CN105281008B - 一种星载环形网状天线网面防钩挂隔离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及星载环形网状天线防钩挂隔离装置，包括周边网面挡膜、上网面挡膜和下网面挡膜；周边网面挡膜结构一端为宽边，一端为窄边；周边网面挡膜安装在环形桁架的每一个竖杆上，周边网面挡膜的数量与环形桁架中竖杆的数量相同；天线收拢时，环形桁架中相邻竖杆上周边网面挡膜的窄边搭接；间隔竖杆上周边网面挡膜的宽边搭接，从而在环形桁架内部周向形成封闭柱面；在环形桁架顶部端面和底部端面各设置一个上网面挡膜和下网面挡膜，分别与环形桁架的铰链连接，起封闭环形桁架顶部端面和底部端面、隔离网状天线的索网系统与其它部件的作用。

Description

一种星载环形网状天线网面防钩挂隔离装置

技术领域

本发明涉及一种星载网状天线网面防钩挂隔离装置，属于空间可展开结构领域。

背景技术

环形网状可展开天线主要由环形桁架5、前张力索网1、金属网2、张力阵3和后张力索网4等部分组成，如图1所示。前张力索网1、金属网2、张力阵3和后张力索网4属于索网系统。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5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缠绕钩挂现象。研究网状天线网面管理功能，采取防缠绕和防钩挂措施，以实现网状天线展开过程的无缠绕和无钩挂展开，其是提高网状天线展开可靠性的重要内容。

网状可展开天线网面管理功能方面，美国专利US6255965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，收拢过程，索网绕细管旋转集中收纳；展开过程中索网旋转打开。此方式每次收拢需要对索网进行螺旋缠绕，对操作要求高，且可靠性较低。俄罗斯的天线疑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，主要目的是防缠绕，也能起到防钩挂作用。

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。单独采用此网面管理方式，无法对整个展开过程进行网面管理。国内专利201310173654.X提出了一种自动收绳式网面管理思想，研制了一种网面管理搭扣装置，张力阵通过自动收绳装置进行管理，此方式简单，但是自动收绳装置的拉力在展开过程中是逐渐增大的过程，对网状天线的展开动力影响较大。

网面防钩挂措施上，美国环形天线在同步铰链上及环形桁架两端安装刚性挡板进行网面防钩挂管理。

发明内容

本发明的目的在于进行网面防钩挂管理，提供一种星载环形网状天线防钩挂隔离装置。主要功能是将索网系统全部约束在环形桁架内部，隔离索网系统与环形桁架等其它部件，同时不影响环形桁架展开功能，不对其它部件性能产生影响。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：星载环形网状天线防钩挂隔离装置，包括周边网面挡膜、上网面挡膜和下网面挡膜；周边网面挡膜结构一端为宽边，一端为窄边；周边网面挡膜安装在环形桁架的每一个竖杆上，周边网面挡膜的数量与环形桁架中竖杆的数量相同；天线收拢时，环形桁架中相邻竖杆上周边网面挡膜的窄边搭接；间隔竖杆上周边网面挡膜的宽边搭接，从而在环形桁架内部周向形成封闭柱面；在环形桁架顶部端面和底部端面各设置一个上网面挡膜和下网面挡膜，分别与环形桁架的铰链连接，起封闭环形桁架顶部端面和底部端面、隔离网状天线的索网系统与其它部件的作用。

所述的周边网面挡膜上设计端部压紧孔A、搭接豁口B和绑扎孔C，通过端部压紧孔A将周边网面挡膜6与环形桁架中竖杆两端的铰链连接；周边网面挡膜与竖杆通过绑扎孔C进行连接；周边网面挡膜搭接通过搭接豁口B上下错位搭接。

所述的周边网面挡膜宽边宽度为窄边的1.6～2.4倍.

