CN101325276A - 一种环形网状天线网面管理机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形网状天线网面管理机构，包括带水平活塞腔的挂网悬臂，活塞芯，套装在活塞芯后部的压簧，固定在挂网悬臂上方的上悬臂，安装在活塞芯后端部的挡板一及对活塞芯进行限位的施力机构，活塞腔和活塞芯上分别设置有对压簧前部和后部进行限位的限位台和挡板二，活塞芯前部设置有限位机构；活塞腔前端中部和活塞腔后部的后盖板中部开有供活塞芯穿出的通孔；上悬臂和挂网悬臂间设置有水平通道，水平通道后部密封且其前端外侧设置有门帘式弹性卡片；水平通道前部设置有能够随活塞芯左右移动而上下移动且能自动封闭该通道的封闭件。本发明结构简单、使用操作简便且可靠性高，能有效解决环形网状天线收拢和展开过程中的网面缠绕问题。

Description

一种环形网状天线网面管理机构

技术领域

本发明涉及卫星天线结构技术领域，特别是涉及一种环形网状天线网面管理机构。

背景技术

大型可展开天线是指具备空间可展开功能的星载天线，由于受卫星平台和运载风罩的限制，这类天线在发射段需要以某种收拢状态约束，卫星入轨后进行展开而达到工作状态。针对不同的需要，其口径从几米到几十米，甚至上百米。而环形天线就是一种大型可展开天线的结构形式。环形桁架可展开反射器的结构组成分为四个主要部分：可展开环形桁架、金属反射网和柔性张力索网、张力弹簧阵、动力展开机构，可展开环形桁架是由n个结构完全相同的平行四边形单元组成的，这些单元通过固定夹角360°/n的铰链相连接成为一个封闭的多边形环，其完成收放运动的原理是利用了平行四边形上对角可伸缩的结构特点。柔性张力网起平衡作用，前后网之间拉有张力弹簧阵，通过调节各项设计参数可使金属反射网形成所需的型面。动力展开机构采用直流电机通过减速后先输出转矩驱动卷绳轮毂，卷绳轮毂转动收卷绳索。

环形天线的网面系统是以张力绳系结构为主的网状编织结构，其网面采用辅助张力技术，包括前张力网面和后张力网面，每个网面都是由口面内0°、60°和120°三个方向的绳索编织而成的。三个方向的绳索在交叉点处固定在一起，设计时每个交叉点都位于抛物面上。同时前后两个网具有相同的交叉点并一一对应，并且两个网架的方向相反(凸面相向)。两网对应的交叉点通过弹性张力索连接。当两网的周边与刚性支撑通过辅助张力索连接后，弹性张力索对两网架的对应交叉点施加张力，从而将两个网张紧。这种以张力绳系结构为主的网状编织结构环形天线网面系统，具有重量轻的优点；其缺点是网面缺乏刚性支撑，在天线收拢与展开过程中，绳系构成的网面比较散乱，容易缠绕在一起。因此，需要设计绳系网面管理系统，即网面防缠绕装置。

美国专利6028570提出了一种针对环形天线网面系统的网面管理装置。该装置是采用将多余的绳索按照螺旋的形式缠绕到一轻质细管中的思路，通过专用工具将绳索从头到尾依次放入细管中，由于绳索的缠绕路径为螺旋线且可以压的较为密实，因此，可以将一很长的绳索放入很短的一细管中。为了防止绳索的随意脱落，设计时，在将螺旋线装入后，给绳索加一定的阻力，这样防止了绳索轻易滑落，又能保证展开过程中相同结构一定范围内绳索抽出的同步，由于整个天线反射器上用到了大量的绳索，因此，要将所有的绳索都按上述步骤处理的工作量非常大，而且环形网状天线网面的特点决定整个系统的可靠性是串行的，即只要某一个装置发生故障，整个天线将无法展开，因此，系统的可靠性较低。

