖14a到圖14c:根據(jù)本發(fā)明的分別處于存儲(chǔ)位置、部分展開(kāi)位置以及完全展開(kāi)位置的太陽(yáng)能電池陣列翼在縱剖面上的三個(gè)視圖；
[0046]圖15a和圖15b:根據(jù)本發(fā)明的在完全展開(kāi)位置上的分別為衛(wèi)星上的太陽(yáng)能電池陣列翼以及相對(duì)安裝的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列翼的兩個(gè)透視圖；
[0047]圖16:根據(jù)本發(fā)明的在展開(kāi)構(gòu)造中包括兩個(gè)支撐在翼的兩個(gè)外部面上的不同物體的柔性膜片的集中式太陽(yáng)能電池陣列翼在縱剖面上的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，在圖2a到圖2c中以及在圖3a到圖3d的截面示意圖中描繪的展開(kāi)和重繞裝置包括至少一個(gè)帶狀彈簧10，帶狀彈簧10具有平行于軸X的展開(kāi)和重繞的軸以及轉(zhuǎn)子15。如在圖la、圖lb、圖1c中描繪的，帶狀彈簧10可以是柔性葉片，其包括凸的第一面101、凹的第二面102以及圓弧形式的橫截面，圓弧具有橫向曲率半徑R。帶狀彈簧還可以是包括若干橫向曲率半徑的成波狀的柔性葉片或成波狀的柔性薄片，葉片或薄片的波紋能夠形成由凹陷區(qū)域104隔開(kāi)的若干凸起區(qū)域103。圖1d顯示了包括具有由凹陷中間區(qū)域隔開(kāi)的兩個(gè)凸起區(qū)域的面的成波狀的柔性葉片的一個(gè)實(shí)例的透視圖，但是凸起區(qū)域的數(shù)目可以大于兩個(gè)。帶狀彈簧實(shí)質(zhì)上利用其自身的彈性存儲(chǔ)能量，能夠自主地從纏繞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分并且包括分別牢牢地固定至第一錨定點(diǎn)5和固定至第二錨定點(diǎn)6的兩個(gè)端部16、17,第二錨定點(diǎn)6固定至轉(zhuǎn)子15。第一錨定點(diǎn)可以固定至定子14或轉(zhuǎn)子15。因此，在展開(kāi)期間以及在展開(kāi)位置上時(shí)，帶狀彈簧形成包括兩個(gè)分支11、12的U形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)分支11、12通過(guò)圓弧形式的底部9連接，圓弧的半徑大致上對(duì)應(yīng)于帶狀彈簧的曲率半徑。位于帶狀彈簧10的第一分支11的端部的端部16可以直接固定至定子14，或者經(jīng)由例如在圖3a到圖3d中描繪的固定配件13固定，但這不是強(qiáng)制性的。替代地，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，如在圖5a到圖5c中所描繪的，位于帶狀彈簧10的第一分支11的端部的端部16可以固定至轉(zhuǎn)子15。固定至定子14的配件13支撐轉(zhuǎn)子15的旋轉(zhuǎn)軸Y，軸Y垂直于軸X。在圖3a中描繪的存儲(chǔ)位置上，當(dāng)?shù)谝诲^定點(diǎn)5固定至定子14時(shí)，帶狀彈簧10從第二分支12的端部17向著第一分支11的端部16纏繞在轉(zhuǎn)子15上。在存儲(chǔ)位置上，第一分支11因此纏繞在第二分支12的頂部。在圖3b中描繪的展開(kāi)期間，帶狀彈簧10在轉(zhuǎn)子15的旋轉(zhuǎn)作用下，在平行于軸X的方向上，從第一分支11的端部16向著第二分支12的端部17逐漸地松開(kāi)和展開(kāi),第一分支11的端部16保持固定，第二分支12的端部17保持固定至轉(zhuǎn)子。在展開(kāi)位置上，如在圖3d中描繪的，帶狀彈簧10的兩個(gè)分支11、12是間隔開(kāi)的。在U的底部9處，帶狀彈簧10的兩個(gè)分支
11、12之間的間隔大致上對(duì)應(yīng)于帶狀彈簧10的曲率直徑D。帶狀彈簧10的兩個(gè)分支11、12可以如圖3a、3b、3d所描繪地互相平行，但這不是強(qiáng)制性的。
[0049]由于帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，在展開(kāi)位置上，其具有在縱向中軸20的兩側(cè)延伸的連續(xù)的柔性結(jié)構(gòu)，縱向中軸20平行于展開(kāi)和卷收的軸X (同一個(gè))，因此帶狀彈簧的凹面102或凸面101或成波狀的面總是面向U形的外側(cè)。因此，展開(kāi)的柔性結(jié)構(gòu)的兩個(gè)分支11和12具有前外表面和后外表面,前外表面和后外表面在同一個(gè)方向Z的兩個(gè)相反指向上具有完全相同的剛度，方向Z與因此而非常穩(wěn)定的展開(kāi)的柔性結(jié)構(gòu)的平面正交。在帶狀彈簧是包括兩個(gè)面(一個(gè)凸面和一個(gè)凹面)的柔性葉片的優(yōu)選例子中，帶狀彈簧在其凹面102側(cè)彎曲成兩部分，使得其凸面101面向U形的外側(cè)。然而，帶狀彈簧還能夠在其凸面101側(cè)彎曲成兩部分，使得其凹面102面向U形的外側(cè)。
