CN105470620B - 一种太阳翼/天线可展开支撑桁架及其装配调节方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，包括第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆。本发明通过优化桁架杆系，简化了现有机构的展开构型，减少了杆件数量；并采取“V”型斜撑式构型的支撑方案，有效提高其空间各方向的支撑刚度；杆间铰链采用斜角交叉折叠方式，减小了桁架杆系收拢后的包络尺寸，提高了支撑桁架的收拢比。同时本发明还提供了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，该方法在装调过程中无需拆装杆件，简单方便，易于实现，装调效率高。

Description

一种太阳翼/天线可展开支撑桁架及其装配调节方式

技术领域

本发明涉及航天飞行器技术领域，具体涉及一种太阳翼/天线可展开支撑桁架及其装配调节方式。

背景技术

目前，国内外对卫星太阳翼可展机构的研究和应用较多，太阳翼在轨展开后无特殊精度要求；而SAR平板天线由于展开后天线的形面精度对天线的电性能有直接影响，对其成像质量有很大关系，为确保SAR天线在轨展开后保持较大的刚度，通常在天线背面采用杆系支撑的方案。国外应用比较典型的有加拿大的RADARSAT卫星，国内在雷达卫星的研制方面起步较晚，已在轨的遥感雷达卫星天线与RADARSAT-1结构相近。针对平板SAR天线以及太阳翼发展的结构特点，其不足之处主要表现在：

a、机构展开构型设计相对比较复杂，带来产品重量增加，影响在轨展开的可靠性；

b、支撑桁架结构效率较低，如何以最经济的质量来获取最大的静刚度仍是可展机构设计的主要问题；

c、在地面集成和试验调试过程中，通常采用增加或减少不同厚度的调整垫片来调节杆长，杆件每次调节都必须拆装，使得拆装频繁，装调过程复杂，装调效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳翼/天线可展开支撑桁架及地面装配调节方式，通过优化桁架杆系，简化了现有机构的展开构型，减少了杆件数量。

为实现上述目的，本发明提出一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，包括第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆；

所述第一支撑杆和第二支撑杆的一端均通过铰链安装到所述卫星平台上的撑杆星体安装支座上；所述第三支撑杆的一端通过第一杆间铰链连接所述第一支撑杆的另一端，所述第四支撑杆的一端通过第二杆间铰链连接所述第二支撑杆的另一端；所述第三支撑杆和所述第四支撑杆的另一端分别安装到所述太阳翼/天线两对称侧上的撑杆框架安装支座上；

所述太阳翼/天线展开状态，所述第一支撑杆与所述第三支撑杆呈180°展开，第二支撑杆与第四支撑杆呈180°展开，所述支撑桁架组成一V型斜撑结构；

所述太阳翼/天线收拢状态，所述第一支撑杆与第三支撑杆之间、所述第二支撑杆与第四支撑杆之间收拢，所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆折叠于同一平面内并呈M型。

较佳地，所述第一杆间铰链和第二杆间铰链均采用斜角交叉折叠式铰链，所述斜角交叉折叠式铰链由公铰链和母铰链组成，斜角交叉折叠式铰链折叠后，所述公铰链与所述母铰链之间呈斜角交叉方式折叠，且所述第一支撑杆与第三支撑杆之间、所述第二支撑杆与第四支撑杆之间收拢位于同一平面内。

较佳地，所述第一杆间铰链和第二杆间铰链为对称式结构的两副铰链。

较佳地，所述第一杆间铰链在第一支撑杆与第三支撑杆展开夹角为180度时锁定，所述第二杆间铰链在第二支撑杆与第四支撑杆展开夹角为180度时锁定。

较佳地，所述所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆均为长度可调节撑杆。

较佳地，所述长度可调节撑杆包括撑杆件，所述撑杆件两端分别连接有撑杆接头，所述撑杆接头通过螺纹杆连接接铰链或支座，所述螺纹杆与所述撑杆接头之间通过螺纹同轴连接，所述螺纹杆上套设有螺母且所述螺母压在所述撑杆接头的端部；所述撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反。

较佳地，所述太阳翼/天线一端通过板间铰链与所述卫星平台连接，另一端通过所述支撑桁架与所述卫星平台连接。

较佳地，所述板间铰链在所述太阳翼/天线展开夹角为90°后实现锁定。

同时，为解决上述问题，本发明还提供了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，该太阳翼/天线可展开支撑桁架为以上所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架；装配调节方式包括以下步骤：

（1）按照太阳翼/天线可展开支撑桁架的设计尺寸进行总装，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆的一端安装到所述卫星平台上的撑杆星体安装支座，所述第三支撑杆和第四支撑杆的一端分别安装到太阳翼/天线两对称边上的撑杆框架安装支座上；所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆安装好后，进行粗调；