所述周边网面挡膜采用弯曲挺度为2～6mN·m，透光率大于50％的热塑性薄膜材料。

所述的上网面挡膜和下网面挡膜结构形式完全一致，包括连接板，连接支撑结构和隔离膜；连接板与环形桁架的铰链进行连接，并与连接支撑结构连接在一起，为上下网面挡膜的对外连接接口；连接支撑结构对隔离膜起连接支撑作用，隔离膜分为两部分：封闭隔离部分D和压紧凸耳E；封闭隔离部分D起隔离网状天线索网系统与其它部件的作用；压紧凸耳E在收拢状态下压紧于环形桁架的包带和铰链之间，使得封闭隔离部分D能够封闭环形桁架顶部端面和底部端面。

所述的隔离膜采用0.02～0.075mm厚的薄膜。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明提出的隔离实现索网系统防钩挂的技术方案；将网状天线索网系统约束在封闭圆柱体内，能够完全隔离索网系统与其它部件，从根本上避免索网系统与其它部件钩挂，实现防钩挂功能

(2)本发明提出的防钩挂隔离装置，结构形式简单，不需独立的压紧释放装置；

(3)本发明提出的防钩挂隔离装置不对环形桁架等其它部件的功能和性能产生影响。

(4)本发明提出的防钩挂隔离装置，在天线收拢过程中操作简单，方便。

附图说明

图1为网状天线结构原理示意图；

图2为环形桁架展开/收拢过程示意图；

图3为防钩挂隔离装置组装安装示意图；

图4为周边网面挡膜安装示意图；

图5为周边网面挡膜结构示意图；

图6为周边网面挡膜搭接方式；

图7为上下网面挡膜安装示意图；

图8为上下网面挡膜结构示意图；

附图标记说明:

1—前张力索网；2—金属网；3—张力阵；4—后张力索网；5—环形桁架；6—周边网面挡膜；7—上网面挡膜；8—下网面挡膜；

51—环形桁架竖杆；52、53—环形桁架铰链；54—包带；71—上下网面挡膜隔离膜；72—支撑连接板；73—安装板；A—周边网面挡膜端部压紧孔；

B—周边网面挡膜搭接豁口；C—周边网面挡膜绑扎孔；D—隔离膜封闭隔离部分；E—隔离膜压接凸耳；

具体实施方式

通过对索网钩挂的故障模式和风险进行分析，索网系统与其它部件发生钩挂的可能性主要是由于以下原因：

(a)环形桁架铰链内侧不可避免存在的突起物，索网系统与之钩挂；

(b)环形桁架在收拢下杆件之间不可避免存在缝隙，如图2所示，索网系统溢出环形桁架与其它部件钩挂；

(C)环形桁架顶部端面和底部端面未封闭，存在索网系统溢出环形桁架发生钩挂风险。

本发明提出了隔离装置，避免以上问题发生，将索网系统与其它部件完全隔离，起到网面防钩挂作用。防钩挂隔离装置将网状天线索网系统约束在封闭圆柱体内，通过将索网系统与其它部件完全隔离，实现防钩挂的功能。隔离装置封闭圆柱体包含周向柱面、顶部端面和底部端面三个面。在环形桁架内侧安装周边网面挡膜形成周向柱面，在桁架顶、底部两端面安装上下网面挡膜作为封闭圆柱体顶部端面和底部端面，封闭圆柱体整体实现防钩挂隔离装置的功能。

环形桁架展开过程是平行四边形对角线缩短过程，两根竖杆逐渐分开过程，如图2所示。如图3所示，本发明的星载环形网状天线网面防钩挂隔离装置，包括周边网面挡膜6、上网面挡膜7和下网面挡膜8；在每一根竖杆51上安装周边网面挡膜6，周边网面挡膜6的数量与环形桁架5中竖杆51的数量相同。如图3和图4所示。周边网面挡膜采用一边窄一边宽的形式，宽边宽度为窄边的1.8-2.2倍，如图3和图4所示，周边网面挡膜6安装在环形桁架5的每一个竖杆51上。周边网面挡膜6结构上一端为宽边，一端为窄边，。同时，在周边网面挡膜6上设计端部压紧孔A、搭接豁口B和绑扎孔C，如图5所示。通过端部压紧孔A将周边网面挡膜6与环形桁架中的铰链52和53连接。周边网面挡膜6与环形桁架5中竖杆51采用绑扎绳索通过紧邻的两个绑扎孔C，将竖杆和周边网面挡膜绑扎在一起。环形桁架5中相邻竖杆51上的周边网面挡膜6窄边搭接；间隔竖杆51上的周边网面挡膜6宽边搭接。周边网面挡膜搭接通过搭接豁口B进行实施，从而在环形桁架5内部周向形成封闭柱面。