[0050]在存儲(chǔ)位置中，帶狀彈簧10自身保持纏繞。利用帶狀彈簧存儲(chǔ)的彈性能量，自主地發(fā)生帶狀彈簧的展開(kāi)。為了使帶狀彈簧的展開(kāi)在展開(kāi)階段是漸進(jìn)的、一致的和平坦的，展開(kāi)和重繞裝置可以進(jìn)一步包括聯(lián)接至轉(zhuǎn)子15的調(diào)節(jié)裝置45，例如在圖9b中描繪的。調(diào)節(jié)裝置45使得帶狀彈簧能夠在存儲(chǔ)位置上保持纏繞，并且調(diào)節(jié)帶狀彈簧10在展開(kāi)期間展開(kāi)的速度。調(diào)節(jié)裝置可以包括例如與減速齒輪相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)，并且可以進(jìn)一步包括將帶狀彈簧固定在存儲(chǔ)位置上的止動(dòng)裝置。優(yōu)選地，在無(wú)動(dòng)力時(shí)調(diào)節(jié)裝置45不能轉(zhuǎn)向另一邊，并且這使得可以使彈簧在存儲(chǔ)位置上保持繞緊。則施加至調(diào)節(jié)裝置45的動(dòng)力使得帶狀彈簧能夠被釋放，該彈簧然后自主地展開(kāi)，其展開(kāi)的速度受調(diào)節(jié)裝置45的控制。
[0051]可以在轉(zhuǎn)子15上以及在定子14上形成各種類型的錨定。在圖3e和圖3f中描繪的錨定點(diǎn)包括被稱為鉗口 18、19的兩個(gè)互補(bǔ)組件，其具有面向彼此定位的互補(bǔ)形狀的兩個(gè)內(nèi)表面，兩個(gè)鉗口 18、19的兩個(gè)互補(bǔ)內(nèi)表面構(gòu)成用于錨定帶狀彈簧10的表面。因此，帶狀彈簧10在U的第一分支11的端部16和U的第二分支的端部17處被裝入且困在兩個(gè)鉗口之間。在圖3e中，兩個(gè)帶狀彈簧錨定表面為平面形狀，這使得更易于纏繞和松開(kāi)帶狀彈簧10，但是當(dāng)帶狀彈簧在展開(kāi)位置上時(shí)，其同樣不能被裝入。在圖3f中，兩個(gè)帶狀彈簧錨定表面分別為凹的和凸的形狀，使得當(dāng)在展開(kāi)位置上時(shí)，帶狀彈簧能夠穩(wěn)固地裝入，但要求帶狀彈簧10的纏繞和松開(kāi)的半徑大于當(dāng)錨定表面是平面時(shí)所需要的。錨定類型的選擇依據(jù)帶狀彈簧剛性和想要的驅(qū)動(dòng)扭矩性能。
[0052]第一鉗口 19 (例如為凸的)當(dāng)該鉗口位于第一錨定點(diǎn)5的區(qū)域中時(shí)，固定至定子14，或者當(dāng)位于第二錨定點(diǎn)6的區(qū)域中時(shí)，固定至轉(zhuǎn)子15。第二鉗口 18 (例如為凹的)通過(guò)鉗夾4固定至第一鉗口 19。鉗夾固定在第二鉗口 18的外表面上，外表面可以如圖3e和圖3f中描繪的為平面的，或者如圖4d中描繪的具有一些其他形狀，例如凹的，在圖4d中滾輪21具有凹的外表面。
[0053]固定在轉(zhuǎn)子15上的第一分支11的端部16通常配備有第一錨定點(diǎn)5，第一錨定點(diǎn)5包括兩個(gè)互補(bǔ)鉗口 18、19，分別為凹的鉗口和凸的鉗口，就像在圖3f中描繪的錨定點(diǎn)，這是由于必須在該端部16處具有盡可能穩(wěn)固的錨定點(diǎn)并且在該端部16處對(duì)纏繞沒(méi)有約束。
[0054]有利地，展開(kāi)和重繞裝置可以包括引導(dǎo)帶狀彈簧10的裝置，以在展開(kāi)或重繞期間引導(dǎo)帶狀彈簧10的方向。在圖4a到圖4c中，引導(dǎo)帶狀彈簧的第二分支12的裝置固定在配件13上。如在圖4a到4d中描繪的，引導(dǎo)裝置可以包括例如兩個(gè)滾輪21、22，兩個(gè)滾輪
21、22具有兩個(gè)互補(bǔ)的表面，這些表面分別為凹的和凸的，面向彼此放置。為了減小滾輪和帶狀彈簧之間的摩擦，每個(gè)滾輪21、22可以是如圖4d中描繪的整體結(jié)構(gòu)，或者可以包括若干不同部件21a、21b、21c、22a、22b、22c (這些部件例如為圓柱的或者凸的或者凹的)，其顯示出關(guān)于同一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，如在圖4f中描繪的。帶狀彈簧因此在U的第二分支12處被裝入且困在兩個(gè)滾輪21、22之間。兩個(gè)滾輪還使得帶狀彈簧10能夠在展開(kāi)階段正確地繞緊在轉(zhuǎn)子15上，并且當(dāng)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)安裝在衛(wèi)星上時(shí)使得帶狀彈簧能夠在飛行中重繞。在圖4a到圖4c中描繪的特殊情況下，其中帶狀彈簧10由滾輪的系統(tǒng)引導(dǎo)，可以在轉(zhuǎn)子15處具有平面的錨定點(diǎn)，如圖3e和圖3f中描繪的。
[0055]為了減小在展開(kāi)和重繞階段滾輪和帶狀彈簧之間的摩擦，可以利用以圓弧形式的、彼此相對(duì)布置的兩組若干個(gè)滾輪25、26分別替換凸?jié)L輪22和凹滾輪21，從而形成彼此互補(bǔ)的凸形狀和凹形狀，這兩組滾輪能夠包括相同數(shù)目的滾輪(例如圖4e中描繪的三個(gè)滾輪)，或不同數(shù)目的滾輪。第一組滾輪25包括布置在第一圓弧上的若干徑向間隔的滾輪，第二組滾輪26包括布置在第二圓弧上的若干徑向間隔的滾輪，第一圓弧和第二圓弧是同軸的，第二組滾輪26的滾輪分別面向第一組滾輪25的滾輪定位。帶狀彈簧10因此在滾輪中的第一組25和第二組26之間裝入并被夾住。
