CN103268977B - 一种自动收绳式网面管理搭扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动收绳式网面管理搭扣装置，属于卫星天线结构技术领域，主要用于解决环形网状可展开天线网面系统的钩挂缠绕问题。该搭扣装置包括卷绳轮、外端回转式涡卷弹簧、连接轴、端盖、轴承、轴套、上盖板、下盖板和索网连接环；外围设备为张力阵和后张力索网。本发明的搭扣装置，保证了天线反射器展开过程中网面的有序展开，整个操作过程简单；同时，结合索网成形特点，将网面管理和索网成形功能一体化设计；本发明可推广应用到各种环形可展开天线的展开试验中，具有广阔的应用前景。

Description

一种自动收绳式网面管理搭扣装置

技术领域

本发明涉及一种自动收绳式网面管理搭扣装置，属于卫星天线结构技术领域，主要用于解决环形网状可展开天线网面系统的钩挂缠绕问题。

背景技术

环形网状可展开天线主要由环形桁架、金属网、前张力索网、张力阵和后张力索网组成，如图1所示。前张力索网、张力阵和后张力索网组成索网系统，前张力索网和后张力索网通过张力阵进行连接；索网系统为环形天线的重要组成部分，卫星发射时处于收拢状态，卫星入轨后在环形桁架的作用下展开到工作状态，索网系统形成一定的型面。索网系统以张力绳系结构为主的网状编织结构，前后张力索网都是由口面内0°、60°和120°三个方向的6根绳索编织而成的。三个方向的绳索在交叉点处固定在一起，前张力索网和后张力索网具有相同的交叉点并一一对应，同时前张力索网和后张力索网的方向相反（凸面相向）。前张力索网和后张力索网对应的交叉点通过张力阵连接。

卫星发射时索网系统处于收拢状态，卫星入轨后索网系统在环形桁架的作用下展开到工作状态，索网系统形成一定的型面。柔性的索网系统从收拢到展开状态的过程非常容易发生钩挂现象，前张力索网同金属网连接一起，为一个整理结构类似一张布，因此自身不会发生钩挂；后张力索网和张力阵为自由绳段，且结点存在集中质量，特别容易发生钩挂。因此，需要研制一种网面管理装置，解决索网系统钩挂缠绕问题。

网状可展开天线网面管理功能方面，美国提出了一种将多余绳索按照螺旋方式缠绕到一根轻质细管中的思路。俄罗斯的天线拟是在张力阵上安装隔离布，并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。此两种方法都是将索网进行缠绕管理，工作量大，且系统可靠性低。

国内专利200810150497.X提出了一种挑起悬挂式网面管理思想，研制了一种网面管理机构，整个索网系统通过多个悬挂点悬挂在网面管理机构上，通过有序释放悬挂点进行网面管理，这个方法只能管理少数点，不能管理所有结点。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种自动收绳式网面管理搭扣装置，该装置能够实现张力阵有序管理以及前张力索网和后张力索网连接的功能，解决了索网系统钩挂缠绕问题，该装置操作简便、可靠性高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种自动收绳式网面管理搭扣装置，在索网系统中，后张力索网和张力阵的每个结点处采用该搭扣装置连接张力阵和后张力索网；后张力索网中的每根绳索称为1个后张力索网单元；6根后张力索网单元和张力阵通过一个该搭扣装置进行连接；

该搭扣装置包括卷绳轮、外端回转式涡卷弹簧、连接轴、端盖、轴承、轴套、上盖板、下盖板和索网连接环；外围设备为张力阵和后张力索网；

外端回转式涡卷弹簧的外端固定在卷绳轮的卡槽中，外端回转式涡卷弹簧的内端与连接轴固定连接；在卷绳轮和连接轴之间安装有轴承，卷绳轮在外端回转式涡卷弹簧的弹性作用下可以绕连接轴回转；轴承通过轴套和端盖进行固定；连接轴的两端为菱形，上盖板和下盖板带有V型槽；连接轴的两端固定在上盖板和下盖板的V型槽中，从而实现连接轴的固定；张力阵的一端与卷绳轮固定连接，张力阵的另一端（冗余端）有序排布在卷绳轮上，然后通过上盖板顶端的中间孔穿出，从而实现张力阵的有序管理；

索网连接环固定在下盖板的内腔中；下盖板的内腔中带有限位凸台，索网连接环上带有缺口，索网连接环的缺口正好卡在下盖板的限位凸台上，实现索网连接环的固定；后张力索网单元连接在索网连接环上；上盖板的边缘上均匀分布有六个限位开口，下盖板的边缘上均匀分布有六个限位开口，且上盖板和下盖板的限位开口相对应，每个限位开口对一根后张力索网单元进行限位，使得6根后张力索网单元沿60°方向连接在一起，从而具备了索网连接搭扣功能；

当张力阵受到拉力且拉力大于外端回转式涡卷弹簧对张力阵的拉力时，张力阵从该搭扣装置中有序释放，卷绳轮回转，外端回转式涡卷弹簧弹性变形；

当张力阵受到拉力且拉力小于外端回转式涡卷弹簧对张力阵的拉力时，外端回转式涡卷弹簧反向回转，带动卷绳轮转动，将张力阵有序缠绕在卷绳轮上，从而收入到该搭扣装置的本体内部，外部无冗余张力阵；