周边网面挡膜搭接形式为豁口处上下错位搭接，如图6所示。Ⅰ号周边网面挡膜6的①号搭接边位于Ⅱ号周边网面挡膜6的③号搭接边之上，两者重叠搭接；在搭接豁口处，Ⅰ号周边网面挡膜6和Ⅱ号周边网面挡膜6的上下位置对调；Ⅱ号周边网面挡膜6的④号搭接边位于Ⅰ号周边网面挡膜6的②号搭接边之上，两者重叠搭接。周边网面挡膜6之间相互搭接，形成封闭的圆柱体，将索网系统约束在封闭圆柱体内部，完全隔离了索网系统与环形桁架等其它部件，避免索网系统发生钩挂。

周边网面挡膜6搭接形成一个封闭的圆柱体，挡膜需能够弯曲；但挡膜不能过于柔软，需能够抵抗重力变形。周边网面挡膜6过于柔软，在重力和发射载荷作用下，自身不能形成封闭的圆柱面，不能完全隔离索网系统与环形桁架等其它部件。周边网面挡膜6若选用刚性较好材料，在搭接豁口处实现上下错位搭接较为困难；且环形桁架5内表面非标准光滑圆柱面，周边网面挡膜需按照环形桁架5内表面细节进行复杂结构设计。因此，对周边网面挡膜6引入弯曲挺度的概念，要求弯曲挺度为2～6mN·m。可以保证周边网面挡膜6在搭接豁口处能够上下搭接，自身挺度能够形成封闭圆柱面。由于周边网面挡膜6存在一定弯曲变形量，可以自适应环形桁架5内表面的状态，根据安装位置自适应变化，使得周边网面挡膜6结构形式简单。挡同时，周边网面挡膜6不能都对卫星其它部件性能产生影响，需要一定透明性，不能对其它部件产生遮挡。综上原因，周边网面挡膜6采用弯曲挺度为2～6mN·m、透光率大于50％的柔性热塑性薄膜材料。

如图7所示，在环形桁架5顶部端面和底部端面各设置一个上网面挡膜7和下网面挡膜8，上网面挡膜7和下网面挡膜8结构形式完全一致。上下网面挡膜7(8)主要有连接板73，连接支撑结构72和隔离膜71组成，如图8所示。连接板73与环形桁架5的铰链52进行连接，并连接支撑结构72连接在一起，为上下网面挡膜7(8)对外连接接口。连接支撑结构72对隔离膜71起连接支撑作用，采用轻质复合材料制作。隔离膜71采用0.02～0.075mm厚的柔性薄膜，隔离膜71分为两部分：封闭隔离部分D和压紧凸耳E。封闭隔离部分起隔离索网系统与其它部件的作用。压紧凸耳E在收拢状态下压紧于环形桁架5的包带54和铰链52之间，使得封闭隔离部分D能够封闭环形桁架顶部端面和底部端面。包带54解锁后，压紧凸耳E解除约束，隔离膜71的压紧凸耳E与铰链52分离，由于隔离膜71非常易于弯曲，不影响环形桁架5的展开功能。隔离膜采用0.02～0.075mm厚的柔性薄膜，主要利用其抗拉能力强，抗撕裂能力差的能力。在收拢状态下，隔离膜71抗拉能力强，隔离膜71压紧在环形桁架5包带54和铰链52之间，能够承受力学载荷，不发生破坏。展开过程中，即使隔离膜71与铰链52钩挂，其抗撕裂能力差，环形桁架5展开过程，隔离膜71撕裂，不会影响环形桁架5展开。

在环形天线收拢状态，该隔离装置能够保证索网系统全部被约束在封闭圆柱体内，避免索网系统与其它部件钩挂；周边网面挡膜相互搭接形成封闭柱面在周向隔离索网系统与其它部件，上下网面挡膜通过包带压紧，在端面隔离索网系统与其它部件。在环形天线展开过程中，该隔离装置的周边挡膜自动分离，上下网面挡膜随包带解锁释放，不影响环形天线展开功能；在环形天线展开状态下，该隔离不会对天线的透光性产生影响。