（2）根据太阳翼/天线的总装精度要求，无需拆下杆件，在集成状态下对所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆的杆长进行调整。

较佳地，所述第一撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆均为长度可调节撑杆，所述长度可调节撑杆的长度调节步骤包括：

将长度可调节撑杆两端的螺纹杆上的所述螺母拧松，转动所述撑杆件，所述撑杆件转动带动所述撑杆接头相对于所述螺纹杆转动，由于所述撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反，因此通过改变转动所述撑杆件的转向，从而使得整个长度可调节撑杆变长或变短；所述长度可调节撑杆的长短调节好后，再拧紧所述螺母。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）本发明提供的一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，进行桁架杆系优化，简化了现有机构的展开构型，减少了杆件数量，易于实现产品轻量化；

2）本发明提供的一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，采用“V”型斜撑式构型的支撑方案，能有效提高其空间各方向的支撑刚度；

3）本发明提供的一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，杆间铰链采用斜交折叠方式，减小了桁架杆系收拢后包络尺寸，提高了支撑桁架的收拢比；

4）本发明提供的一种太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，该方法在装调过程中无需拆装杆件，简单方便，易于实现，装调效率高。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明提供的太阳翼/天线可展开支撑桁架展开状态的结构示意图；

图2为本发明提供的太阳翼/天线可展开支撑桁架收拢状态的结构示意图；

图3为图2中A处的局部示意图；

图4为本发明提供的太阳翼/天线可展开支撑桁架杆件装调的结构示意图。

符号说明：

1-太阳翼/天线 2-板间铰链 3-卫星平台

4-撑杆星体安装支座 5-第一支撑杆 6-第二支撑杆

7-第一杆间铰链 8-第二杆间铰链 9-第三支撑杆

10-第四支撑杆 11-撑杆框架安装支座 12-公铰链

13-母铰链 14-铰链转接头 15、21-薄螺母

16、20-厚螺母 17-第一撑杆接头 18-定位销

19-第二撑杆接头 22-第一螺纹杆 23-第二螺纹杆。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

请参考图1-4，本发明提供了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，包括第一支撑杆5、第二支撑杆6、第三支撑杆9和第四支撑杆10；太阳翼/天线1的一端通过板间铰链2连接卫星平台3，另一端通过支撑桁架连接卫星平台3，本发明具有简化现有机构的展开构型，减少了杆件数量等优点；其中，板间铰链2在太阳翼/天线1展开夹角为90°后可实现锁定。

具体的，第一支撑杆5和第二支撑杆6的一端均通过铰链安装到卫星平台上的同一撑杆星体安装支座4上，第一支撑杆5和第二支撑杆6可绕撑杆星体安装支座4保持同步转动。第三支撑杆9的一端通过第一杆间铰链7连接第一支撑杆5的另一端，第三支撑杆9的另一端连接到太阳翼/天线1一侧的撑杆框架安装支座11上；第四支撑杆10的一端通过第二杆间铰链8连接第二支撑杆6的另一端，第四支撑杆10的另一端连接到太阳翼/天线1另一侧的撑杆框架安装支座11上；第一支撑杆5、第三支撑杆9与第二支撑杆6、第四支撑杆10对称设置；第三支撑杆9和第四支撑杆10均绕撑杆框架安装支座11转动。

太阳翼/天线1展开状态，第一支撑杆5与第三支撑杆9呈180°展开，第二支撑杆6与第四支撑杆10呈180°展开，支撑桁架组成一V型斜撑构型；太阳翼/天线1收拢状态，第一支撑杆5与第三支撑杆9之间、第二支撑杆6与第四支撑杆10之间收拢，第一支撑杆5、第二支撑杆6、第三支撑杆9和第四支撑杆10折叠于同一平面内，呈M型。

在本实施例中，第一杆间铰链7和第二杆间铰链8均采用斜角交叉折叠式铰链；如图3中所示，斜角交叉折叠式铰链由公铰链12和母铰链13组成；以第一杆间铰链7为例来作进一步的说明：

第三支撑杆9连接公铰链12，第一支撑杆5连接母铰链13，公铰链12再与母铰链13连接；展开状态下，公铰链12与母铰链13之间相互转动，使得第一支撑杆5和第三支撑杆9呈直线支撑；收拢状态下，公铰链12与母铰链13之间转动呈斜角交叉方式折叠，从而使得第一支撑杆5与第三支撑杆9之间零角度收拢，即第一支撑杆5与第三支撑杆9折叠后位于同一平面内。

