CN103682550B - 用于卫星天线展开的支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及支撑件钢结构技术领域，提供了一种用于卫星天线展开的支撑装置，包括支撑横梁架、模拟板，支撑横梁架为长方形框架结构，在支撑横梁架的框架结构上靠近后端位置设置模拟板，模拟板的宽度大于支撑横梁架的宽度，模拟板的长度小于支撑横梁架的长度，在支撑横梁架上还设置多个吊耳，在支撑横梁架的前端依次设置第一第二第三块横板，在三块横板上设置上中下三块天线连接板，在三块天线连接板上设置上中下三个支撑杆组件，上支撑杆组件的长度大于中支撑杆组件的长度，中支撑杆组件的长度大于下支撑杆组件的长度。本发明通过支撑装置实现天线及其机构按照指定的角度展开后的支撑固定，并实现重力卸载。

Description

用于卫星天线展开的支撑装置

技术领域

本发明涉及支撑件钢结构技术领域，具体地，涉及一种用于卫星天线展开的支撑装置。

背景技术

卫星天线是卫星的重要设备，应用于卫星舱外，为了适应空间环境温度要求，需要进行相应的热控措施，因此，天线需要在地面进行热真空、热平衡试验，以验证天线热控设计的正确性、有效性，以及考核天线对空间环境的适应能力。

每颗卫星的天线因功能不同而结构不同，一般由机构安装板、展开臂、二维指向机构、天线等组成，天线在运输或是存储过程中一般保持收缩状态并通过锁紧装置锁住，而在进行真空热试验前，需要对天线进行展开，以满足天线试验状态要求，而且要求在展开过程中不能对旋转关节造成额外的受力，即需要实现重力卸载，以防止对天线的旋转关节造成损坏。为了满足该要求，一般把卫星天线放置在一个翻转机构上，整体翻转90°后，通过翻转机构上的活动吊索进行天线展开，展开过程中通过调节吊索实现天线的重力卸载，天线展开到指定角度后再安装支撑装置，拆除吊索，通过支撑装置实现重力卸载和支撑固定，最后把安装了支撑装置的天线翻转90°，再从翻转车卸载至转运车即可。目前，天线一般是直接展开，在展开后使用一根支撑杆并结合天线本身的锁定结构实现天线的展开支撑，但是无法满足展开过程中重力卸载的要求，容易对天线旋转关节造成不同程度的损伤。

根据卫星天线展开过程的需要，传统支撑装置无法满足天线展开支撑的要求，目前也没有发现类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于卫星天线展开的支撑装置，通过支撑装置实现天线及其机构按照指定的角度展开后的支撑固定，并实现重力卸载。

根据本发明的一个方面，提供一种用于卫星天线展开的支撑装置，其特征是，包括支撑横梁架、模拟板，所述支撑横梁架为长方形框架结构，在所述支撑横梁架的框架结构上靠近后端位置设置所述模拟板，所述模拟板的宽度大于所述支撑横梁架的宽度，所述模拟板的长度小于所述支撑横梁架的长度，在所述支撑横梁架上还设置多个吊耳，在所述支撑横梁架的前端依次设置第一横板、第二横板和第三横板，在所述第一横板上设置上天线连接板、在所述第二横板上设置中天线连接板和在所述第三横板上设置下天线连接板，在所述上天线连接板上设置上支撑杆组件，在所述中天线连接板上设置中支撑杆组件，在所述下天线连接板上设置下支撑杆组件，所述上支撑杆组件的长度大于所述中支撑杆组件的长度，所述中支撑杆组件的长度大于所述下支撑杆组件的长度。

优选地，所述模拟板与所述支撑横梁架之间设置多个相同的隔热连接组件。

优选地，所述隔热连接组件包括螺栓和隔热垫块、隔热套筒，所述隔热垫块设置在所述模拟板与支撑横梁架之间，所述螺栓分别穿过所述模拟板上的开孔、所述隔热垫块和支撑横梁架上的开孔将三者锁紧，在所述螺栓与所述模拟板的连接处设置隔热套筒。

