CN103587721A - 一种空间可展开支撑臂机构 - Google Patents

Abstract

一种空间可展开支撑臂机构，包括若干个结构相同的可展开支撑模块串联叠加组成；所述每个模块由四个结构相同的可展开基本单元组成，基本单元由中心杆、上弦杆、上斜腹杆、竖杆、下弦杆、下斜腹杆、扭簧、弹簧和锁柱组成；中心杆分别与上弦杆、下斜腹杆和下弦杆的一端铰接；上弦杆的另一端与竖杆铰接；竖杆的另外两个铰接点分别与上斜腹杆和下弦杆相连；上斜腹杆与下斜腹杆间采用滑动连接；扭簧安装于中心杆与下斜腹杆的铰接点处，并与中心杆和下斜腹杆搭接。本发明优点：减少能源消耗，减轻结构的重量，工作稳定可靠；应用范围广、适应能力强；不仅适用于卫星天线，还可应用于搭建地面救援用临时桥梁及可变形的益智儿童玩具中。

Description

一种空间可展开支撑臂机构

技术领域

本发明涉及宇航空间用机构，特别涉及了一种空间可展开支撑臂机构。

背景技术

卫星天线是人类进行深空探测、移动通信和射电天文等科学活动必要的物理平台，卫星进入轨道后，卫星天线在控制系统的指令下缓慢展开并借助支撑臂与卫星本体保持一定的距离，以防止卫星天线与卫星本体间产生信号的干扰及耦合振动，但火箭高昂的发射成本决定了火箭载荷舱的空间是十分有限而宝贵的，支撑臂的尺寸通常非常大，其长度达到数十米甚至上百米，这就要求支撑臂具有一定的折叠与展开或单向的展开功能，当卫星处于地面发射状态时，支撑臂成收拢状态，当卫星进入轨道后，支撑臂成展开状态，为卫星天线提供可靠的支撑。目前许多支撑臂机构采用电机作为动力源，依靠电机输出的扭矩带动整个机构展开，电机驱动虽然可以有效的控制展开速度，减少机构展开过程中的冲击振动，但复杂的驱动机构不但增加了结构的重量，也降低了结构的可靠性，容易引起支撑臂机构展开失败，导致空间探测任务无法实现，从而造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是为了实现结构简单、重量轻、工作稳定、可靠性高的目的，特提供了一种空间可展开支撑臂机构。

本发明提供了一种空间可展开支撑臂机构，其特征在于：所述的空间可展开支撑臂机构，包括若干个结构相同的可展开支撑模块串联叠加组成；所述每个模块由四个结构相同的可展开基本单元组成，基本单元由中心杆、上弦杆、上斜腹杆、竖杆、下弦杆、下斜腹杆、扭簧、弹簧和锁柱组成；

所述中心杆分别与上弦杆、下斜腹杆和下弦杆的一端铰接；上弦杆的另一端与竖杆铰接；竖杆的另外两个铰接点分别与上斜腹杆和下弦杆相连；上斜腹杆与下斜腹杆间采用滑动连接；扭簧安装于中心杆与下斜腹杆的铰接点处，并与中心杆和下斜腹杆搭接。

所述的中心杆、上弦杆、上斜腹杆、竖杆、下弦杆、下斜腹杆为中空结构。

本发明的优点：

本发明所述的的空间可展开支撑臂机构在完全收拢状态下，可有效减少卫星天线与卫星本体的总体体积，保证卫星收纳在载荷舱内；本发明的空间可展开支撑臂机构依靠扭簧实现动力驱动，不需要增加额外的驱动电机，减少了能源消耗，也减轻了结构的重量；本发明的空间可展开支撑臂机构其展开过程通过释放扭簧的弹性势能实现，并采用锁柱将机构锁死，实施方式简单、工作稳定可靠；本发明的空间可展开支撑臂机构其模块尺寸和数量可随使用要求灵活设计改变，应用范围广、适应能力强；本发明的空间可展开支撑臂机构不仅适用于卫星天线，还可以应用于搭建地面救援用临时桥梁及可变形的益智儿童玩具中。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是空间可展开支撑臂机构展开状态示意图；

图2是空间可展开支撑臂机构收拢状态示意图；

图3是可展开模块展开状态示意图；

图4是可展开模块收拢状态示意图；

图5是基本单元展开状态示意图；

图6是基本单元收拢状态示意图；

图7是上斜腹杆滑动连接处结构示意图；

图8是基本单元收拢时上、下斜腹杆滑动连接处结构剖视图；

图9是基本单元展开时上、下斜腹杆滑动连接处结构剖视图；

图中：1为卫星本体，2为卫星天线，3为可展开支撑模块组成，4为可展开基本单元4，5为中心杆，6为上弦杆，7为上斜腹杆，8为竖杆，9为下弦杆，10为下斜腹杆，11为扭簧，12为弹簧，13为锁柱，14为圆柱形孔洞，15为滑道，16为阶梯孔。