其中，第一杆间铰链7和第二杆间铰链8为对称式结构的两副铰链，即第一杆间铰链7的公铰链与母铰链之间的折叠方向和第二杆间铰链8的公铰链与母铰链之间的折叠方向相反，即使得第四支撑杆10向第二支撑杆6的右侧折叠，第三支撑杆9向第一支撑杆5的左侧折叠，从而以便于支撑桁架的顺利折叠。

第一杆间铰链7在第一支撑杆5与第三支撑杆9展开夹角为180度时锁定，第二杆间铰链8在第二支撑杆6与第四支撑杆10展开夹角为180度时锁定，从而使得支撑桁架展开后形成一稳定的V型斜撑式构型，从而在太阳翼/天线1和卫星平台3之间形成稳定的三角形连接关系，有效提高支撑桁架在空间扭转（绕X向）、抗弯（绕Y向）、侧摆（绕Z向）的刚度。其中，第一杆件铰链7与第二杆间铰链8的锁定具体可通过在其上设置锁定结构来实现，此处不作限制。

本发明通过在第一支撑杆5与第三支撑杆9之间、第二支撑杆6与第四支撑杆10之间设置斜角交叉折叠式铰链，从而使得第一支撑杆5、第二支撑杆6、第三支撑杆9与第四支撑杆10折叠后位于同一平面内，从而减小了桁架杆系收拢后包络尺寸，提高了支撑桁架的收拢比。

在本实施例中，第一支撑杆5、第二支撑杆6、第三支撑杆9和第四支撑杆10均采用长度可调节撑杆。长度可调节撑杆包括撑杆件，撑杆件两端分别连接有撑杆接头，撑杆接头通过螺纹杆连接接铰链或支座，螺纹杆与撑杆接头之间通过螺纹同轴连接，螺纹杆上套设有螺母且螺母压在所述撑杆接头的端部；撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反，以使得转动撑杆件的时候整个撑杆长度发生变化。具体操作的时候，将长度可调节撑杆两端的螺纹杆上的螺母拧松，转动撑杆件，撑杆件转动带动撑杆接头相对于螺纹杆转动，由于撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反，因此通过改变转动撑杆件的转向，从而使得整个长度可调节撑杆变长或变短；长度可调节撑杆的长短调节好后，再拧紧所述螺母。

下面以第三支撑杆9采用长度可调节撑杆为例做进一步说明：

如图4中所示，第三支撑杆9包括第三撑杆件901，第三撑杆件901为一两端开口的中空结构；第三撑杆件901的两端分别设置有第一撑杆接头17和第二撑杆接头19，第一撑杆接头17、第二撑杆接头19的一端分别插进第三撑杆件901两端的开口内，通过定位销18进行定位连接。第一杆间铰链7的铰链转接头14和撑杆框架安装支座11的端部上还分别设置有第一螺纹杆22和第二螺纹杆23，第一撑杆接头17通过第一螺纹杆22连接第一杆间铰链7的铰链转接头14；第一螺纹杆22上套设有厚螺母16和薄螺母15，厚螺母16和薄螺母15拧紧压在第一撑杆接头17上进行固定。第二撑杆接头19通过第二螺纹杆23连接撑杆框架安装支座11，且第二螺纹杆23上套设有厚螺母20和薄螺母21，厚螺母20和薄螺母21拧紧压在第二撑杆接头19上进行固定。其中，第一撑杆接头17、第一螺纹杆22、薄螺母15和厚螺母16连接部位均采用左旋螺纹；第二撑杆接头19、第二螺纹杆23、薄螺母21和厚螺母20连接部位均采用右旋螺纹。

本发明将第一支撑杆5、第二支撑杆6、第三支撑杆9和第四支撑杆10设计成长度可调节撑杆，使得整个支撑桁架在装调过程中无需拆装杆件，当撑杆桁架安装到太阳翼/天线与卫星平台之间后，只要通过松开撑杆件两端的厚螺母、薄螺母，然后转动撑杆件，来调节整个撑杆的长度，操作方便，易于实现，装调效率高。

本发明还提供了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，该太阳翼/天线可展开支撑桁架为以上所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架；装配调节方式包括以下步骤：

（1）按照太阳翼/天线可展开支撑桁架的设计尺寸进行总装，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆的一端安装到所述卫星平台上的撑杆星体安装支座，所述第三支撑杆和第四支撑杆的一端分别安装到太阳翼/天线两对称边上的撑杆框架安装支座上；所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆安装好后，进行粗调；

（2）根据太阳翼/天线的总装精度要求，无需拆下杆件，在集成状态下对所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆的杆长进行调整。

进一步的，所述第一撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆均为长度可调节撑杆，所述长度可调节撑杆的长度调节步骤包括：