[0056]在已在圖5a到圖5c中描繪的本發(fā)明的替代形式中，帶狀彈簧10的第一分支11的端部16和第二分支12的端部17固定在錨定點(diǎn)6上,錨定點(diǎn)6固定至轉(zhuǎn)子15,并且引導(dǎo)裝置包括安裝在配件13上的兩個(gè)第一滾輪21、22和兩個(gè)第二滾輪23、24。兩個(gè)第一滾輪21、22和兩個(gè)第二滾輪23、24相對(duì)于U的中軸20對(duì)稱放置在配件13上，并且包括兩個(gè)互補(bǔ)表面，分別是凹的和凸的，面向彼此安裝。帶狀彈簧10因此在U的第二分支12處的兩個(gè)第一滾輪21、22之間以及U的第一分支11處的兩個(gè)第二滾輪23、24之間裝入并被夾住。在這種情況下，在存儲(chǔ)位置上，帶狀彈簧10的兩個(gè)分支11、12 —起纏繞在轉(zhuǎn)子15上，并且在展開(kāi)期間，帶狀彈簧10的兩個(gè)分支11、12同時(shí)展開(kāi)。帶狀彈簧的兩個(gè)分支分別通過(guò)兩個(gè)第一滾輪21、22以及通過(guò)兩個(gè)第二滾輪23、24的引導(dǎo)同時(shí)圍繞轉(zhuǎn)子15松開(kāi)和纏繞，U的底部以及在U的底部和U的中軸之間的交叉點(diǎn)P因此總是保持沿著帶狀彈簧10定位在相同的點(diǎn)。
[0057]展開(kāi)和重繞裝置可以具有彎曲成兩部分的單個(gè)帶狀彈簧或者若干帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧彎曲成兩部分并且具有固定至同一個(gè)轉(zhuǎn)子15的第二端部以及或者固定至同一個(gè)定子或者固定至同一個(gè)轉(zhuǎn)子的第一端部。在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，如在圖6a和圖6b中描繪的，展開(kāi)和重繞裝置包括具有相反指向的展開(kāi)和重繞軸的兩個(gè)帶狀彈簧10a、10b，展開(kāi)和重繞軸例如可以平行于軸X或者相對(duì)于軸X產(chǎn)生角度A。兩個(gè)帶狀彈簧10a、10b可以固定在同一個(gè)配件13上，配件13固定至定子14并且固定至相同的轉(zhuǎn)子15，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，使得在展開(kāi)期間以及在展開(kāi)位置上形成U形結(jié)構(gòu)。因此，第一帶狀彈簧IOa包括通過(guò)第一固定的錨定點(diǎn)5a經(jīng)由配件13固定至定子14的第一端部16a，以及通過(guò)第二錨定點(diǎn)6a固定至轉(zhuǎn)子15的第二端部17a。第二帶狀彈簧IOb包括通過(guò)固定的第一錨定點(diǎn)5b固定至定子的第一端部16b,以及通過(guò)固定至轉(zhuǎn)子15的第二錨定點(diǎn)6b固定至轉(zhuǎn)在15的第二端部17b。在存儲(chǔ)位置上，兩個(gè)帶狀彈簧10a、10b —起纏繞在轉(zhuǎn)子15上，并且在展開(kāi)期間，兩個(gè)帶狀彈簧10a、10b在例如可以平行于軸X并且如圖6a中描繪的彼此間產(chǎn)生180°的角度的兩個(gè)方向上，或者如圖6b中描繪的在它們之間產(chǎn)生小于180°的角度A的兩個(gè)方向上、在轉(zhuǎn)子15的兩側(cè)上彼此相對(duì)地同時(shí)展開(kāi)。
[0058]在本發(fā)明的第三實(shí)施方案中，展開(kāi)和重繞裝置包括具有布置成星形的展開(kāi)和重繞軸的若干帶狀彈簧。例如，在圖7中，三個(gè)帶狀彈簧10c、10d、10f布置成星形，并且在它們之間產(chǎn)生大約120°的角度。三個(gè)帶狀彈簧10c、IOcUlOf具有例如固定至同一個(gè)定子14或者替代地固定至同一個(gè)轉(zhuǎn)子15的第一端部16，以及牢牢地固定至同一個(gè)轉(zhuǎn)子15的第二端部17，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，使得其在展開(kāi)期間以及在展開(kāi)位置上形成U形。在這種情況下，定子14例如可以具有三分支星形，三個(gè)帶狀彈簧的第一端部16分別固定至三個(gè)分支，并且轉(zhuǎn)子15例如可以具有包括至少三個(gè)面的多邊形形狀，三個(gè)帶狀彈簧的第二端部17分別固定至三個(gè)面。還可以生產(chǎn)包括多于三個(gè)布置成星形的帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞裝置。
[0059]當(dāng)待展開(kāi)的物體尺寸較小，例如像電路、電磁元件、天線或小平面表面，帶狀彈簧10能夠用于支撐待展開(kāi)的物體，物體直接固定在帶狀彈簧上。因此展開(kāi)的帶狀彈簧展開(kāi)了固定在它上面的物體。例如，當(dāng)需要展開(kāi)配備有諸如太陽(yáng)能電池的元件的大尺寸的平面表面時(shí)，可能需要將柔性膜片30 (旨在支撐待展開(kāi)的元件)固定在至少兩個(gè)帶狀彈簧上，以在作為一個(gè)整體的柔性結(jié)構(gòu)展開(kāi)時(shí)，增加其剛度。
