CN108401571B - 一种星载环形天线抱环装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种星载环形天线抱环装置包括调节组件、第一展开铰链、第二展开铰链、第一展开组件、第三展开组件、第二展开组件、火工装置、第一支撑座以及第二支承座；星载环形天线抱环装置通过两个第一展开铰链、两个第二展开铰链、第一支撑座、支承座第二与卫星平台连接，通过调节组件与环形天线连接；在第一展开组件、第三展开组件以及第二展开组件内侧安装调节组件，将环形天线固定在星载环形天线抱环装置内；本发明解决了环形天线与卫星平台的连接问题，具有足够的刚度和强度，能够承受卫星在发射过程中力学环境载荷，以及卫星入轨后的热环境载荷，并且在经理了力学环境和热环境后能够可靠解锁、可靠展开并锁定。
Description
技术领域
本发明是连接环形天线和卫星平台的结构件，属于卫星天线结构领域。
背景技术
“十五”期间，航天504所研制出了Φ17.2米环形天线原理样机。“十一五”期间，航天504所承担了总装共性预研课题“大型可展开天线技术”，其硬件成果为口径Φ12.5米的环形天线工程样机，星载环形天线抱环装置是连接环形天线和卫星平台的结构件，其直接影响环形天线收拢状态的结构特性和展开可靠性。
目前在国内环形天线首次进行型号研制阶段，首次应为于卫星。目前环形天线没有直接与卫星平台连接的安装面，从而环形天线无法与卫星平台连接，无法承受发射过程中的力学环境载荷。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载环形天线抱环装置，解决了环形天线与卫星平台的连接问题，具有足够的刚度和强度。
本发明的技术方案是：一种星载环形天线抱环装置，所述的星载环形天线抱环装置为圆环形结构，包括调节组件、第一展开铰链、第二展开铰链、第一展开组件、第三展开组件、第二展开组件、火工装置、第一支撑座以及第二支承座；第一展开组件、第二展开组件均为1/4圆环，第三展开组件为1/2圆环；星载环形天线抱环装置通过两个第一展开铰链、两个第二展开铰链、第一支撑座、支承座第二与卫星平台连接，通过调节组件与环形天线连接；在第一展开组件、第三展开组件以及第二展开组件内侧安装调节组件，将环形天线固定在星载环形天线抱环装置内；
所述的调节组件包括调节螺钉、锁紧螺母、V型连接件、第一连接法兰以及第二连接法兰；第一展开组件、第三展开组件、第二展开组件内侧均安装第一连接法兰以及第二连接法兰，并通过第一连接法兰和第二连接法兰对调节螺钉进行限位；调节螺钉与V型连接件采用螺纹连接，通过调节螺钉调节V型连接件的长度；V型连接件调整到位后通过锁紧螺母将V型连接件锁紧；V型连接件通过V型两个接触面与环形天线的V型安装面匹配连接；
所述的第二展开铰链包括外壳、展开支架、第一扭转弹簧、主动齿轮、从动齿轮、第二扭转弹簧、调节棘轮、联动轮、锁定连杆、限位销、弧形推杆以及盖板；第一扭转弹簧固定安装于展开支架的转轴上，为铰链的展开提供驱动力矩；第二扭转弹簧的一端固定安装在其自身的转轴上，另一端固定安装在调节棘轮上，第二扭转弹簧为铰链展开提供缓冲力矩，调节棘轮调节第二扭转弹簧的初始力矩；主动齿轮固定连接在展开支架上；从动齿轮与主动齿轮啮合形成升速轮系；所述的从动齿轮上挖有空程沟槽，从动齿轮空套在第二扭转弹簧的转轴上；从动齿轮转动时，安装在第二扭转弹簧转轴上的限位销通过从动齿轮上的空程沟槽带动第二扭转弹簧转轴一起转动，并同时带动第二扭转弹簧扭转；锁定连杆和展开支架均安装在外壳上；外壳的两侧固定安装有盖板，第一扭转弹簧、第二扭转弹簧、调节棘轮、联动轮的转轴均固定安装在外壳两侧的盖板上；所述的展开支架内挖有用于锁定的沟槽；当展开支架展开到位后，锁定连杆卡入展开支架上的沟槽内；当展开支架收拢时，安装在展开支架上的弧形推杆推动联动轮的一端旋转，联动轮的另一端对外部展开对象压紧，当展开支架展开时，完成对外部展开对象的释放。
第一展开组件的一端、第二展开组件的一端通过第二展开铰链连接，并一同固定安装在卫星平台上；第三展开组件的一端通过在第一展开铰链固定安装在卫星平台上；星载环形天线抱环装置处于收拢状态时，通过两个火工装置分别将第三展开组件的另一端、第二展开组件的另一端、第一支撑座、第二支承座串联在一起，并通过第一支撑座、第二支承座与卫星平台连接；第一展开铰链将收拢状态的第一展开组件压紧，通过调节组件使星载环形天线抱环装置匹配环形天线的收拢直径；当火工装置解锁后，第三展开组件在第一展开铰链的驱动下展开到位并锁定，第一展开铰链展开并将第一展开组件释放，第一展开组件以及第二展开组件在第二展开铰链的驱动下展开到位并锁定。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1.星载环形天线抱环装置的发明，很好的解决了环形天线与卫星平台的连接问题，具有足够的刚度和强度，能够承受卫星在发射过程中力学环境载荷，以及卫星入轨后的热环境载荷，并且在经理了力学环境和热环境后能够可靠解锁、可靠展开并锁定。