另外，俄罗斯的天线采用了在天线中间增加一个圆箍的方法，天线收拢时，转动圆箍，将柔性网面卷在圆箍上；天线展开时，圆箍反转，柔性网面依次展开，这种方法大大增加了天线的复杂程度，增加了天线的重量，而且由于中心质量太重会带来天线反射器在空中颤动严重的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种环形网状天线网面管理机构，其结构简单、使用操作简便且可靠性高，能有效解决大型环形网状天线收拢和展开过程中的网面缠绕问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：包括内部带有水平向活塞腔且安装在网状天线环形桁架上的挂网悬臂，安装在所述活塞腔内的圆柱形活塞芯，套装在活塞芯后部且推动活塞芯水平移动的压簧，固定在挂网悬臂上方的上悬臂，位于所述活塞腔外且安装在活塞芯后端部的挡板一，以及通过挡板一对活塞芯进行限位的施力机构；

所述活塞腔上设置有对压簧前部进行限位的限位台，所述活塞芯上设置有对压簧后部进行限位的挡板二，临时限定活塞芯向后移动的限位机构活动安装在活塞芯前部，所述挡板一和挡板二间的间距为活塞芯左右移动的距离；所述活塞腔后部设置有后盖板，所述活塞腔前端中部和后盖板中部开有供活塞芯穿出的通孔；所述上悬臂和挂网悬臂之间设置有供天线绳网收拢和展开的水平通道；所述水平通道后部密封且其前端外侧设置有门帘式的弹性卡片，弹性卡片上部固定在上悬臂上且其下部悬空；所述水平通道前部设置有能够随活塞芯左右移动而上下移动且能自动封闭该水平通道的封闭件，所述挂网悬臂上对应设置有供所述封闭件上下移动的纵向通道。

所述活塞腔为圆柱形空腔，所述圆柱形空腔前部和中部的内径小于其后部的内径，所述活塞腔中部和后部间的交界处为一环形限位台，所述压簧位于所述活塞腔后部。

所述封闭件为钢珠，所述活塞芯前部设置有供钢珠随活塞芯前后移动而上下移动的圆锥形台面，所述活塞芯前端部的直径小于活塞芯其它部位的直径。

所述限位机构为限位螺母，活塞芯前端部设置有与限位螺母配合使用的螺纹，所述螺纹的长度大于或等于所述挡板一和挡板二间的间距。

所述弹性卡片上部通过螺栓固定在上悬臂的上表面上，其下部悬空且向外倾斜。

所述施力机构为收拢所述网状天线环形桁架的钢带锁紧释放装置。

所述挂网悬臂的下部安装在用于固定所述网状天线环形桁架的铰链上。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、结构简单且使用操作方便；2、可靠性高，采用挑起悬挂式网面管理方式，大大提高了网面管理系统的可靠性和有效性；3、便于推广应用，由于目前空间大型天线的主流结构形式是环形天线结构，本发明可以推广应用到各种环形可展开天线的展开试验中，因而具有广阔的应用前景，总之，本发明结合网状可展天线的特点，并利用网状可展天线原有用于收拢环形桁架的钢带锁紧释放装置与网面管理机构工作的协调性和一致性，实现了一种结构简单、操作简便、可靠性高的新型网面管理机构，能有效解决环形网状天线，特别是大型环形网状天线收拢和展开过程中的网面缠绕问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明收拢环形网状天线时的整体结构示意图。

图2为本发明展开环形网状天线时的整体结构示意图。

附图标记说明：

1-挡板一；   2-后盖板；    3-挂网悬臂；

4-压簧；     5-活塞芯；    6-限位螺母；

7-弹性卡片； 8-钢珠；      9-上悬臂；

10-绳网；    11-挡板二；   12-螺栓。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括内部带有水平向活塞腔挂网悬臂3，安装在所述活塞腔内的圆柱形活塞芯5，套装在活塞芯5后部且推动活塞芯5水平移动的压簧4，固定在挂网悬臂3上方的上悬臂9，位于所述活塞腔外且安装在活塞芯5后端部的挡板一1，以及通过挡板一1对活塞芯5进行限位的施力机构。所述活塞腔上设置有对压簧4前部进行限位的限位台13，所述活塞芯5上设置有对压簧4后部进行限位的挡板二11，临时限定活塞芯5向后移动的限位机构活动安装在活塞芯5前部。其中，挡板一1和挡板二11间的间距为活塞芯5左右移动的距离。