[0060]在圖8a中描繪了用于展開(kāi)和重繞包括固定至柔性膜片的三個(gè)基本帶狀彈簧的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)41的裝置的一個(gè)實(shí)例的視圖。展開(kāi)和重繞裝置包括在分別在兩個(gè)維度上平行于軸X和軸Y的柔性膜片或柔性薄片30、三個(gè)帶狀彈簧31a、31b、31c、定子32、轉(zhuǎn)子33以及兩個(gè)配件34、35。柔性膜片30旨在支撐能夠被展開(kāi)的元件，例如太陽(yáng)能電池、用于反射無(wú)線電波的金屬化電池，或者用于制造例如隔熱屏或者其他裝置的絕緣元件。每個(gè)帶狀彈簧31a、31b、31c安裝為彎曲成兩部分，這三個(gè)帶狀彈簧固定至平行于彼此且平行于縱向的展開(kāi)和重繞軸X的柔性膜片30。例如，兩個(gè)帶狀彈簧可以安裝在柔性膜片的橫向邊緣上，并且第三帶狀彈簧可以沿著柔性膜片的中軸安裝。柔性膜片30可以利用正交于軸X并且分別固定至每個(gè)帶狀彈簧3la、3lb、3Ic的橫向壓條80、84、85來(lái)加強(qiáng)。圖8b和圖8c描繪了固定至包括若干橫向曲率半徑的帶狀彈簧的橫向壓條在橫截面上的兩個(gè)實(shí)例。橫向壓條80、84、85可以固定在固定點(diǎn)81、82、83處，固定點(diǎn)81、82、83例如位于帶狀彈簧的波紋103、104的波峰處。當(dāng)帶狀彈簧具有若干波紋時(shí)，固定點(diǎn)81、82、83可以位于如圖Sb中描繪的中間波紋104的波峰處，或者位于如圖8c中描繪的橫向波紋103的波峰處。在圖8c的情況下，帶狀彈簧的兩個(gè)橫向波紋103提供了兩個(gè)可能的固定點(diǎn)82、83以及將兩個(gè)不同的橫向壓條84、85固定至相同的帶狀彈簧的可能性。盡管包括若干橫向曲率半徑的帶狀彈簧是有利的，但是就考慮到橫向壓條的固定而言，當(dāng)然同樣可以將橫向壓條固定至具有單個(gè)曲率半徑的帶狀彈簧，例如在圖8d中的所描繪的，在圖8d中橫向壓條固定至布置為彼此平行的具有單個(gè)曲率半徑的兩個(gè)帶狀彈簧的凸面101的波峰。在展開(kāi)位置上，由于依據(jù)想要的應(yīng)用每個(gè)帶狀彈簧彎曲成U形，因此可以將帶狀彈簧固定至沿著整個(gè)帶狀彈簧的長(zhǎng)度的同一個(gè)柔性膜片，U的每個(gè)分支在帶狀彈簧彎曲之前固定至柔性膜片，或者可以將U的兩個(gè)分支固定至兩個(gè)不同的膜片，或者在應(yīng)用于例如太陽(yáng)能電池陣列的情況下，將帶狀彈簧的僅一個(gè)分支固定至柔性膜片。
[0061]優(yōu)選地，當(dāng)每個(gè)帶狀彈簧具有若干波紋時(shí)，每個(gè)帶狀彈簧經(jīng)由其凸面固定至柔性膜片，或者固定至波紋的波峰。帶狀彈簧可以利用任何固定手段(例如像壓焊、壓合、鉚接或裝訂)固定至柔性膜片。轉(zhuǎn)子33具有垂直于軸X的旋轉(zhuǎn)軸Y，并且包括分別安裝在兩個(gè)配件34、35上的兩個(gè)相對(duì)端部。如在圖8a的實(shí)施方案中描繪的，轉(zhuǎn)子33和定子32例如可以是圓柱形狀，并且定子32可以具有平行于轉(zhuǎn)子33的縱軸Y的縱軸，并且具有經(jīng)由固定的錨定點(diǎn)分別固定至兩個(gè)配件34、35的兩個(gè)相對(duì)端部。每個(gè)帶狀彈簧具有經(jīng)由錨定點(diǎn)36、37分別牢牢地固定在定子32和轉(zhuǎn)子33上的兩個(gè)16、17。在圖8a的實(shí)例中，轉(zhuǎn)子33和定子32在平行于展開(kāi)軸X的方向上彼此偏移稍微大于每個(gè)帶狀彈簧的曲率直徑的距離，以便使得帶狀彈簧能夠在展開(kāi)和重繞期間圍繞轉(zhuǎn)子33松開(kāi)和繞緊。
[0062]如結(jié)合圖8a描述的，展開(kāi)和重繞裝置可以包括單個(gè)的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)41，但同樣可以在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上相對(duì)安裝兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，并且可以同時(shí)展開(kāi)或重繞兩個(gè)結(jié)構(gòu)。在圖9a和圖％中，展開(kāi)和重繞裝置包括兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)41、42，每個(gè)包括固定至柔性膜片的三個(gè)基本帶狀彈簧，如結(jié)合圖8a描述的，兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)和在轉(zhuǎn)子33的每側(cè)上安裝一個(gè)的兩個(gè)相同的定子43、44共用單個(gè)轉(zhuǎn)子33。在圖9b中描述的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)還示出安裝在轉(zhuǎn)子33的一個(gè)端部處的展開(kāi)速度調(diào)節(jié)裝置45。在存儲(chǔ)位置上，兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)一起纏繞在轉(zhuǎn)子33上，并且調(diào)節(jié)裝置45是無(wú)動(dòng)力的，其使得兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)能夠保持一起纏繞在轉(zhuǎn)子33上。在圖9a和圖9b中，兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)軸彼此間產(chǎn)生180°的角度，但當(dāng)然可以在它們之間產(chǎn)生小于180°的角度A的兩個(gè)方向上放置兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)軸，如結(jié)合圖6b描述的。