2.星载环形天线抱环装置为了减少火工装置的数量，在第一展开铰链中设计了连动解锁释放功能，提高了星载环形天线抱环装置解锁可靠性，同时为了减小星载环形天线抱环装置展开时对卫星平台的冲击，在第一展开铰链中设计了缓冲功能，有效的控制了环形连接抱环展开到位时的冲击力又在展开初期具有足够的驱动力矩。
3.在环形天线展开前，火工装置解锁，第三展开组件在第一展开铰链作用下展开，第一展开组件以及第二展开组件在第二展开铰链的驱动下展开，从而实现了星载环形天线抱环装置与环形天线之间的分离。
4.由于环形天线每次收拢直径存在一定的离散性特点，所以星载环形天线抱环装置设计了具有±10mm调节能力的调节组件，并且具有锁紧力矩测试调整功能。
附图说明
图1为星载环形天线抱环装置收拢状态示意图；
图2为星载环形天线抱环装置展开状态示意图；
图3为星载环形天线抱环装置与环形天线安装形式示意图；
图4为星载环形天线抱环装置调节组件示意图；
图5为星载环形天线抱环装置与环形天线连接方式收拢状态主视图；
图6为星载环形天线抱环装置与环形天线连接方式收拢状态俯视图；
图7为星载环形天线抱环装置与环形天线连接方式展开状态主视图；
图8为星载环形天线抱环装置与环形天线连接方式展开状态俯视图；
图9为本发明中第二展开铰链侧面剖视图；
图10为本发明中第二展开铰链正面剖视图。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明星载环形天线抱环装置为圆环形结构，包括调节组件1、第一展开铰链2、第二展开铰链3、第一展开组件4、第三展开组件5、第二展开组件6、火工装置7、第一支撑座8以及第二支承座9；第一展开组件4、第二展开组件6均为1/4圆环，第三展开组件5为1/2圆环；星载环形天线抱环装置通过两个第一展开铰链2、两个第二展开铰链3、第一支撑座8、第二支承座9与卫星平台连接，通过调节组件1与环形天线10连接；在第一展开组件4、第三展开组件5以及第二展开组件6内侧安装调节组件1，将环形天线10固定在星载环形天线抱环装置内；
所述的调节组件1包括调节螺钉11、锁紧螺母12、V型连接件13、第一连接法兰14以及第二连接法兰15；第一展开组件4、第三展开组件5、第二展开组件6内侧均安装第一连接法兰14以及第二连接法兰15，并通过第一连接法兰14和第二连接法兰15对调节螺钉11进行限位；调节螺钉11与V型连接件13采用螺纹连接，通过调节螺钉11调节V型连接件13的长度；V型连接件13调整到位后通过锁紧螺母12将V型连接件13锁紧；V型连接件13通过V型两个接触面与环形天线10的V型安装面匹配连接；
如图9、图10所示，第二展开铰链3由外壳21、展开支架22、第一扭转弹簧23、主动齿轮24、从动齿轮25、第二扭转弹簧26、调节棘轮27、联动轮28以及锁定连杆29、限位销30、弧形推杆31以及盖板32组成。第一扭转弹簧23用于为铰链的展开提供驱动力矩，安装于展开支架22的转轴上；第二扭转弹簧26为铰链展开末尾阶段提供缓冲力矩，弹簧的一个端头固定在第二扭转弹簧26的转轴上，另一端固定在调节棘轮27上；主动齿轮24通过螺钉连接在展开支架22上；从动齿轮25与主动齿轮24啮合形成3∶1传动比的升速轮系；所述的从动齿轮25上挖有270°的空程沟槽，从动齿轮25空套在第二扭转弹簧26的转轴上；展开支架22展开时，主动齿轮24带动从动齿轮25转动，主动齿轮24转动90°时，从动齿轮25转动270°，安装在第二扭转弹簧26转轴上的限位销30通过从动齿轮25上的空程沟槽带动第二扭转弹簧26转轴一起转动，并同时带动第二扭转弹簧26扭转，实现了铰链在展开前半程内只有第一扭转弹簧23工作、后半程范围内第二扭转弹簧26才起作用，并且可以在后半程的小角度范围内有效降低展开支架22的速度；调节棘轮27用于调节第二扭转弹簧26的初始力矩，实现对展开支架22缓冲作用大小的调节作用；外壳21的两侧固定安装有盖板32，第一扭转弹簧23、第二扭转弹簧26、调节棘轮27、联动轮28的转轴均固定安装在外壳21两侧的盖板32上；当展开支架22展开到位后锁定连杆29卡入展开支架22上的沟槽内实现对展开支架22的锁定；当展开支架22收拢时，安装在展开支架上的一个圆弧状推杆31推动联动轮28的一端旋转一定角度，此时联动轮28的另一端即可实现对外部对象的释放。
