用于航天器的收放式薄膜型太阳能聚集器 本发明的技术领域
本发明通常涉及太阳能聚集器，更具体地说涉及航天器上使用的带薄膜反射器板的低功率太阳能聚集器。本发明的现有技术
大多数卫星在太空中是通过将太阳能电池板(平面型光电池板)暴露在阳光下产生电力的。提高来自太阳能电池板的功率的途经之一是使用反射器把额外的阳光引导到太阳能电池板上。例如，使照射在太阳能电池板上的阳光数量倍增将导致该太阳能电池板的功率输出大约增加一倍。(这种功率增量总是小于与入射阳光的增量成正比的增量，因为增加的阳光将升高电池的温度，这将依次降低它们地效率)。有效性的度量是比功率的增加，即增大的太阳电池阵列的输出功率除以太阳能电池板加反射器的质量。这个比值本质上应当大于未增大的太阳能电池板的功率除以其本身的质量。所以，显而易见的是附加反射器的质量应当是极轻的。
航天器上使用的太阳能聚集器可以依据它们的聚集率(即采集阳光的面积与被阳光集中照射的光电池的面积之比)分成三类。第一类，在高度聚集阳光的系统(其聚集率大约为50∶1或更高)中使用的抛物面反射器。第二类，用于中等聚集系统的菲涅耳透镜(其聚集率在10∶1至25∶1范围内)，第三类即在这项发明中介绍的低功率槽型聚集器，其聚集率小于3∶1。由于产生热量，前两种类型需要为光电池提供特殊的冷却系统。
在正常操作时，太阳能电池板在发射期间能够折叠起来装在航天器的侧面，以便把航天器的体积减至最小和防止脆弱的太阳能电池板承受发射载荷和振动。一旦入轨，这些太阳能电池板和反射器将象第三种情况那样被展开，形成槽型配置。
此外，为了在整个太阳能电池板上提供均匀的阳光分布，反射器必须是平坦的，因为任何凹凸不平都将降低太阳能电池板的输出功率。在现有技术中，平整性是借助使用刚性反射器实现的，这导致系统质量过大。再者，在配置槽型反射器的情况下，现有技术受到限制，其中刚性反射器的宽度被局限于至多与太阳能电池板的宽度相同，因为刚性的反射器板在发射期间必须对着光电池板折叠。这限制聚集率。此外，太阳能电池板在进入其最终轨道之后如果反射器板覆盖着收舱的太阳能电池板的外侧，它在展开之前将不能产生电力。较高的聚光效果是通过具有双重折叠的刚性反射器实现的，但是这将增加该系统的质量和复杂性。本发明的概述
这项发明的目标是提供一种太阳能聚集器设计，该设计能够创造一种可缩进装舱的平面阳光反射器。
这项发明的另一个目标是提供一种太阳能聚集器，这种太阳能聚集器的反射器板为了发射可以被收回，但不会使太阳能电池板变成无效的，而且其重量比常规的槽型反射器系统轻。
这些和其它目标是通过使用涂覆有铝或银的薄塑料材料制成太阳能聚集器的柔软的反射器板实现的，该柔软的反射器板借助在其四个边缘周围的链状吊索系统被绷紧，以便形成适合在光电池板上形成均匀的阳光分布的平整的反射器，两块反射器板沿着太阳能电池板的长边翘起配置成槽型，以便把反射的阳光引导到太阳能电池板上，以致来自反射器板最外侧边缘的光线将落到太阳能电池板相对边的边缘上。
柔软的反射器板在发射期间通过把反射器卷到吊杆上或者通过把这些反射器本身卷起夹在吊杆之间被收藏起来。为了发射，吊杆和被卷起的反射器板靠着太阳能电池板的长边收藏。在发射后，首先把吊杆展开相对太阳能电池板形成某个角度，然后滑轮和吊索系统使这些吊杆彼此保持平行，以便在反射器板随着太阳能电池板逐段延伸到平面位置被展开时，维持反射器板吊索上的张力。附图简要说明