[0063]圖1Oa到圖1Oe顯示根據(jù)圖3a到圖3d和圖8a的實(shí)施方案的柔性結(jié)構(gòu)的展開(kāi)動(dòng)態(tài)的一個(gè)實(shí)例，例如像太陽(yáng)能電池陣列。在該實(shí)例中，柔性結(jié)構(gòu)包括在平行于軸Χ、y的兩個(gè)維度上的膜片或柔性薄片30以及固定至柔性膜片30的三個(gè)帶狀彈簧31a、31b、31c。如在實(shí)施方案中描繪的，盡管這不是必要的，但為了保持柔性結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離支撐件50(例如像衛(wèi)星的平臺(tái))，柔性結(jié)構(gòu)可以經(jīng)由第一接合件54安裝在桅桿53的端部處，桅桿的底部經(jīng)由第二接合件55安裝在支撐件 上。為了增加桅桿的長(zhǎng)度，桅桿可以由首尾相連安裝并且通過(guò)中間接合件56彼此鉸接的若干臂57制成。為了定向柔性結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)桅桿圍繞柔性結(jié)構(gòu)的展開(kāi)軸X旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)58可以定位在桅桿53的底腳處，在第二接合件55之下。在圖1Oa中描繪的存儲(chǔ)位置上，桅桿53在支撐件50上折疊，并且柔性結(jié)構(gòu)圍繞轉(zhuǎn)子纏繞，兩個(gè)配件34、35通過(guò)固定件51、52固定至支撐件50。從如圖1Ob和圖1Oc中描繪的存儲(chǔ)位置開(kāi)始，通過(guò)釋放固定件51、52，桅桿自主地展開(kāi)。如圖1Od和圖1Oe中描繪的，當(dāng)桅桿展開(kāi)時(shí)，施加至調(diào)節(jié)裝置45的動(dòng)力使得纏繞在轉(zhuǎn)子33上的柔性膜片能夠展開(kāi)(其是自主發(fā)生的)，膜片圍繞軸Y松開(kāi)的速度由固定至轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)裝置45控制。
[0064]同樣可以想到的是，在展開(kāi)桅桿53之前展開(kāi)柔性結(jié)構(gòu)，同時(shí)該桅桿仍然通過(guò)固定件51和52固定至支撐件50。
[0065]圖1la到圖1lg顯示根據(jù)圖6、圖9a、圖9b的實(shí)施方案的在相同的轉(zhuǎn)子33上相對(duì)安裝的兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)41、42的展開(kāi)動(dòng)態(tài)的一個(gè)實(shí)例，例如像兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列。在該實(shí)例中，每個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)包括在平行于軸X、Y的兩個(gè)維度上的柔性膜片30，以及固定至柔性膜片的三個(gè)帶狀彈簧31a、31b、31c。如在實(shí)施方案中描繪的，盡管不是必要的，但為了保持兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離支撐件50 (例如像衛(wèi)星的主體)，兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)經(jīng)由第一接合件54安裝在桅桿53的端部處，桅桿的底部經(jīng)由第二接合件55安裝在支撐件上。在如圖1la中描繪的存儲(chǔ)位置上，桅桿向下折疊在支撐件50上，并且兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)一起纏繞在轉(zhuǎn)子33上，兩個(gè)配件34、35通過(guò)固定件51、52固定至支撐件50。從存儲(chǔ)位置開(kāi)始，如圖1lb和圖1lc中描繪的，通過(guò)釋放固定件51、52，桅桿自主地展開(kāi)。當(dāng)桅桿展開(kāi)時(shí)，如在圖1ld到圖1lg中描繪的，兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子33的每一側(cè)上同時(shí)自主地展開(kāi)。施加至調(diào)節(jié)裝置45的動(dòng)力使得纏繞在轉(zhuǎn)子33上的柔性膜片能夠展開(kāi)，膜片圍繞軸Y松開(kāi)的速度由固定至轉(zhuǎn)子的調(diào)節(jié)裝置45控制。
[0066]圖12a到圖12c顯示根據(jù)本發(fā)明的安裝在衛(wèi)星I的平臺(tái)上的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)(例如太陽(yáng)能電池陣列翼)的各種構(gòu)造的實(shí)例。在圖12a中，包括衛(wèi)星I和太陽(yáng)能電池陣列的翼2的裝配件安裝在發(fā)射臺(tái)的整流罩3中，太陽(yáng)能電池陣列的翼2處于存儲(chǔ)位置上。圖12b示出了太陽(yáng)能電池陣列的兩個(gè)翼2通過(guò)桅桿53在衛(wèi)星I的兩側(cè)上對(duì)稱展開(kāi)的構(gòu)造，太陽(yáng)能電池陣列翼的展開(kāi)軸X平行于桅桿。圖12c顯示固定于在同一個(gè)轉(zhuǎn)子33上相對(duì)安裝的兩個(gè)可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的成對(duì)的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列翼2，這兩對(duì)經(jīng)由各自的桅桿53、53’在衛(wèi)星I的兩側(cè)上對(duì)稱展開(kāi)。