所述上悬臂9和挂网悬臂3之间设置有供天线绳网10收拢和展开的水平通道；所述水平通道后部密封且其前端外侧设置有门帘式的弹性卡片7，弹性卡片7上部通过螺栓12固定在上悬臂9的上表面上，其下部悬空且向外倾斜；并且弹性卡片7刚度的适当，既不能太软而失效，也不能太硬使得网面展开阻力过大。所述水平通道前部设置有能够随活塞芯5左右移动而上下移动且能自动封闭该水平通道的封闭件，所述挂网悬臂3上对应设置有供所述封闭件上下移动的纵向通道。所述挂网悬臂3的下部安装在用于固定网状天线环形桁架的铰链上。

本实施例中，所述活塞腔为圆柱形空腔，圆柱形空腔前部和中部的内径小于其后部的内径，所述活塞腔中部和后部间的交界处为一环形限位台13，所述压簧4位于活塞腔后部。其封闭件为钢珠8，所述活塞芯5前部设置有供钢珠8随活塞芯5前后移动而上下移动的圆锥形台面，所述活塞芯5前端部的直径小于活塞芯5其它部位的直径。所述上悬臂9要求有足够的刚度，以与钢珠8配合紧密，避免网面收拢后绳网10向外滑落。其活塞芯5前端部，而活塞腔前端中部对应开有供活塞芯5前部穿出的通孔。所述限位机构为限位螺母6，活塞芯5前端部设置有与限位螺母6配合使用的螺纹，所述螺纹的长度大于或等于所述挡板一1和挡板二11间的间距即活塞芯5左右移动的距离，其活塞芯5左右移动要有足够的行程，通过活塞芯5带动以使钢珠8打开或封闭水平通道，最终实现锁紧和释放绳网10的功能。另外，所述活塞腔后部设置有后盖板2，所述后盖板2中部开有供活塞芯5穿出的通孔。

由于环形网状天线是一种大型可展开天线，此类天线在发射段需要以某种收拢状态约束，而在卫星入轨后进行展开而达到工作状态。环形网状天线的环形桁架可展开反射器主要由四个部分组成，分别为可展开环形桁架、金属反射网和柔性张力索网、张力弹簧阵、动力展开机构。而网状天线网面系统是以张力绳系结构为主的网状编织结构，其网面的周边固定在可展开环形桁架上。而施力机构为原有收拢所述网状天线环形桁架的钢带锁紧释放装置。在实际使用过程中，可以有计划的将几个本发明网面管理机构通过挂网悬臂3固定在连接环形桁架的铰链上。

本发明采用挑起悬挂式的网面管理方式，在地面对环形网状天线进行有序地收拢，也就是说，在环形网状天线的网面收拢即环形反射器桁架收拢时，其天线的绳网10有序地收拢并悬挂于挂网悬臂3上；同时，推动活塞芯5向左移动，使得钢珠8沿活塞芯5圆锥形台面并通过设置在挂网悬臂3上的纵向通道向上移动，最终使钢珠8将供天线绳网10收拢和展开的水平通道封闭；此时，由于活塞芯5前端部从活塞腔前端中部对应开设的通孔穿出，在施力机构即钢带锁紧释放装置安装前，先将限位螺母6安装在所述活塞芯5前端部上，通过限位螺母6对活塞芯5的前部临时限定，限制活塞芯5在压簧4的作用下沿挂网悬臂3的轴线即所述活塞腔的轴线向外端即向右移动而导致钢珠8向下移动，进而再使钢珠8与上悬臂9脱离即水平通道开通，因而此限位螺母6在钢带锁紧释放装置安装前起到防止已收拢好的绳网10脱落的作用。而在钢带锁紧释放装置安装后，通过挡板一1将钢带锁紧释放装置的钢带收紧力作用于活塞芯5上以抵抗压簧4作用力，进而使钢珠8与上悬臂9保持紧密接触，以限制绳网10挂网悬臂3即所述活塞腔的轴线向外脱落。也就是说，在环形网状天线的发射段始终通过钢带锁紧释放装置来维持本网面管理机构的收拢状态。总之，在反射器收拢时，将绳网10有序收拢在本网面管理机构上，借助网状可展天线已有的用于收紧反射器环形桁架的钢带锁紧释放装置的钢带收紧力实现网面收拢。

