本實用新型涉及飛行器機載硬件技術領域，特別涉及一種應用于平流層飛行器能源系統(tǒng)中的太陽能電池板收放及姿態(tài)調節(jié)裝置。

背景技術：

平流層飛行器具有長期駐留在臨近空間（高空20-30km）的需求，推進系統(tǒng)均采用電推進方式，由于常規(guī)的蓄電池的蓄電能力有所局限，使得太陽能電池板在高空中應用的優(yōu)勢得以發(fā)揮。高空飛行器的太陽能電池板一般安裝在飛行器表面，或者由可伸展的機械機構實現(xiàn)折疊收放。但平流層飛行器因其自身外形的特殊性使得其對太陽能電池板的安裝和調節(jié)具有自身的特殊方式。這是本申請需要著重改善的地方。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種對太陽能電池板實時收放的太陽能電池板收放及姿態(tài)調節(jié)裝置。

為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種太陽能電池板收放及姿態(tài)調節(jié)裝置，所述太陽能電池板四角的懸掛繩索與收放組件連接，每個收放組件包括：

輸出轉速和轉矩的升降電機，升降電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與傳動組件的輸入軸連接；

動力傳動的傳動組件，將升降電機輸出轉速和轉矩傳遞到卷筒，驅動卷筒的轉動帶動繩索的收放運動；

控制升降電機的控制器，控制器控制升降電機以設定的速度輸出設定的圈數(shù)；

監(jiān)測繩索收放長度與速度的收放信號采集組件；

使繩索均勻排布的導繩組件；

給傳動組件、導繩組件提供支撐與固定的支撐蓋；

每個收放組件獨立控制繩索的長度，調節(jié)太陽能電池板的收放和迎光姿態(tài)。

所述收放信號采集組件包括旋轉變壓器，旋轉變壓器采集輸出軸的轉動圈數(shù)換算出繩索的收放長度。

所述旋轉變壓器包括轉子和定子，轉子安裝在中心軸上，定子安裝在支撐座上，旋轉變壓器通過信號線將電信號傳遞給收放信號采集組件，得到當前的收放狀態(tài)。

所述傳動組件包括蝸輪蝸桿回轉軸承、嚙合法蘭盤、卷筒和中心軸，所述蝸輪蝸桿回轉軸承定子通過螺釘安裝在支撐蓋上，轉子上安裝有第一嚙合法蘭盤，第一嚙合法蘭盤與第二嚙合法蘭盤嚙合傳動，第二嚙合法蘭盤安裝在卷筒端面，卷筒安裝于中心軸上，中心軸與卷筒是鍵連接。

升降電機安裝在蝸輪蝸桿端面。蝸輪蝸桿回轉軸承的主要作用是吸收升降電機輸出的轉矩，并將動力向下傳輸，另外也起到減速器的作用。

第一嚙合法蘭盤的主要作用是吸收蝸輪轉矩，并將動力傳遞給卷筒，第二嚙合法蘭盤起到消除傳動組件間不同心的問題。

所述卷筒上設有固定節(jié)距的螺旋線繩槽，繩槽深度根據(jù)所用纖維繩的直徑設定，卷筒一端安裝第二嚙合法蘭盤，另一端安裝擋繩盤。卷筒是通過自身的轉動實現(xiàn)繩索的收放，卷筒上具有均勻分布的繩槽，能使繩索均勻排布在繩槽內。

所述導繩組件包括鏈輪組件、往復絲桿、支撐光軸和導繩滑塊。導繩組件的作用是使繩索沿著卷筒方向運動，從而繩索與卷筒軸心保持固定的夾角，實現(xiàn)更好地均勻分布在卷筒上。

所述鏈輪組件包括大鏈輪和小鏈輪，大鏈輪通過鍵連接安裝在中心軸上，小鏈輪安裝在往復絲桿上。所述鏈輪組件的主要作用是使往復絲桿與中心軸運動同步，將大鏈輪安裝在中心軸上，小鏈輪安裝在往復絲桿上，通過鏈條實現(xiàn)傳動。