[0067]圖13a和圖13b顯示包括兩對(duì)經(jīng)由各自的桅桿53，53’在衛(wèi)星I的兩側(cè)上安裝的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b、2c、2d的兩個(gè)對(duì)的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的實(shí)例，太陽(yáng)能電池陣列半翼的展開(kāi)軸X垂直于桅桿。每對(duì)的半翼2a、2b、2c、2d背靠背地安裝在兩個(gè)不同的各自的轉(zhuǎn)子33a、33b、33c、33d上。因此，每個(gè)半翼是具有它自己專用的展開(kāi)和重繞裝置(在各個(gè)圖3a到圖3d、圖4a到圖4f、圖5a到圖5c或者在圖8a中描繪)的獨(dú)立柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)。在圖13a中，包括衛(wèi)星I和兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b、2c、2d的裝配件安裝在發(fā)射臺(tái)的整流罩3中，兩個(gè)半翼處于存儲(chǔ)位置上。在圖13b中，成對(duì)的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b、2c、2d在展開(kāi)位置上。同一對(duì)的兩個(gè)半翼平行于軸X但在一個(gè)方向的兩個(gè)相反指向上展開(kāi)。
[0068]圖13c和圖13d顯示包括兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)和重繞的一個(gè)實(shí)例在沿著展開(kāi)軸X的縱剖面上的兩個(gè)視圖，兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b背靠背地安裝在可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的中平面60的兩側(cè)上，中平面60垂直于展開(kāi)和重繞軸X。圖13c示出了在存儲(chǔ)位置上的兩個(gè)半翼2a、2b。在圖13d中，兩個(gè)半翼2b中的其中一個(gè)處于展開(kāi)的過(guò)程中，而另一個(gè)半翼2a保持在存儲(chǔ)位置上。兩個(gè)半翼2a、2b，每個(gè)包括至少一個(gè)如結(jié)合圖6描述的安裝為彎曲成兩部分的帶狀彈簧，但兩個(gè)半翼的兩個(gè)各自的帶狀彈簧61a、61b分別纏繞在兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)子62a、62b上，轉(zhuǎn)子62a、62b對(duì)稱布置在中平面60的兩側(cè)上。兩個(gè)轉(zhuǎn)子62a、62b具有各自的旋轉(zhuǎn)軸63a、63b，旋轉(zhuǎn)軸63a、63b互相平行并且由連接至固定的定子65的同一個(gè)配件64支撐。由于每個(gè)半翼安裝在它自己專用的轉(zhuǎn)子上，因此每個(gè)半翼具有它自己專用的展開(kāi)和重繞裝置。同一對(duì)的每個(gè)半翼的展開(kāi)能夠由與每個(gè)轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)不同的調(diào)節(jié)裝置控制，并且因此每個(gè)半翼的展開(kāi)與其他半翼的展開(kāi)無(wú)關(guān)，使得衛(wèi)星能夠由太陽(yáng)風(fēng)操縱。
[0069]可展開(kāi)結(jié)構(gòu)可以完全展開(kāi)或部分展開(kāi)。在柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)包括兩對(duì)安裝在衛(wèi)星I的兩側(cè)上的兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列半翼2a、2b、2c、2d的圖13a到圖13d的實(shí)施方案的情況下，半翼的展開(kāi)能夠獨(dú)立于其他半翼的展開(kāi)而受控，并且可以通過(guò)在飛行中部分或完全重繞一個(gè)或多個(gè)半翼來(lái)改變太陽(yáng)能電池陣列的翼的幾何結(jié)構(gòu)。之后其使得能夠用于操縱以及使得在衛(wèi)星的路徑上的偏差能夠得到補(bǔ)償，從而利用在改變的幾何結(jié)構(gòu)的翼上的太陽(yáng)能電池翼的力。