第一展开组件4的一端、第二展开组件6的一端通过第二展开铰链3连接，并一同固定安装在卫星平台上；第三展开组件5的一端通过在第一展开铰链2固定安装在卫星平台上；星载环形天线抱环装置处于收拢状态时，通过两个火工装置7分别将第三展开组件5的另一端、第二展开组件6的另一端、第一支撑座8、第二支承座9串联在一起，并通过第一支撑座8、第二支承座9与卫星平台连接；第一展开铰链2将收拢状态的第一展开组件4压紧，通过调节组件1使星载环形天线抱环装置匹配环形天线10的收拢直径；当火工装置7解锁后，第三展开组件5在第一展开铰链2的驱动下展开到位并锁定，第一展开铰链2展开并将第一展开组件4释放，第一展开组件4以及第二展开组件6在第二展开铰链3的驱动下展开到位并锁定
结合环形天线10的结构特点以及环形天线10布局要求，将星载环形天线抱环装置分为第三展开组件、第一展开组件以及第二展开组件三部分分别在两个第一展开铰链2和两个第二展开铰链3的驱动下展开，可以有效的将收拢状态下的环形天线10释放，保证环形天线10展开需要的空间。为了保证星载环形天线抱环装置具有足够的刚度和强度，满足整星发射过程中的承载要求，星载环形天线抱环装置通过两个第一展开铰链2、两个第二展开铰链3、第一支撑座8以及第二支承座9六处与卫星平台连接。为了减少火工装置7的数量，在第一展开铰链2中设计了连动解锁释放功能，同时为了减小星载环形天线抱环装置展开后对卫星平台的冲击，在第一展开铰链2中设计了缓冲功能，有效的控制了星载环形天线抱环装置展开到位时的冲击力又保证了在展开初期具有足够的驱动力矩。星载环形天线抱环装置结构示意图如图2、图3所示。
如图1所示，在环形天线10展开前，火工装置7解锁，第三展开组件5在第一展开铰链2作用下展开约130°，第一展开组件4以及第二展开组件6在第二展开铰链3的驱动下展开5°，从而实现了星载环形天线抱环装置与环形天线10之间的分离。由于环形天线10每次收拢直径存在一定的离散性特点，所以星载环形天线抱环装置设计了具有±10mm调节能力的调节组件1，并且具有锁紧力矩测试调整功能，如图4-图8所示。
星载环形天线抱环装置与环形天线10安装过程可分为以下几步：
a)第一展开组件4收拢到位；
b)第三展开组件5收拢到位，第一展开铰链2工作，对第一展开组件4进行锁紧；
c)第二展开组件6收拢到位；
d)两个火工装置7分别将第三展开组件5、第二展开组件6以及第一支撑座8、第二支承座9串联在一起；
e)通过调节组件1中的调节螺钉11调节V型连接件13的长度；
f)V型连接件13调整到位后通过锁紧螺母12将V型连接件13锁紧。
星载环形天线抱环装置与环形天线10解锁释放过程可分为以下几步：
a)火工装置7解锁释放；
b)第一展开铰链2工作，第三展开组件5展开，当展开约5°时，第三展开组件5将对第一展开组件4释放，当展开约90°时，第一展开组件4缓冲功能作用，减小了第三展开组件5对卫星平台的冲击力；
c)第一展开组件4、第二展开组件6在第一展开铰链2的作用下展开到位。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一种星载环形天线抱环装置，其特征在于：所述的星载环形天线抱环装置为圆环形结构，包括调节组件(1)、第一展开铰链(2)、第二展开铰链(3)、第一展开组件(4)、第三展开组件(5)、第二展开组件(6)、火工装置(7)、第一支撑座(8)以及第二支承座(9)；第一展开组件(4)、第二展开组件(6)均为1/4圆环，第三展开组件(5)为1/2圆环；星载环形天线抱环装置通过两个第一展开铰链(2)、两个第二展开铰链(3)、第一支撑座(8)、第二支承座(9)与卫星平台连接，通过调节组件(1)与环形天线(10)连接；在第一展开组件(4)、第三展开组件(5)以及第二展开组件(6)内侧安装调节组件(1)，将环形天线(10)固定在星载环形天线抱环装置内；
所述的调节组件(1)包括调节螺钉(11)、锁紧螺母(12)、V型连接件(13)、第一连接法兰(14)以及第二连接法兰(15)；第一展开组件(4)、第三展开组件(5)、第二展开组件(6)内侧均安装第一连接法兰(14)以及第二连接法兰(15)，并通过第一连接法兰(14)和第二连接法兰(15)对调节螺钉(11)进行限位；调节螺钉(11)与V型连接件(13)采用螺纹连接，通过调节螺钉(11)调节V型连接件(13)的长度；V型连接件(13)调整到位后通过锁紧螺母(12)将V型连接件(13)锁紧；V型连接件(13)通过V型两个接触面与环形天线(10)的V型安装面匹配连接；