往復絲桿上具有雙向固定節(jié)距的螺旋槽，導繩滑塊在往復絲桿上面做往復運動。往復絲桿通過自身的轉動使導繩滑塊在支撐光軸上實現(xiàn)往復運動。

所述導繩滑塊內安裝有撥動齒，撥動齒與往復絲桿嚙合，導繩滑塊內部安裝有兩個直線軸承，將導繩滑塊安裝在支撐光軸上。導繩滑塊的主要作用是撥動繩索沿著卷筒軸向往復運動。

光軸安裝在左右兩側的支撐蓋上。

所述支撐蓋通過三根支撐軸相連接，中心軸通過軸承安裝于左右支撐蓋上。

所述支撐蓋的材料為航空鋁合金LY12CZ。

所述繩索為一種纖維材質的等截面繩索，截面為圓形。

本實用新型的優(yōu)越功效在于：

1）本實用新型傳動組件的蝸輪蝸桿回轉軸承的結構，極大提高承載性能和機械效率；

2）本實用新型升降電機驅動收放裝置的傳動組件，配合使用了旋轉變壓器采集輸出軸的轉動圈數(shù)以換算出繩索的收放長度，具有靈活的可監(jiān)控性；

3）不僅能實現(xiàn)太陽能電池板的回收和下方，還能根據(jù)不同時刻太陽能光照在不同方向上的強弱實現(xiàn)太陽能電池板姿態(tài)的實時調節(jié)，與一般的收放裝置相比，具有較高的可靠性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型收放組件的前側軸視圖；

圖3為本實用新型收放組件的后側軸視圖；

圖中標號說明

1—太陽能電池板； 2—繩索；

3—收放組件；

311-中心軸； 312—左支撐蓋；

313—支撐軸； 314—右支撐蓋；

315—卷筒法蘭盤； 316—卷筒；

317—升降電機；

321—小鏈輪； 322—大鏈輪；

323—第二嚙合法蘭盤； 324—支撐座；

325—蝸輪蝸桿回轉軸承； 326—第一嚙合法蘭盤；

327—往復絲桿； 328—支撐光軸；

329—導繩滑塊。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

下面結合附圖詳細說明本實用新型的實施例。

圖1示出了本實用新型實施例的整體結構圖。如圖1所示，本實用新型提供了一種太陽能電池板收放及姿態(tài)調節(jié)裝置，所述太陽能電池板1四角的懸掛繩索2與收放組件3連接，每個收放組件3包括：

輸出轉速和轉矩的升降電機317，升降電機317的輸出軸通過聯(lián)軸器與傳動組件的輸入軸連接；

動力傳動的傳動組件，將升降電機317輸出轉速和轉矩傳遞到卷筒316，驅動卷筒316的轉動帶動繩索2的收放運動；卷筒316速度較電機輸出軸減小，但輸出轉矩提升。

控制升降電機的控制器，控制器控制升降電機317以設定的速度輸出設定的圈數(shù)；

監(jiān)測繩索收放長度與速度的收放信號采集組件；

使繩索均勻排布的導繩組件；

給傳動組件、導繩組件提供支撐與固定的左支撐蓋312和右支撐蓋314；

每個收放組件3獨立控制繩索2的長度，調節(jié)太陽能電池板1的收放和迎光姿態(tài)。

所述收放信號采集組件包括旋轉變壓器，旋轉變壓器采集輸出軸的轉動圈數(shù)換算出繩索2的收放長度。在中心軸311一端安裝有旋轉變壓器JS-10，為位置傳感器，通過該旋變可以將電信號傳遞給控制器并得出任意時刻中心軸311旋轉的圈數(shù)與轉速。

所述旋轉變壓器包括轉子和定子，轉子安裝在中心軸311上，定子安裝在右支撐座314上，旋轉變壓器通過信號線將電信號傳遞給收放信號采集組件，得到當前的收放狀態(tài)。

所述傳動組件包括蝸輪蝸桿回轉軸承325、第一嚙合法蘭盤326和第二嚙合法蘭盤323、卷筒316和中心軸311，所述蝸輪蝸桿回轉軸承325定子通過螺釘安裝在右支撐蓋314上，轉子上安裝有第一嚙合法蘭盤326，第一嚙合法蘭盤326與第二嚙合法蘭盤323嚙合傳動，第二嚙合法蘭盤323安裝在卷筒316端面，卷筒316安裝于中心軸311上，中心軸311與卷筒316是鍵連接。