[0070]在太陽(yáng)能電池陣列翼的情況下，在展開(kāi)位置上，太陽(yáng)能電池全部位于翼的同一個(gè)單個(gè)面上，而在展開(kāi)過(guò)程中，可以獲得位于例如在圖14b中描繪的翼的兩個(gè)面上的太陽(yáng)能電池。在圖14a中，太陽(yáng)能電池陣列翼在存儲(chǔ)位置上。在圖14b中，太陽(yáng)能電池陣列翼在部分展開(kāi)位置上，并且太陽(yáng)能電池70分別分布在太陽(yáng)能電池陣列翼的前和后兩個(gè)外表面71、72上。在該構(gòu)造中，太陽(yáng)能電池陣列翼的兩個(gè)外表面71、72是活動(dòng)的。太陽(yáng)能電池陣列翼的部分展開(kāi)在將衛(wèi)星從太空中的區(qū)域(在此區(qū)域中衛(wèi)星從發(fā)射臺(tái)的整流罩噴射)傳送到圍繞地球的既定軌道階段是特別有利的，這是由于在該傳送階段，太陽(yáng)能電池陣列的翼相對(duì)于太陽(yáng)的定向不是最優(yōu)化的并且能夠改變。此外，可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的部分展開(kāi)可以在桅桿展開(kāi)前進(jìn)行，因此使得衛(wèi)星能夠吸收多于其在桅桿展開(kāi)時(shí)能夠吸收的機(jī)械負(fù)荷。
[0071]在圖14c和圖15a中，太陽(yáng)能電池陣列翼完全展開(kāi)并且太陽(yáng)能電池70全部位于太陽(yáng)能電池陣列的前外表面72上。在圖15b中，包括兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列翼的可展開(kāi)結(jié)構(gòu)安裝在衛(wèi)星I上。兩個(gè)太陽(yáng)能電池陣列翼完全展開(kāi)并且太陽(yáng)能電池70全部位于太陽(yáng)能電池陣列的每個(gè)翼的前外表面72上。
[0072]在另一個(gè)類型的應(yīng)用中，例如在圖16中描繪的，同樣可以將不同的物體固定至同一個(gè)翼的兩個(gè)后外表面71和前外表面72。在這樣的例子中，配備有第一物體的第一柔性膜片固定至彎曲成U的帶狀彈簧的第一分支，并且配備有不同于第一物體的第二物體的第二柔性膜片固定至帶狀彈簧的第二分支上。例如，在集中式太陽(yáng)能電池陣列的情況下，第一柔性膜片可以配備有太陽(yáng)能電池70，并且第二柔性膜片可以是透明的且配備有能夠聚焦光的光學(xué)元件73，例如像合聚透鏡，能夠聚焦光的光學(xué)元件面向太陽(yáng)能電池布置。因此，位于朝向太陽(yáng)的翼的面上的合聚透鏡73使得太陽(yáng)光線74能夠集中在太陽(yáng)能電池70上。
[0073]盡管已結(jié)合一些特定實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但很明顯的是，其不以任何方式受限，并且其包括了描述的手段的所有技術(shù)等效及落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的技術(shù)等效的結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，包括至少一個(gè)具有平行于軸X的展開(kāi)和重繞軸的帶狀彈簧和能夠圍繞垂直于軸X的軸Y旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述帶狀彈簧能夠從其纏繞在所述轉(zhuǎn)子上的狀態(tài)自主地轉(zhuǎn)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)，所述帶狀彈簧安裝為彎曲成具有兩個(gè)分支的U形，其中所述帶狀彈簧包括牢牢地固定至第一錨定點(diǎn)的第一分支的第一端部，以及牢牢地固定至第二錨定點(diǎn)的第二分支的第二端部，所述第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子，所述帶狀彈簧的第一分支的第一端部安裝在所述第一錨定點(diǎn)的兩個(gè)鉗口之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，其中所述第二錨定點(diǎn)包括面向彼此安裝的互補(bǔ)形狀的兩個(gè)鉗口，所述帶狀彈簧的第二分支的第二端部安裝在所述第二錨定點(diǎn)的兩個(gè)鉗口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，進(jìn)一步包括至少兩個(gè)在固定的配件上面向彼此安裝的滾輪，所述配件支撐所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸，固定至所述轉(zhuǎn)子的所述帶狀彈簧的第二分支在兩個(gè)滾輪之間裝入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，進(jìn)一步包括聯(lián)接至所述轉(zhuǎn)子的展開(kāi)速度調(diào)節(jié)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)二維XY柔性膜片，所述帶狀彈簧固定至平行于所述帶狀彈簧的展開(kāi)和重繞軸X的所述柔性膜片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，包括至少兩個(gè)在所述柔性膜片上平行于彼此且平行于軸X固定的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，每個(gè)帶狀彈簧的所述第一端部牢牢地固定至所述第一錨定點(diǎn)，并且每個(gè)帶狀彈簧的所述第二端部牢牢地固定至所述第二錨定點(diǎn)，所述第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，其中所述柔性膜片包括正交于軸X的橫向壓條，所述橫向壓條分別固定至每個(gè)帶狀彈簧。