CN104241867B - 一种展开机构及具有该展开机构的伞状天线反射器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种展开机构，应用于伞状天线反射器上，天线反射器包括底座、展开肋，展开肋与底座的外侧边缘铰链连接；展开机构包括电动机和与电动机连接的动力绳索，电动机位于展开肋的根部下方并固定连接于底座的外侧边缘上，展开肋和底座的外侧边缘通过动力绳索连接，在驱动电动机收紧动力绳索时，动力绳索使展开肋绕着铰链连接位置处转动，从而实现展开肋的展开。本发明的展开机构具有体积小、质量轻、成本低、展开效果好的优点。另外，本发明还提供了一种具有该展开机构的伞状天线反射器。

Description

一种展开机构及具有该展开机构的伞状天线反射器

技术领域

本发明涉及一种展开机构，还涉及一种具有该展开机构的伞状天线反射器。

背景技术

应用于太空中的伞状天线反射器在到达预定的位置之后需要将展开肋展开从而形成完整的反射型面。将伞状天线反射器的展开肋从收拢状态转动到完全展开的状态是通过展开机构来实现的。在现有技术中，伞状天线反射器的展开机构一般采用轴对称结构的多连杆机构。典型的连杆机构如美国数据中继卫星TDRS的展开机构，其具体结构如图1所示。这种轴对称连杆展开机构的工作原理为：在驱动组件与螺纹传动副作用下，滑块沿中心轴上下运动，从而通过连杆与曲柄带动天线展开肋绕转动轴正反转动，从而实现天线反射器的展开与收拢。这种轴对称连杆展开机构至少存在如下问题：

1、对于大口径、高精度的伞状天线反射器而言，当天线反射器的口径从传统的5米左右增大到10米以上的时候，单根展开肋在展开时所需要的扭矩就要大大增加，为了使展开肋顺利展开，需要展开结构能提供更大的展开力，这样就会使得轴对称结构的展开机构的体积变得异常庞大；同时，由于轴对称结构的展开机构主要是由曲柄、连杆、转动轴和滑块等刚性部件构成的，这些部件的增多或增大都会极大地增加轴对称结构的展开机构的重量。然而，体积大、重量大的展开机构会导致伞状天线反射器的体积和重量过大，使得用火箭将伞状天线反射器运送到太空时面临巨大的困难。

2、这种轴对称连杆展开机构将驱动组件放置在伞状天线反射器的中心轴的位置处，这就需要占用到天线反射器的中心区域，使得线反射器的有效利用面积减少，极大地影响了天线反射器的性能。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种体积小、质量轻、成本低、展开效果好的展开机构。本发明的目的还在于提供一种具有该展开机构的伞状天线反射器。

本发明公开了一种展开机构，应用于伞状天线反射器上，天线反射器包括底座、展开肋，展开肋与底座的外侧边缘铰链连接，展开机构包括电动机和与电动机连接的动力绳索，电动机位于展开肋的根部下方并固定连接于底座的外侧边缘上，展开肋和底座的外侧边缘通过动力绳索连接，在驱动电动机收紧动力绳索时，动力绳索使展开肋绕着铰链连接位置处转动，从而实现展开肋的展开。

优选地，在底座的外侧边缘上设置有多个第一过绳轮，在展开肋的根部上、靠近底座的外侧边缘的位置处设置有多个与第一过绳轮相对应的第二过绳轮，动力绳索依次穿过第一过绳轮和第二过绳轮，从而在驱动电动机收紧动力绳索时，动力绳索通过第一和第二过绳轮使展开肋绕着铰链连接位置处转动，从而实现展开肋的展开。

优选地，展开肋与底座的外侧边缘的铰链连接是通过多个转动轴穿过设置在展开肋的根部上的双耳板和设置在底座的外侧边缘上相对应的单耳板来实现的，相邻的转动轴两两之间设置有十字万向节。