通过以上方式实现对张力阵的有序自动收绳式管理。

在环形网状天线收拢状态时，张力索网、后张力索网和张力阵处于松弛状态，张力阵出现冗余，在外端回转式涡卷弹簧作用下卷绳轮回转，该搭扣装置将冗余的张力阵收卷入该搭扣装置本体内部，该搭扣装置外无冗余张力阵(张力阵处于张力状态)，且使得前张力索网和后张力索网贴合在一起，前张力索网和后张力索网共用连接布(金属网)，形成整体结构。

在环形网状天线展开过程中，周边桁架由里向外展开，当对索网系统施加拉力，当前张力索网和后张力索网分离拉力大于外端回转式涡卷弹簧对张力阵的拉力时，前张力索网将张力阵从该搭扣装置中拉出，该搭扣装置逐渐释放张力阵，此过程中张力阵始终处于受拉状态，是一个逐步有序释放过程，不会与其他部件发生钩挂。张力阵逐渐释放，前张力索网和后张力索网逐渐分离，也是一个张紧有序分离过程，不会发生缠绕钩挂，避免展开过程中缠绕和钩挂问题的发生。

在环形网状天线收拢状态下和展开过程中实现了网面管理功能。同时，在该搭扣装置中设计索网连接环连接后张力索网单元，通过上盖板和下盖板定位索网连接环。并在上盖板和下盖板对应位置按照60°间隔设计6个开口，对索网单元沿搭扣装置的周向进行定位。

有益效果

本发明的装置安装在索网系统中，能够实现环形天线在收拢状态下和展开过程中张力阵的有序收放管理、前张力索网和后张力索网共用连接布（金属网）形成整体结构，避免了索网系统发生钩挂缠绕的问题。

在天线收拢状态时，索网系统处于松弛状态，张力阵出现冗余，后张力索网存在集中质量和大尺寸网孔，容易发生索网钩挂缠绕问题。采用自动收绳式网面管理搭扣装置将冗余张力阵收纳于装置本体内部，并将索网系统中前张力索网和后张力索网连接在一起；金属网作为连接布作用，消除大尺寸网孔形成整体结构，避免收拢状态下发生缠绕和钩挂问题。

在天线展开过程中，周边环形桁架由里向外展开，对索网系统施加拉力，索网系统是一个由松弛到张紧的过程。自动收绳式网面管理搭扣装置逐渐有序释放张力阵，前张力索网和后张力索网逐渐分离，张力阵、前张力索网和后张力索网始终处于张紧状态，避免展开过程中缠绕和钩挂问题的发生。

在确保反射器展开动力裕度的前提下，利用网面管理搭扣装置中涡卷弹簧产品自动回转运动收纳张力阵、释放张力阵，并将前张力索网和后张力索网连接共用连接布消除大尺寸网孔，避免索网系统的钩挂缠绕问题。

本发明的搭扣装置，保证了天线反射器展开过程中网面的有序展开，整个操作过程简单；同时，结合索网成形特点，将网面管理和索网成形功能一体化设计；本发明可推广应用到各种环形可展开天线的展开试验中，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为环形网状可展开天线的组成示意图；

图2为天线收拢状态时，索网系统中张力阵的冗余示意图；

图3为本发明的搭扣装置应用于索网系统的平面结构示意图；

图4为张力阵收纳于本发明的搭扣装置的示意图；

图5为本发明的搭扣装置的爆炸结构示意图；

图6为上盖板、下盖板和连接轴的结构示意图；

图7为索网连接环的索网连接搭扣示意图；

图8为本发明的搭扣装置的主视剖面图；

图9为本发明的搭扣装置的俯视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种自动收绳式网面管理搭扣装置，在索网系统中，后张力索网和张力阵的每个结点处采用该搭扣装置连接张力阵和后张力索网；后张力索网中的每根绳索成为1个后张力索网单元；6根后张力索网单元和张力阵通过一个该搭扣装置进行连接；如图2、图3和图4所示；

如图5、图8和图9所示，该搭扣装置包括卷绳轮11、外端回转式涡卷弹簧12、连接轴13、端盖14、轴承15、轴套16、上盖板17、下盖板18和索网连接环19；外围设备为张力阵和后张力索网；

外端回转式涡卷弹簧12的外端固定在卷绳轮11的卡槽中，外端回转式涡卷弹簧12的内端与连接轴13固定连接；在卷绳轮11和连接轴13之间安装有轴承15，卷绳轮11在外端回转式涡卷弹簧12的弹性作用下可以绕连接轴13回转；轴承15通过轴套16和端盖14进行固定；

如图6所示，连接轴13的两端为菱形固定端21，上盖板17和下盖板18带有V型槽22；连接轴13的菱形固定端21固定在上盖板17和下盖板18的V型槽22中，从而实现连接轴13的固定；