周边网面挡膜相互搭接形成的封闭周向柱面与上下网面挡膜一起形成封闭的圆柱体，将索网系统约束在圆柱体内，并完全隔离索网系统与其它部件，避免了网面天线索网系统与其它部件钩挂，起到了防钩挂作用，提高了环形天线展开可靠性。

在环形网状天线收拢过程中，隔离装置周边网面挡膜6、上网面挡膜7和下网面挡膜8的操作实施步骤如下：

(a)天线收拢，环形桁架5收拢至最终状态，将索网系统(前张力索网1、金属网2、张力阵3和后张力索网4)整理至环形桁架5内部；

(b)利用环形桁架5的杆件51之间的间隙进行操作，进行周边网面挡膜6之间的相互搭接，如图6所示；

(c)在环形桁架5的包带54压紧时，将上下网面挡膜7(8)的隔离膜71的压紧凸耳E压紧在包带54和铰链52之间，保证隔离膜71平整。

在环形天线收拢状态，该隔离装置能够保证索网系统(前张力索网1、金属网2、张力阵3和后张力索网4)全部被约束在周边网面挡膜6相互搭接形成的封闭圆柱体内，避免索网系统与其它部件钩挂；周边网面挡膜6相互搭接形成封闭柱面在周向完全隔离索网系统与其它部件。上下网面挡膜7(8)通过包带54压紧，在端面隔离索网系统与其它部件。

在环形天线展开过程中，该隔离装置的周边网面挡膜6自动分离，上下网面挡膜7(8)随包带54解锁自动释放，不影响环形桁架5的展开功能；在环形天线展开状态下，该隔离不会对天线的透光性产生影响。

通过以上步骤，最终保证阻尼绳式网面管理装置的状态如图4所示。

对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：包括周边网面挡膜(6)、上网面挡膜(7)和下网面挡膜(8)；周边网面挡膜(6)结构一端为宽边，一端为窄边；周边网面挡膜(6)安装在环形桁架(5)的每一个竖杆(51)上，周边网面挡膜(6)的数量与环形桁架(5)中竖杆(51)的数量相同；天线收拢时，环形桁架(5)中相邻竖杆上周边网面挡膜(6)的窄边搭接；间隔竖杆上周边网面挡膜(6)的宽边搭接，从而在环形桁架(5)内部周向形成封闭柱面；在环形桁架(5)顶部端面和底部端面各设置一个上网面挡膜(7)和下网面挡膜(8)，分别与环形桁架(5)的铰链连接，起封闭环形桁架顶部端面和底部端面、隔离网状天线的索网系统与其它部件的作用。

2.根据权利要求1所述的星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：所述的周边网面挡膜(6)上设计端部压紧孔A、搭接豁口B和绑扎孔C，通过端部压紧孔A将周边网面挡膜(6)与环形桁架中竖杆两端的铰链连接；周边网面挡膜(6)与竖杆(51)通过绑扎孔C进行连接；周边网面挡膜搭接通过搭接豁口B上下错位搭接。

3.根据权利要求1或2所述的星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：所述的周边网面挡膜(6)宽边宽度为窄边的1.6～2.4倍。

4.根据权利要求1或2所述的星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：所述周边网面挡膜(6)采用弯曲挺度为2～6mN·m，透光率大于50％的热塑性薄膜材料。

5.根据权利要求1所述的星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：所述的上网面挡膜(7)和下网面挡膜(8)结构形式完全一致，包括连接板(73)， 连接支撑结构(72)和隔离膜(71)；

连接板(73)与环形桁架(5)的铰链(52)进行连接，并与连接支撑结构(72)连接在一起，为上下网面挡膜的对外连接接口；连接支撑结构(72)对隔离膜(71)起连接支撑作用，隔离膜(71)分为两部分：封闭隔离部分D和压紧凸耳E；封闭隔离部分D起隔离网状天线索网系统与其它部件的作用；压紧凸耳E在收拢状态下压紧于环形桁架(5)的包带(54)和铰链(52)之间，使得封闭隔离部分D能够封闭环形桁架顶部端面和底部端面。

6.根据权利要求5所述的星载环形网状天线防钩挂隔离装置，其特征在于：所述的隔离膜(71)采用0.02～0.075mm厚的薄膜。