具体实施方式

实施例1

结合图1～图2说明本实施方式，本实施方式的空间可展开支撑臂机构由若干个结构相同的可展开支撑模块3串联叠加组成，所述每个模块3由四个结构相同的可展开基本单元4组成，所述基本单元4由中心杆5、上弦杆6、上斜腹杆7、竖杆8、下弦杆9、下斜腹杆10、扭簧11、弹簧12、锁柱13等组成；所述中心杆5分别与上弦杆6、下斜腹杆10和下弦杆9的一端铰接；所述上弦杆6的另一端与竖杆8铰接；所述竖杆8的另外两个铰接点分别与上斜腹杆7和下弦杆9相连；所述上斜腹杆7与下斜腹杆10间采用滑动连接；所述扭簧11安装于中心杆5与下斜腹杆10的铰接点处，并与中心杆5和下斜腹杆10搭接。支撑臂两端分别连接卫星本体1和卫星天线2，当卫星本体1处于地面发射状态时，支撑臂处于收拢状态，使得卫星本体1和卫星天线2相对距离最小，保证卫星本体1和卫星天线2都能够收纳于火箭载荷舱内，待卫星本体1进入预定轨道后，支撑臂各个模块3顺次伸展直至完全展开，保证卫星天线2与卫星本体1的相对距离满足使用要求。

实施例2

结合图3～图4说明本实施方式，本实施方式的空间可展开支撑臂机构的模块3由四个结构相同的可展开基本单元4组成，四个基本单元4以中心杆5为旋转中心，成圆周均匀分布，当模块3处于收拢状态时，位于中心杆5和每个基本单元4内下斜腹杆10处的扭簧11被压缩并存储一定的弹性势能，当模块3展开时，扭簧11释放弹性势能，每个基本单元4随之展开，从而模块3完成展开。

实施例3

结合图5～图6说明本实施方式，本实施方式的空间可展开支撑臂机构的基本单元4由中心杆5、上弦杆6、上斜腹杆7、竖杆8、下弦杆9、下斜腹杆10、扭簧11、弹簧12、锁柱13等组成，所述中心杆5分别与上弦杆6、下斜腹杆10和下弦杆9的一端铰接；所述上弦杆6的另一端与竖杆8铰接；所述竖杆8的另外两个铰接点分别与上斜腹杆7和下弦杆9相连；所述上斜腹杆7与下斜腹杆10间采用滑动连接；所述扭簧11安装于中心杆5与下斜腹杆10的铰接点处，并与中心杆5和下斜腹杆10搭接。扭簧11是基本单元4展开的动力源，当基本单元4处于收拢状态时，位于中心杆5和下斜腹杆10处的扭簧11被压缩并存储一定的弹性势能，当基本单元4展开时，扭簧11释放弹性势能，从而使整个基本单元4完全展开。

实施例4

结合图5～图9说明本实施方式，本实施方式的空间可展开支撑臂机构的基本单元4的锁紧依靠上斜腹杆7和下斜腹杆10间的滑动机构实现，上斜腹杆7滑动连接处为薄壁圆筒结构，在圆筒的开口端开有两个圆柱形孔洞14，并在内壁处对称设有两个滑道15，下斜腹杆10滑动连接处为实心圆柱结构，在靠近顶端处设有阶梯孔16，阶梯孔16中间放置弹簧12，弹簧12两端分别与锁柱13相连，锁柱13在上斜腹杆7的滑道15内前后滑动，当基本单元4展开时，弹簧12将锁柱13顶入上斜腹杆7的孔洞14内，整个结构实现锁紧。

Claims (2)

1.一种空间可展开支撑臂机构，其特征在于：所述的空间可展开支撑臂机构，包括若干个结构相同的可展开支撑模块串联叠加组成；所述每个模块由四个结构相同的可展开基本单元组成，基本单元由中心杆、上弦杆、上斜腹杆、竖杆、下弦杆、下斜腹杆、扭簧、弹簧和锁柱组成；

所述中心杆分别与上弦杆、下斜腹杆和下弦杆的一端铰接；上弦杆的另一端与竖杆铰接；竖杆的另外两个铰接点分别与上斜腹杆和下弦杆相连；上斜腹杆与下斜腹杆间采用滑动连接；扭簧安装于中心杆与下斜腹杆的铰接点处，并与中心杆和下斜腹杆搭接。

2.按照权利要求1所述的空间可展开支撑臂机构，其特征在于：所述的中心杆、上弦杆、上斜腹杆、竖杆、下弦杆、下斜腹杆为中空结构。

Images