张力阵3的一端与卷绳轮11固定连接，张力阵3的另一端（冗余端）有序排布在卷绳轮11上，然后通过上盖板17顶端的中间孔20穿出，从而实现张力阵3的有序管理；

如图7所示，索网连接环19固定在下盖板18的内腔中；下盖板18的内腔中带有限位凸台，索网连接环19上带有缺口23，索网连接环19的缺口23正好卡在下盖板18的限位凸台24上，实现索网连接环19的固定；后张力索网单元连接在索网连接环19上；上盖板17的边缘上均匀分布有六个限位开口25，下盖板18的边缘上均匀分布有六个限位开口26，且上盖板17和下盖板18的限位开口相对应，每个限位开口对一根后张力索网单元41进行限位，使得6根后张力索网单元41沿60°方向连接在一起，从而具备了索网连接搭扣功能；

当张力阵3受到拉力且拉力大于外端回转式涡卷弹簧12对张力阵3的拉力时，张力阵3从该搭扣装置中有序释放，卷绳轮11回转，外端回转式涡卷弹簧12弹性变形；

当张力阵3受到拉力且拉力小于外端回转式涡卷弹簧12对张力阵3的拉力时，外端回转式涡卷弹簧12反向回转，带动卷绳轮11转动，将张力阵3有序缠绕在卷绳轮11上，从而收入到该搭扣装置的本体内部，外部无冗余张力阵3；

通过以上方式实现对张力阵3的有序自动收绳式管理。

在环形网状天线收拢状态时，张力索网1、后张力索网4和张力阵3处于松弛状态，张力阵3出现冗余，在外端回转式涡卷弹簧12作用下卷绳轮11回转，该搭扣装置将冗余的张力阵3收卷入该搭扣装置本体内部，该搭扣装置外无冗余张力阵3(张力阵3处于张力状态)，且使得前张力索网1和后张力索网4贴合在一起，前张力索网1和后张力索网4共用连接布(金属网)，形成整体结构。

在环形网状天线展开过程中，周边桁架由里向外展开，当对索网系统施加拉力，当前张力索网1和后张力索网4分离拉力大于外端回转式涡卷弹簧12对张力阵3的拉力时，前张力索网1将张力阵3从该搭扣装置中拉出，该搭扣装置逐渐释放张力阵3，此过程中张力阵始终处于受拉状态，是一个逐步有序释放过程，不会与其他部件发生钩挂。张力阵3逐渐释放，前张力索网1和后张力索网4逐渐分离，也是一个张紧有序分离过程，不会发生缠绕钩挂，避免展开过程中缠绕和钩挂问题的发生。

在环形网状天线收拢状态下和展开过程中实现了网面管理功能。同时，在该搭扣装置中设计索网连接环连接后张力索网单元，通过上盖板和下盖板定位索网连接环。并在上盖板和下盖板对应位置按照60°间隔设计6个开口，对索网单元沿搭扣装置的周向进行定位。

Claims (1)

1.一种自动收绳式网面管理搭扣装置，其特征在于：该搭扣装置包括卷绳轮(11)、外端回转式涡卷弹簧(12)、连接轴(13)、端盖(14)、轴承(15)、轴套(16)、上盖板(17)、下盖板(18)和索网连接环(19)；外围设备为张力阵和后张力索网；后张力索网中的每根绳索称为1个后张力索网单元；

外端回转式涡卷弹簧(12)的外端固定在卷绳轮(11)的卡槽中，外端回转式涡卷弹簧(12)的内端与连接轴(13)固定连接；卷绳轮(11)设置在连接轴(13)和轴承(15)之间，卷绳轮(11)在外端回转式涡卷弹簧(12)的弹性作用下绕连接轴(13)回转；轴承(15)通过轴套(16)和端盖(14)进行固定；连接轴(13)的两端为菱形，上盖板(17)和下盖板(18)带有V型槽；连接轴(13)的两端固定在上盖板(17)和下盖板(18)的V型槽中；张力阵(3)的一端与卷绳轮(11)固定连接，张力阵(3)的冗余端有序排布在卷绳轮(11)上，然后通过上盖板(17)顶端的中间孔穿出；

索网连接环(19)固定在下盖板(18)的内腔中；下盖板(18)的内腔中带有限位凸台，索网连接环(19)上带有缺口，索网连接环(19)的缺口正好卡在下盖板(18)的限位凸台上；后张力索网单元连接在索网连接环(19)上；上盖板(17)的边缘上均匀分布有六个限位开口，下盖板(18)的边缘上均匀分布有六个限位开口，且上盖板(17)和下盖板(18)的限位开口相对应，每个限位开口对一根后张力索网单元进行限位；

当张力阵(3)受到拉力且拉力大于外端回转式涡卷弹簧(12)对张力阵(3)的拉力时，张力阵(3)从该搭扣装置中有序释放，卷绳轮(11)回转，外端回转式涡卷弹簧(12)弹性变形；

当张力阵(3)受到拉力且拉力小于外端回转式涡卷弹簧(12)对张力阵(3)的拉力时，外端回转式涡卷弹(12)反向回转，带动卷绳轮(11)转动，将张力阵(3)有序缠绕在卷绳轮(11)上，从而收入到该搭扣装置的本体内部，外部无冗余张力阵(3)。