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大赛作品详情

作品名称:“神恩号”充气可展式太阳能帆板折展机构的折叠展开设计
学校名称:南昌理工学院
参赛队伍:南理队
参赛学生:陈宇涵 彭煜旸 徐毅  
指导老师:姜艳青 郭宗帅  

详细说明

“神恩号”彗星一体深空探测器系统是我们在天体物理学和深空探测技术理论与应用研究中提出的一种全新的平合探索模式。

开发背景:随着载人航天等航空航天事业的发展,太阳能帆板的研究必然围绕着高功率、低成本、轻量化、长寿命、高可靠性等性能的提高而推进。因此,提高太阳能帆板折展机构的折叠展开性能成为研究工作的重点之一。

结构说明:充气可展式太阳能帆板的主要部件有“充气系统、充气管、帆板”。当深空探测器工作时,充气系统将气体通过充气管冲入由薄膜制作的帆板中,光敏材料制作的薄膜帆板机构受到紫外线的照射发生硬化从而提供支撑太阳能帆的力。

太阳能帆板参数评价计算:

本设计采用现代太阳能薄膜电池,比重为 3.54 kg/m2 ,在地球电池中对应的单位面积和单位质量比功率为 544 W/m2 和 160 W/kg .因此,77000 W 的功耗对应于表面积:142平方米

太阳能帆板的布局可以由两个机翼组成,每个机翼面板尺寸为9*×8.01 m。

充气可展式太阳能帆板由柔性薄膜材料制成,薄膜材料中安置了充气管,通过向其中充气来支撑太阳能帆板的展开运动。充气可展式太阳能帆板机构使用光敏材料制成,其对紫外线有特殊反映,在太阳紫外线照射下发生硬化从而提供可以支撑太阳能板的力。由于是薄膜材料,因此可折叠成较小体积,质量也轻,而且可回收重复使用,拥有较强的实用性。

 

根据神恩号太阳能板的需求,我们团队设计了一下的方案:

充气可展式太阳能帆板布局如图所示,图中对零部件进行了 1-5 编号,编号 1 处为上支持板,编号 2 为帆板,编号 3 为下支持板,编号4 为连接气管的充气系统,编号 5 为充气管。图中所示的充气式太阳能帆板,可以清晰地看到结构中间的一条主充气管和三条侧充气管,并且整体展开面积很大。 可以有效的满足神恩号的用电需求。

 

 

充气太阳能板的优势在于它占用的空间小,只需要其他类型的太阳能板的三分之一 的空间就可将其装在探测器上。且重量轻,能有效降低火箭的燃料消耗和减少探测器的动能损失。

相较于其他类型的太阳能帆板,这款产品由于是薄膜材料制成,因此可折叠成较小体积,质量也轻,而且充气可展式太阳能帆板折展机构的折叠展开设计能够满足机构简单、制作成本低、方便控制和折展比较大等优势,提高探测器太阳能帆板的工作效率。

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