优选地，电动机为至少一对成对设置于底座的外侧边缘上，而且成对设置的电动机围绕所述底座的中心相互对称。

优选地，伞状天线反射器上还设置有锁定装置，用于将完全展开后的展开肋锁定。

本发明还公开了一种具有该展开机构的伞状天线反射器。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、在传统天线反射器中，都是将展开机构设置在天线反射器的中心区域，导致反射器的有效利用面积减少，极大地影响了天线反射器的反射效果，而在发明的展开机构中，由于将电动机被设置在展开肋的根部下方从而不仅可以顺利地实现展开肋的展开，而且不会影响反射面的有效面积，极大提高了天线反射器的反射效果，适用于大口径、高精度的伞状天线反射器。

2、传统的轴对称结构的展开机构主要是由曲柄、连杆、转动轴和滑块等刚性部件构成的，这些部件的增多或增大都会极大地增加轴对称结构的展开机构的重量和体积，而本发明的展开机构中对动力绳索这种柔性绳索的使用，以及过绳轮的设置使得本发明的展开机构具有体积小、质量轻、成本低、简便可行的优点。

附图说明

图1为美国数据中继卫星TDRS的展开机构的示意图。

图2为省略了天线索网的伞状可展开天线反射器的示意图。

图3为本发明的展开机构在伞状天线反射器收拢状态下的示意图。

图4为本发明的展开机构在伞状天线反射器完全展开状态下的示意图。

图5为本发明的展开机构的各部件之间连接关系的局部放大图。

图6为本发明的展开机构的双耳板、单耳板与转动轴的连接关系示意图。

图7为本发明的展开机构的转动轴与十字万向节的连接关系示意图。

图8为本发明的展开机构中成对设置的电动机的位置关系示意图。

附图标记：

展开肋1

底座的外侧边缘2

第一过绳轮31、第二过绳轮32

电动机4

动力绳索5

双耳板61、单耳板62

转动轴7

十字万向节8

锁定装置9

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

如图2所示，伞状天线反射器主要包括底座、固面反射器、展开肋1、和展开机构等部件。底座的其中一面固定在天线支架(未示出)上，另一面与固面反射器相固定，在所述两个面之间为底座的外侧边缘2，底座的外侧边缘2优选为圆筒形边缘或者多边形边缘。展开肋1包括顶部和根部，其根部的横截面要大于顶部的横截面，展开肋1的根部分别与底座的外侧边缘2铰链连接，从而使得每个展开肋1能够绕着根部与底座的外侧边缘2铰链连接的位置处展开。如图3和图4所示，本发明的展开机构包括电动机4和与电动机4连接的动力绳索5。电动机4位于展开肋1的根部下方并与底座的外侧边缘2固定连接，展开肋1和底座的外侧边缘2通过动力绳索5连接，在驱动电动机4收紧动力绳索5时，动力绳索5使展开肋1绕着铰链连接位置处转动，从而实现展开肋1的展开。在传统天线反射器中，都是将展开机构设置在天线反射器的中心区域，导致反射器的有效利用面积减少，极大地影响了天线反射器的反射效果。而在发明中，电动机4被设置在展开肋1的根部下方并与底座的外侧边缘2固定连接，展开肋1和底座的外侧边缘2通过动力绳索5连接，通过这样的设计不仅可以顺利地实现展开肋1的展开，而且不会影响反射面的有效面积，极大提高了天线反射器的反射效果，适用于大口径、高精度的伞状天线反射器。