在环形网状天线的网面展开即环形反射器桁架展开时，即在卫星入轨后进行展开而达到工作状态，此时施力机构即钢带锁紧释放装置的钢带脱离，活塞芯5在压簧4的作用下沿挂网悬臂3的轴线即所述活塞腔的轴线向外端即向右移动而导致钢珠8向下移动，使得钢珠8与上悬臂9脱离即水平通道开通，此时，绳网10在弹簧卡片7的较小阻力下有序展开。

Claims (7)

1.一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：包括内部带有水平向活塞腔且安装在网状天线环形桁架上的挂网悬臂(3)，安装在所述活塞腔内的圆柱形活塞芯(5)，套装在活塞芯(5)后部且推动活塞芯(5)水平移动的压簧(4)，固定在挂网悬臂(3)上方的上悬臂(9)，位于所述活塞腔外且安装在活塞芯(5)后端部的挡板一(1)，以及通过挡板一(1)对活塞芯(5)进行限位的施力机构；

所述活塞腔上设置有对压簧(4)前部进行限位的限位台(13)，所述活塞芯(5)上设置有对压簧(4)后部进行限位的挡板二(11)，临时限定活塞芯(5)向后移动的限位机构活动安装在活塞芯(5)前部，所述挡板一(1)和挡板二(11)间的间距为活塞芯(5)左右移动的距离；所述活塞腔后部设置有后盖板(2)，所述活塞腔前端中部和后盖板(2)中部开有供活塞芯(5)穿出的通孔；所述上悬臂(9)和挂网悬臂(3)之间设置有供天线绳网(10)收拢和展开的水平通道；所述水平通道后部密封且其前端外侧设置有门帘式的弹性卡片(7)，弹性卡片(7)上部固定在上悬臂(9)上且其下部悬空；所述水平通道前部设置有能够随活塞芯(5)左右移动而上下移动且能自动封闭该水平通道的封闭件，所述挂网悬臂(3)上对应设置有供所述封闭件上下移动的纵向通道。

2.按照权利要求1所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述活塞腔为圆柱形空腔，所述圆柱形空腔前部和中部的内径小于其后部的内径，所述活塞腔中部和后部间的交界处为一环形限位台(13)，所述压簧(4)位于所述活塞腔后部。

3.按照权利要求1或2所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述封闭件为钢珠(8)，所述活塞芯(5)前部设置有供钢珠(8)随活塞芯(5)前后移动而上下移动的圆锥形台面，所述活塞芯(5)前端部的直径小于活塞芯(5)其它部位的直径。

4.按照权利要求1或2所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述限位机构为限位螺母(6)，活塞芯(5)前端部设置有与限位螺母(6)配合使用的螺纹，所述螺纹的长度大于或等于所述挡板一(1)和挡板二(11)间的间距。

5.按照权利要求1或2所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述弹性卡片(7)上部通过螺栓(12)固定在上悬臂(9)的上表面上，其下部悬空且向外倾斜。

6.按照权利要求1或2所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述施力机构为收拢所述网状天线环形桁架的钢带锁紧释放装置。

7.按照权利要求1或2所述的一种环形网状天线网面管理机构，其特征在于：所述挂网悬臂(3)的下部安装在用于固定所述网状天线环形桁架的铰链上。

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