优选地，上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件与所述横梁架之间分别设置隔热垫块，所述上天线连接板、中天线连接板、下天线连接板与天线之间分别设置隔热垫块。

优选地，所述上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件的结构相同，包括上连接板、上螺杆、连接套筒、下螺杆和下连接板，所述上连接板设置在所述上螺杆的上端，所述上螺杆与所述连接套筒的上端螺纹连接，所述下连接板设置在所述下螺杆的下端，所述下螺杆与所述连接套筒的下端螺纹连接，所述上螺杆和下螺杆的螺纹旋向相反。

优选地，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板上开有螺纹孔，所述上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件分别通过所述上连接板与所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板通过所述螺纹孔实现固定。

优选地，所述第一横板、第二横板和第三横板在所述支撑横梁架的长度方向上可移动定位。

优选地，所述第一横板、第二横板和第三横板通过调节组件与所述支撑横梁架连接，所述调节组件包括方钢套筒和锁紧螺钉，所述方钢套筒与所述支撑横梁架的长侧边的型钢间隙配合，在所述方钢套筒的侧面和正面设置螺纹孔，所述锁紧螺钉通过所述螺纹将所述第一横板、第二横板和第三横板锁紧在所述支撑横梁架上。

优选地，所述模拟板为2A12铝合金材料，所述模拟板的平面度优于200mm:200mm:0.1mm。

优选地，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板的两侧面与上表面的垂直度优于0.03mm，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板的两侧面的平行度优于0.03mm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)对卫星天线支撑固定，实现重力卸载，满足后续天线真空热试验状态的要求；

(2)支撑装置可抵消加工误差对结构的影响，并实现天线展开角度可在125°～150°内可调；

(3)满足卫星天线展开支撑的要求，支撑性能优越，并满足热控隔热要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明支撑装置的主视图；

图2为本发明支撑装置的俯视图；

图3为本发明中三个天线连接板的结构示意图；

图4为本发明中隔热连接组件结构示意图；

图5为发明中支撑横梁架侧边的调节组件结构示意图；

图6为发明中三个支撑杆组件安装位置的结构示意图；

图7为发明中三个支撑杆组件的结构示意图；

图8为三个支撑给件中螺杆、螺纹套筒的加工工艺流程示意图。

图中：1为模拟板，2为隔热连接组件，3为支撑横梁架，4为吊耳，5为下支撑杆组件，6为中支撑杆组件，7为上支撑杆组件，8为隔热垫块，9为上天线连接板，10为中天线连接板，11为下天线连接板，12为螺栓，13为隔热套筒，14为隔热垫块，15为螺母，16为横梁方钢，17为套筒，18为螺母，19为螺栓，20为上连接板，21为上螺杆，22为螺纹套筒，23为下螺杆，24为下连接板，25为腰形孔，26为侧槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参见附图1、2，图中的XYZ坐标系是根据图纸的方向，便于本说明书进行说明。天线展开的支撑装置主要由模拟板1、隔热连接组件2、支撑横梁架3、吊耳4、下支撑杆组件5、中支撑杆组件6、上支撑杆组件7、隔热垫块8等组成。模拟板1采用2A12铝合金，安装区域加工8个φ6.5mm通孔及20个M5螺纹孔，螺纹孔孔位偏差不大于±0.1mm，模拟板1的正面平面度优于200mm:200mm:0.1mm。此外，加工10个φ15mm通孔，为支撑横梁架3与模拟板1提供螺栓连接接口。

隔热连接组件2主要是为了实现模拟板1与支撑横梁架3之间的隔热，具体结构后续详细介绍。

支撑横梁架3为天线展开后为支撑杆组件提供支撑，并为支撑装置与其它工装连接提供接口。支撑横梁架3主要是采用30mm×30mm，厚度为3mm1Cr18Ni9Ti方钢焊接而成。由于该装置最终需要在真空低温环境下使用，需要保证装置清洁无油，因此，在横梁架焊接前需要对方钢内部进行彻底清洗，先把方钢放在清洗槽内进行浸泡12小时，再进行擦干，确保无油后方可进行焊接。焊接完成后，根据图纸要求在支撑横梁架3上加工连接孔，包括预留10个通孔与真空热试验安装工装进行对接。为了保证消除加工误差，提高装配精度，因此采取一定的措施以实现支撑装置在Y、Z方向上位置可调。