所述的第二展开铰链(3)包括外壳(21)、展开支架(22)、第一扭转弹簧(23)、主动齿轮(24)、从动齿轮(25)、第二扭转弹簧(26)、调节棘轮(27)、联动轮(28)、锁定连杆(29)、限位销(30)、弧形推杆(31)以及盖板(32)；第一扭转弹簧(23)固定安装于展开支架(22)的转轴上，为铰链的展开提供驱动力矩；第二扭转弹簧(26)的一端固定安装在其自身的转轴上，另一端固定安装在调节棘轮(27)上，第二扭转弹簧(26)为铰链展开提供缓冲力矩，调节棘轮(27)调节第二扭转弹簧(26)的初始力矩；主动齿轮(24)固定连接在展开支架(22)上；从动齿轮(25)与主动齿轮(24)啮合形成升速轮系；所述的从动齿轮(25)上挖有空程沟槽，从动齿轮(25)空套在第二扭转弹簧(26)的转轴上；从动齿轮(25)转动时，安装在第二扭转弹簧(26)转轴上的限位销(30)通过从动齿轮(25)上的空程沟槽带动第二扭转弹簧(26)转轴一起转动，并同时带动第二扭转弹簧(26)扭转；锁定连杆(29)和展开支架(22)均安装在外壳(21)上；外壳(21)的两侧固定安装有盖板(32)，第一扭转弹簧(23)、第二扭转弹簧(26)、调节棘轮(27)、联动轮(28)的转轴均固定安装在外壳(21)两侧的盖板(32)上；所述的展开支架(22)内挖有用于锁定的沟槽；当展开支架(22)展开到位后，锁定连杆(29)卡入展开支架(22)上的沟槽内；当展开支架(22)收拢时，安装在展开支架(22)上的弧形推杆(31)推动联动轮(28)的一端旋转，联动轮(28)的另一端对外部展开对象压紧，当展开支架(22)展开时，完成对外部展开对象的释放；
第一展开组件(4)的一端、第二展开组件(6)的一端通过第二展开铰链(3)连接，并一同固定安装在卫星平台上；第三展开组件(5)的一端通过第一展开铰链(2)固定安装在卫星平台上；星载环形天线抱环装置处于收拢状态时，通过两个火工装置(7)分别将第三展开组件(5)的另一端、第二展开组件(6)的另一端、第一支撑座(8)、第二支承座(9)串联在一起，并通过第一支撑座(8)、第二支承座(9)与卫星平台连接；第一展开铰链(2)将收拢状态的第一展开组件(4)压紧，通过调节组件(1)使星载环形天线抱环装置匹配环形天线(10)的收拢直径；当火工装置(7)解锁后，第三展开组件(5)在第一展开铰链(2)的驱动下展开到位并锁定，第一展开铰链(2)展开并将第一展开组件(4)释放，第一展开组件(4)以及第二展开组件(6)在第二展开铰链(3)的驱动下展开到位并锁定。
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| CN201318007166.2A CN108401571B (zh) | 2013-11-29 | 2013-11-29 | 一种星载环形天线抱环装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106250609A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-12-21 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种大口径环形反射器分布式非线性驱动展开方法 |
| CN106560401A (zh) * | 2015-10-02 | 2017-04-12 | 波音公司 | 双端口有效载荷附接环兼容卫星 |
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2013
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| CN106560401B (zh) * | 2015-10-02 | 2021-08-06 | 波音公司 | 双端口有效载荷附接环兼容卫星 |
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| CN106250609B (zh) * | 2016-07-28 | 2019-02-19 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种大口径环形反射器分布式非线性驱动展开方法 |
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