将长度可调节撑杆两端的螺纹杆上的所述螺母拧松，转动所述撑杆件，所述撑杆件转动带动所述撑杆接头相对于所述螺纹杆转动，由于所述撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反，因此通过改变转动所述撑杆件的转向，从而使得整个长度可调节撑杆变长或变短；所述长度可调节撑杆的长短调节好后，再拧紧所述螺母。

以第三支撑杆9为例，具体调整方法如下：调节前，需将薄螺母15、厚螺母16、厚螺母20、薄螺母21拧松；通过旋转第三撑杆件901来调节杆长，由于第三撑杆件901两端的第一撑杆接头17和第二撑杆接头19的螺纹旋向相反，当旋转第三撑杆件901时，整个杆长（即：从第一杆间铰链7到撑杆框架安装支座11的总长度）发生变化，而杆件的长短变化趋势主要取决于旋转方向；杆长调节完成后，再将薄螺母15、厚螺母16、厚螺母20、薄螺母21拧紧并防松。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (10)

1.一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述支撑桁架包括第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆；

所述第一支撑杆和第二支撑杆的一端均通过铰链安装到卫星平台上的撑杆星体安装支座上；所述第三支撑杆的一端通过第一杆间铰链连接所述第一支撑杆的另一端，所述第四支撑杆的一端通过第二杆间铰链连接所述第二支撑杆的另一端；所述第三支撑杆和所述第四支撑杆的另一端分别安装到所述太阳翼/天线两对称侧上的撑杆框架安装支座上；

所述太阳翼/天线展开状态，所述第一支撑杆与所述第三支撑杆呈180°展开，第二支撑杆与第四支撑杆呈180°展开，所述支撑桁架组成一V型斜撑结构；

所述太阳翼/天线收拢状态，所述第一支撑杆与第三支撑杆之间、所述第二支撑杆与第四支撑杆之间收拢，所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆折叠于同一平面内并呈M型。

2.根据权利要求1所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述第一杆间铰链和第二杆间铰链均采用斜角交叉折叠式铰链，所述斜角交叉折叠式铰链由公铰链和母铰链组成，斜角交叉折叠式铰链折叠后，所述公铰链与所述母铰链之间呈斜角交叉方式折叠，且所述第一支撑杆与第三支撑杆之间、所述第二支撑杆与第四支撑杆之间收拢位于同一平面内。

3.根据权利要求1或2所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述第一杆间铰链和第二杆间铰链为对称式结构的两副铰链。

4.根据权利要求1或2所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述第一杆间铰链在第一支撑杆与第三支撑杆展开夹角为180度时锁定，所述第二杆间铰链在第二支撑杆与第四支撑杆展开夹角为180度时锁定。

5.根据权利要求1所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆均为长度可调节撑杆。

6.根据权利要求5所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述长度可调节撑杆包括撑杆件，所述撑杆件两端分别连接有撑杆接头，所述撑杆接头通过螺纹杆连接接铰链或支座，所述螺纹杆与所述撑杆接头之间通过螺纹同轴连接，所述螺纹杆上套设有螺母且所述螺母压在所述撑杆接头的端部；所述撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反。

7.根据权利要求1所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述太阳翼/天线一端通过板间铰链与所述卫星平台连接，另一端通过所述支撑桁架与所述卫星平台连接。

8.根据权利要求7所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架，其特征在于，所述板间铰链在所述太阳翼/天线展开夹角为90°后实现锁定。

9.一种太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，其特征在于，所述太阳翼/天线可展开支撑桁架为权利要求6中所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架；装配调节方式包括以下步骤：

(1)按照太阳翼/天线可展开支撑桁架的设计尺寸进行总装，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆的一端安装到所述卫星平台上的撑杆星体安装支座，所述第三支撑杆和第四支撑杆的一端分别安装到太阳翼/天线两对称边上的撑杆框架安装支座上；所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆安装好后，进行粗调；

(2)根据太阳翼/天线的总装精度要求，无需拆下杆件，在集成状态下对所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆的杆长进行调整。

10.根据权利要求9所述的太阳翼/天线可展开支撑桁架的装配调节方式，其特征在于，所述第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆均为长度可调节撑杆，所述长度可调节撑杆的长度调节步骤包括：

将长度可调节撑杆两端的螺纹杆上的所述螺母拧松，转动所述撑杆件，所述撑杆件转动带动所述撑杆接头相对于所述螺纹杆转动，由于所述撑杆件两端的螺纹杆的螺纹旋向相反，因此通过改变转动所述撑杆件的转向，从而使得整个长度可调节撑杆变长或变短；所述长度可调节撑杆的长短调节好后，再拧紧所述螺母。