升降電機317安裝在蝸輪蝸桿端面。蝸輪蝸桿回轉軸承325的主要作用是吸收升降電機317輸出的轉矩，并將動力向下傳輸，另外也起到減速器的作用。

第一嚙合法蘭盤326的主要作用是吸收蝸輪轉矩，并將動力傳遞給卷筒316，第二嚙合法蘭盤323起到消除傳動組件間不同心的問題。

所述卷筒316上設有固定節(jié)距的螺旋線繩槽，繩槽深度根據(jù)所用纖維繩的直徑設定，卷筒316一端安裝第二嚙合法蘭盤323，另一端安裝擋繩盤。卷筒316是通過自身的轉動實現(xiàn)2的收放，卷筒316上具有均勻分布的繩槽，能使繩索2均勻排布在繩槽內。

所述導繩組件包括鏈輪組件、往復絲桿327、支撐光軸328和導繩滑塊329。導繩組件的作用是使繩索2沿著卷筒316方向運動，從而繩索2與卷筒316軸心保持固定的夾角，實現(xiàn)更好地均勻分布在卷筒316上。

所述鏈輪組件包括大322和小鏈輪321，大鏈輪322通過鍵連接安裝在中心軸311上，小鏈輪321安裝在往復絲桿327上。所述鏈輪組件的主要作用是使往復絲桿327與中心軸311運動同步，將大鏈輪322安裝在中心軸311上，小鏈輪321安裝在往復絲桿327上，通過鏈條實現(xiàn)傳動。

往復絲桿327上具有雙向固定節(jié)距的螺旋槽，導繩滑塊329在往復絲桿327上面做往復運動。往復絲桿327通過自身的轉動使導繩滑塊329在支撐光軸328上實現(xiàn)往復運動。

所述導繩滑塊329內安裝有撥動齒，撥動齒與往復絲桿327嚙合，導繩滑塊329內部安裝有兩個直線軸承，將導繩滑塊329安裝在支撐光軸328上。導繩滑塊329的主要作用是撥動繩索2沿著卷筒326軸向往復運動。導繩滑塊329撥動繩索2沿著卷筒316軸向來回運動，始終使繩索2與卷筒316軸向保持固定夾角

支撐光軸328安裝在左支撐蓋312和右支撐蓋314上。

所述導繩組件實現(xiàn)導繩滑塊329與卷筒316運動同步，通過對鏈輪組件的設計，可以實現(xiàn)卷筒316旋轉一圈，即繩索2纏繞或放出一圈時，導繩滑塊329向前或向后運動一個卷筒繩槽節(jié)距。

所述左支撐蓋312和右支撐蓋314通過三根支撐軸313相連接，中心軸311通過軸承安裝于左支撐蓋312和右支撐蓋314上。左支撐蓋312和右支撐蓋314上設有安裝孔，便于將整個收放組件安裝在飛行器艙內。

所述左支撐蓋312和右支撐蓋314的材料為航空鋁合金LY12CZ。

所述繩索2為一種纖維材質的等截面繩索，截面為圓形。

本實用新型太陽電池板1外形為一矩形平板，重量為300kg，通過四根纖維繩索懸掛在飛行器下方，繩索收放長度為0～80 m。通過收放組件對四根繩索的長度控制，實現(xiàn)對太陽能電池板的下方、回收、迎光姿態(tài)的調節(jié)。

本實用新型收放組件的動力傳動方案是：升降電機317啟動，電機輸出軸輸出可調的轉速，減速器上有安裝孔，因而升降電機317被安裝在支撐座324上，額定功率可以為1.5kW；電機輸出軸通過聯(lián)軸器與蝸輪蝸桿回轉軸承325連接，支撐座324也通過螺釘安裝在蝸輪蝸桿回轉軸承325上.蝸輪蝸桿回轉軸承325減速比可以為73:1，傳動效率可以為60%，其定子安裝在右支撐蓋314上，因而實現(xiàn)電機輸出軸帶動蝸輪蝸桿回轉軸承325中轉子的運動；第一嚙合法蘭盤326通過螺釘安裝在蝸輪蝸桿回轉軸承325的轉子上，第二嚙合法蘭盤323通過螺釘安裝在卷筒316上。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)先實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。