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定的定子，并且其中所述第一錨定點(diǎn)固定至所述定子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，其中所述第一錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子，并且其中所述展開(kāi)和重繞裝置包括在支撐所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的固定的配件上面向彼此安裝的兩個(gè)第一滾輪，以及在所述配件上面向彼此安裝的兩個(gè)第二滾輪，所述帶狀彈簧的第二分支在所述兩個(gè)第一滾輪之間裝入，所述帶狀彈簧的第一分支在所述兩個(gè)第二滾輪之間裝入。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，包括至少兩個(gè)在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上相對(duì)安裝的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲成兩部分，并且包括分別通過(guò)第一錨定點(diǎn)固定至同一個(gè)定子和通過(guò)第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端部。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，包括至少三個(gè)在同一個(gè)轉(zhuǎn)子上安裝成星形的帶狀彈簧，每個(gè)帶狀彈簧安裝為彎曲為兩部分，并且包括分別通過(guò)第一錨定點(diǎn)固定至同一個(gè)定子和通過(guò)第二錨定點(diǎn)固定至所述轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端部。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，包括至少兩個(gè)平行于軸Y的定子，所述兩個(gè)定子安裝在所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)上，并且兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)在所述轉(zhuǎn)子上相對(duì)安裝，每個(gè)柔性結(jié)構(gòu)包括二維XY柔 性膜片以及至少一個(gè)彎曲成兩部分的固定至柔性膜片的帶狀彈簧，所述帶狀彈簧包括牢牢地固定至兩個(gè)定子的其中一個(gè)的第一端部和固定至所述轉(zhuǎn)子的第二端部。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置，其中所述帶狀彈簧是成波狀的薄片。
14.一種柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)所述的用于展開(kāi)和重繞柔性結(jié)構(gòu)的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括能夠展開(kāi)的鉸接桅桿。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，其中所述鉸接桅桿能夠經(jīng)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)固定至衛(wèi)星的平臺(tái)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)在可展開(kāi)結(jié)構(gòu)的中平面的兩側(cè)上背靠背地安裝的太陽(yáng)能電池陣列半翼，所述中平面垂直于兩個(gè)半翼的展開(kāi)和重繞軸X，并且兩個(gè)獨(dú)立的展開(kāi)和重繞裝置分別專用于所述兩個(gè)半翼，兩個(gè)展開(kāi)和重繞裝置包括兩個(gè)各自的轉(zhuǎn)子，并且兩個(gè)轉(zhuǎn)子具有互相平行的各自的旋轉(zhuǎn)軸。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，包括固定至彎曲成兩部分的帶狀彈簧的第一分支的第一柔性膜片以及固定至所述彎曲成兩部分的帶狀彈簧的第二分支的第二柔性膜片，所述第一柔性膜片支撐第一物體，并且所述第二柔性膜片支撐不同于所述第一物體的第二物體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)，其中所述第一物體是太陽(yáng)能電池，并且所述第二物體是集中光的透鏡，并且其中所述第二柔性膜片對(duì)于光的射線是透明的。
20.一種 衛(wèi)星，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求14所述的柔性可展開(kāi)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B64G1/66GK103847983SQ201310641789
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】Y·博達(dá)斯, S·韋贊, B·布朗熱, F·吉諾 申請(qǐng)人:泰勒斯公司, 國(guó)家空間研究中心