图1展示全面展开的薄膜型太阳能聚集器。
图2a展示聚集率(D/S)对反射器长度比(L/S)的关系曲线。
图2b展示聚集率(D/S)对反射器角度(°)的关系曲线。
图2c展示用于计算反射器长度比和反射器角度的尺寸符号系统。
图3展示被部分展开的薄膜型太阳能聚集器。 本发明的详细叙述
航天器上使用的收放式薄膜型太阳能聚集器10(如图1所示)是一种低功率聚能器。其构型是槽型的，它包括由众多光电池(未示出)组成的矩形的太阳能电池板12和柔软的平面反射器板14，反射器板14沿着太阳能电池板12的长边翘起，以便把反射的阳光引导到太阳能电池板12上，使来自反射器板14最外侧边缘的光(射)线落到太阳能电池板12对边的边缘上。这导致在太阳能电池板12上呈现反射阳光的均匀分布，这种分布对于最佳性能是必不可少。采用这种设计，理论上最大的聚集率是3∶1，该聚集率被定义为采集阳光的面积与被阳光集中照射的光电池的面积之比。
在收放式薄膜型太阳能聚集器10中，反射器板14是塑料薄膜(大约0.025mm)，其中一个表面镀有非常薄的铝层或银层(厚度为800至1000埃)从而使它变成反射表面。在反射器板14的外周界周围的链状吊索系统16维持其构型并且在各个方向上提供均衡的张力，以维持塑料薄膜呈平面构型。由凯夫拉尔(Kevlar)或类似的材料制成的吊索在反射器板14的四个拐角上被复合材料制成的吊杆18支撑着。这些吊杆18依次被安装在太阳能电池板12的最末端。
利用图2a和图2b中的曲线，可以针对想要的聚集率(D/S)确定所需要的反射器长度比(L/S)和反射器角度Φ(°)。其中S是太阳能电池板的宽度(英寸)，L是反射器的宽度(英寸)，D是各反射器板最外端之间的宽度，Φ是反射器板相对太阳能电池板的倾斜角度(°)(如图2c所示)。例如，想要的聚集率(D/S)为2．5，那么L/S大约等于2.2，而Φ则大约等于22°。
如图3所示，在发射期间柔软的反射器板14象卷起遮阳窗帘那样按照箭头28指示的方向围绕着吊杆18被卷起。然后，将卷着反射器板14的吊杆18靠着自身对折起来的太阳能电池板12的长边收藏起来。反射器板还可以这样收藏，即自己卷成卷然后用互锁销将它们保持在阵列两侧的数对吊杆之间。发射后，在多段的太阳能电池板借助诸段之间的扭转弹簧或借助靠航天器上的致动器(未示出)驱动的伸缩套管或杆26朝平面位置伸展时，吊杆18被展开到相对太阳能电池板12形成某个角度的位置，滑轮22和吊索24组成的系统在反射器板14展开时，保持诸吊杆彼此平行并且在反射器板14上保持张力。
由于反射器板14和吊杆18是沿着太阳能电池板12的长边卷起而不是象现有技术中就槽型系统所教导那样顺着太阳能电池板12的宽度折叠，所以这种反射器板14可以比太阳能电池板12宽，从而导致其聚集率比用现有技术的系统所实现的聚集率高。反射器板14在卷起位置时不象在现有技术(反射器折叠在太阳能电池板12上)中那样阻断阳光照射外侧的太阳能电池板12。这允许太阳能电池板12在太阳能电池阵列被展开之前为航天器产生一些功率。与这项发明一起使用的太阳能电池板12是熟悉这项技术的人所熟知的常规设计的太阳能电池板。
虽然已经参照示范实施方案介绍了这项发明，但是熟悉这项技术的人应当理解在不脱离权利要求书所陈述的本发明的精神和范围的情况下其它变化和改进在优选实施方案中可能是起作用的。