吊耳4的材质为1Cr18Ni9Ti，使用车床直接加工，避免焊接所造成的缺陷。整套装置共设置了4个吊耳，每个吊耳通过两个M10螺栓与横梁进行连接固定。

下支撑杆组件5、中支撑杆组件6、上支撑杆组件7如图1所示，三个组件之间在结构上均采用螺旋副实现长度可调功能，仅在长度尺寸上有所区别。

隔热垫块8用于支撑杆组件与支撑横梁架3之间进行隔热，主要是采用玻璃钢加工而成，要求隔热垫块的上表面与下表面之间的平行度优于0.015mm，以保证安装支撑杆组件后的垂直度。

支撑装置还包括上天线连接板9、中天线连接板10、下天线连接板11。

参见附图3，上天线连接板9、中天线连接板10、下天线连接板11采用优质不锈钢1Cr18Ni9Ti，侧面根据要求加工2个M10螺纹通孔，先保证外侧面与上表面垂直度优于0.03mm，两个侧面的平行度要求优于0.03mm，再加工两个M10的螺纹通孔。上天线连接9、中天线连接板10、下天线连接板11仅在长度上有区别，根据不同天线的具体要求，长度可以需要进行修改。上天线连接板9、中天线连接板10、下天线连接板11通过M10螺钉分别与上支撑杆组件7、中支撑杆组件6、下支撑杆组件5进行连接。采用与隔热连接组件2相同的结构以及钛合金螺钉与天线机械接口进行连接。

参见附图4，隔热连接组件2由螺栓12、隔热套筒13、隔热垫块14、螺母15组成。为了保证隔热效果，隔热套筒14的有效长度必须比模拟板1厚度长2mm以上。隔热套筒13及隔热垫块14使用优质玻璃钢加工而成，以保证模拟板1与支撑横梁架3之间的隔热效果。

参见附图5，上天线连接板9、中天线连接板10、下天线连接板11通过调节组件与支撑横梁架3连接，为了保证消除加工误差，提高装配精度，实现支撑装置在Y方向上位置可调，横梁方钢16两侧焊接内侧尺寸为32mm×32mm厚度为3的方钢套筒17，套筒17正面及侧面焊接M8螺母18，通过拧紧M8螺栓19实现固定。

参见附图6，为了方便安装支撑杆组件，实现在Z方向上位置可调，在安装支撑架的三根连接板上表面装配位置处在Z方向上使用铣床加工成腰形孔25，因为支撑横梁架与翻转机构通过螺栓进行连接固定，防止安装支撑杆组件时螺母与翻转机构干涉，因此，在横梁侧面使用铣床加工处腰形侧槽26，把螺母安装在方钢内部，在方钢侧面以及上表面加工侧槽26以及腰形孔25，有利于焊接后对其内部再次进行清洗，从而进一步确保满足整套装置清洁无油的要求。

参见附图7，下支撑杆组件5、中支撑杆组件6、上支撑杆组件7采用螺旋副结构来实现长度可调功能。主要由上连接板20、上螺杆21、螺纹套筒22、下螺杆23、下连接板24组成，均采用优质40Cr。其中上螺杆21为左旋螺纹，螺纹套筒22的上半部分亦为左旋螺纹，下螺杆23为右旋螺纹，螺纹套筒22的下半部分亦为右旋螺纹。当拧动中间的套筒时即可实现支撑杆组件的长度调节。