优选地，如图3、图4和图5所示，在底座的外侧边缘2上设置有多个第一过绳轮31，在展开肋1的根部上、靠近底座的外侧边缘2的位置处设置有多个与第一过绳轮31相对应的第二过绳轮32，动力绳索5依次穿过第一过绳轮31和第二过绳轮32，从而在驱动电动机4收紧动力绳索5时，动力绳索5通过第一和第二过绳轮31、32使展开肋1绕着铰链连接位置处转动，从而实现展开肋1的展开。在传统天线反射器中，展开机构主要是由曲柄、连杆、转动轴和滑块等刚性部件构成的，这些部件的增多或增大都会极大地增加轴对称结构的展开机构的体积和重量。而在本优选实施例中，采用了动力绳索5这种柔性绳索，通过动力绳索5穿过分别设置在展开肋1和底座的外侧边缘2上的第一过绳轮31和第二过绳轮32，从而将电动机4、展开肋1和底座连系起来，通过电动机4来收紧动力绳索5，动力绳索5通过第一过绳轮31和第二过绳轮32来拉动展开肋1，最终实现展开肋的完全展开。动力绳索5的收紧过程就是天线展开肋从收拢状态到完全展开到位的过程。动力绳索5这种柔性绳索的使用，以及过绳轮的设置使得本发明的展开机构具有体积小、质量轻、成本低、简便可行的优点，能够有效地解决了大口径、高精度天线反射器可靠展开的问题。

优选地，如图6和图7所示，展开肋1与底座的外侧边缘2的铰链连接是通过多个转动轴7穿过设置在展开肋1的根部上的双耳板61和设置在底座的外侧边缘2上相对应的单耳板62来实现的，并且在相邻的转动轴7两两之间设置有十字万向节8。动力绳索5在经过第一第二过绳轮31、32时，由于摩擦力的影响，展开力会逐渐减小，这就会造成展开肋1在展开过程中存在一定程度的不同步性。因此，本发明的展开机构采用在转动轴7之间安装十字万向节8，以在最大程度上减小展开肋1的不同步性，使大口径、高精度的天线反射器顺利展开。

优选地，如图8所示，电动机4为至少一对成对设置于底座的外侧边缘2上，而且成对设置的电动机4围绕所述底座的中心相互对称。增加电动机4的数量并且呈对称式设置可以进一步地提高展开肋1的展开时的同步性，使大口径、高精度的天线反射器顺利展开。

优选地，如图3所示，伞状天线反射器上还设置有锁定装置9，用于在展开肋展开到位后将可展肋锁定，从而使得伞状天线反射器的型面稳定。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种展开机构，应用于伞状天线反射器上，所述天线反射器包括底座、展开肋，所述展开肋与所述底座的外侧边缘铰链连接，其特征在于，所述展开机构包括电动机和与所述电动机连接的动力绳索，所述电动机位于所述展开肋的根部下方并固定连接于所述底座的外侧边缘上，所述展开肋和所述底座的外侧边缘通过所述动力绳索连接，在驱动所述电动机收紧所述动力绳索时，所述动力绳索使所述展开肋绕着所述铰链连接位置处转动，从而实现所述展开肋的展开，其中，

在所述底座的外侧边缘上设置有多个第一过绳轮，在所述展开肋的根部上、靠近所述底座的外侧边缘的位置处设置有多个与所述第一过绳轮相对应的第二过绳轮，所述动力绳索依次穿过所述第一过绳轮和所述第二过绳轮，从而在驱动所述电动机收紧所述动力绳索时，所述动力绳索通过所述第一和第二过绳轮使所述展开肋绕着所述铰链连接位置处转动。

2.如权利要求1所述的展开机构，其特征在于，所述展开肋与所述底座的外侧边缘的铰链连接是通过多个转动轴穿过设置在所述展开肋的根部上的双耳板和设置在所述底座的外侧边缘上相对应的单耳板来实现的，相邻的所述转动轴两两之间设置有十字万向节。

3.如权利要求1所述的展开机构，其特征在于，所述电动机为至少一对成对设置于所述底座的外侧边缘上，而且所述成对设置的电动机围绕所述底座的中心相互对称。

4.如权利要求1所述的展开机构，其特征在于，所述伞状天线反射器上还设置有锁定装置，用于将完全展开后的所述展开肋锁定。

5.一种应用权利要求1到4中任一所述展开机构的伞状天线反射器。