参见附图8，为了保证上连接板20与下连接24的垂直度以及表面平面度，需要先粗加工上下连接板，把上螺杆21与上连接板20、下螺杆23与下连接板24焊接后，再对上下连接板的连接面进行精加工。整个组件中，上螺杆21、下螺杆23及螺纹套筒22是本组件中一个关键部件，又是一个主要受力零件，为了保证上螺杆21、下螺杆23及螺纹套筒22的强度、耐磨性和韧性等要求。上螺杆21、下螺杆23及螺纹套筒22先按图纸的外形要求进行粗加工，为了防止变形，加工余量为1mm～2mm，然后进行调质处理，使材料的组织结构成为回火索氏体组织来提高机体的强度、塑性和韧性。经调质处理后，再进行半精加工，在加工过程中放磨削余量0.2mm～0.3mm，为了提高耐磨性和稳定性，在精加工之前采用氮化处理。经氮化处理后的螺杆及螺纹套筒表面硬度(即洛氏硬度)达到RC50，具有很强的耐磨性，同时提高其疲劳强度(提高25％左右)。最后进行磨削加工。此外，由于支撑杆组件的长度在一定范围内可调，因此天线展开角度可在一定范围内可调。装置中的下支撑杆组件5、中支撑杆组件6、上支撑杆组件7在结构上是一样的，仅是在螺杆以及螺纹套筒长度不一样。组件下连接板24通过螺栓与支撑横梁架3进行连接，并垫装隔热垫块8进行隔热。组件的上连接板20通过M10螺钉与天线连接板连接。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，包括支撑横梁架、模拟板，所述支撑横梁架为长方形框架结构，在所述支撑横梁架的框架结构上靠近后端位置设置所述模拟板，所述模拟板的宽度大于所述支撑横梁架的宽度，所述模拟板的长度小于所述支撑横梁架的长度，在所述支撑横梁架上还设置多个吊耳，在所述支撑横梁架的前端依次设置第一横板、第二横板和第三横板，在所述第一横板上设置上天线连接板、在所述第二横板上设置中天线连接板和在所述第三横板上设置下天线连接板，在所述上天线连接板上设置上支撑杆组件，在所述中天线连接板上设置中支撑杆组件，在所述中天线连接板上设置下支撑杆组件，所述上支撑杆组件的长度大于所述中支撑杆组件的长度，所述中支撑杆组件的长度大于所述下支撑杆组件的长度。

2.根据权利要求1所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述模拟板与所述支撑横梁架之间设置多个相同的隔热连接组件。

3.根据权利要求2所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述隔热连接组件包括螺栓和隔热垫块、隔热套筒，所述隔热垫块设置在所述模拟板与支撑横梁架之间，所述螺栓分别穿过所述模拟板上的开孔、所述隔热垫块和支撑横梁架上的开孔将三者锁紧，在所述螺栓与模拟板的连接处设置隔热套筒。

4.根据权利要求1所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件与所述横梁架之间分别设置隔热垫块，所述上天线连接板、中天线连接板、下天线连接板与天线之间分别设置隔热垫块。

5.根据权利要求1所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件的结构相同，包括上连接板、上螺杆、连接套筒、下螺杆和下连接板，所述上连接板设置在所述上螺杆的上端，所述上螺杆与所述连接套筒的上端螺纹连接，所述下连接板设置在所述下螺杆的下端，所述下螺杆与所述连接套筒的下端螺纹连接，所述上螺杆和下螺杆的螺纹旋向相反。

6.根据权利要求5所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板上开有螺纹孔，所述上支撑杆组件、中支撑杆组件、下支撑杆组件分别通过所述上连接板与所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板通过所述螺纹孔实现固定。

7.根据权利要求1所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述第一横板、第二横板和第三横板在所述支撑横梁架的长度方向上可移动定位。

8.根据权利要求6所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述第一横板、第二横板和第三横板通过调节组件与所述支撑横梁架连接，所述调节组件包括方钢套筒和锁紧螺钉，所述方钢套筒与所述支撑横梁架的长侧边的型钢间隙配合，在所述方钢套筒的侧面和正面设置螺纹孔，所述锁紧螺钉通过所述螺纹将所述第一横板、第二横板和第三横板锁紧在所述支撑横梁架上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述模拟板为2A12铝合金材料，所述模拟板的平面度优于200mm:200mm:0.1mm。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的用于卫星天线展开的支撑装置，其特征在于，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板的两侧面与上表面的垂直度优于0.03mm，所述上天线连接板、中天线连接板和下天线连接板的两侧面的平行度优于0.03mm。