CN109004331B - 高刚度可收展抛物柱面天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高刚度可收展抛物柱面天线，包括：可展支撑架、反射网、平衡网、竖向拉索、张拉索、斜撑杆、缓释装置、网面撑杆，可展支撑架包括柱面折展模块、辅助面折展模块、弧面折展模块，柱面折展模块、辅助面折展模块、弧面折展模块由多个基本折展单元连接组成；该发明实现将抛物柱面分解为若干三棱柱折展单元及天线展开后机构间的互锁，有益于抛物柱面天线的可靠折展及展开锁定后获得高刚度、高稳定性结构，此外，本发明的天线在收拢位形下为一规整的长方体，便于收纳安装，可用于实现具备长期可靠在轨工作能力的大口径抛物柱面天线。

Description

高刚度可收展抛物柱面天线

技术领域

本发明涉及高刚度可收展抛物柱面天线，属于卫星天线结构技术领域。

背景技术

直线阵馈电抛物柱面天线可以在一定的方位面、俯仰面内形成同时多方向的波束簇，在宽频带范围内，能快速地对应于不同方位、不同仰角方向上的各种目标，实现频率和方向的双重瞄准，且具有空间功率的合成能力，其在星载天线领域的应用被人们日趋重视，与其他大型星载天线一样，受运载空间和能力的限制，一般要求其具备轻质化、可收展等特性。目前主要采用索杆式可展结构与金属反射网组合成型的方式来满足上述需求，但是与常见中心轴对称的旋转抛物面天线不同，抛物柱面天线为对称轴“双轴”对称且焦点为一直线，其收展运动分解较为困难，尤其是难以分割成稳定的三角形折展单元。此外，随着天线口径的增加，其容易受到外部扰动而产生交大幅度的振动，为了确保天线结构的稳定性，一般需要将天线锁定，目前主要依赖结构自锁或附加的锁定装置实现，采用结构自锁方式具有机构简单、可靠性好、质量小等优点，但仅依靠单向自锁结构，在机构受到冲击等扰动时，易脱离自锁状态，引发振动。因此，该类天线常见的构型存在刚度及稳定性均较差等问题，不利于天线口径的进一步增大及长期可靠地在轨工作。

发明内容

本发明的目的是提供高刚度可收展抛物柱面天线，实现将抛物柱面分解为若干三棱柱折展单元及天线展开后机构间的互锁，有益于抛物柱面天线的可靠折展及展开锁定后获得高刚度、高稳定性结构，可用于实现具备长期可靠在轨工作能力的大口径抛物柱面天线。

本发明的目的是这样实现的：高刚度可收展抛物柱面天线，包括可展支撑架、反射网、平衡网、竖向拉索、张拉索、斜撑杆、缓释装置、网面撑杆，所述可展支撑架包括柱面折展模块、辅助面折展模块、弧面折展模块，所述柱面折展模块、辅助面折展模块、弧面折展模块由多个基本折展单元连接组成，所述基本折展单元包括上交接盘、支撑柱、下交接盘、滑块、弹簧、上支杆、下支杆、上斜腹杆、下斜腹杆、滑块推杆、单元连接杆，所述斜撑杆包括左连杆、弧形弹片、右连杆，所述缓释装置包括驱动器、基座、绕线盘、导线器、缓释柔索。

所述平衡网和所述网面撑杆与可展支撑架固接，所述网面撑杆设置在反射网与可展支撑架之间，所述反射网与所述网面撑杆固接；所述竖向拉索一端与反射网连接，另一端与平衡网连接，所述张拉索的一端与辅助面折展模块的单元连接杆固接，另一端在弧面折展模块与柱面折展模块交接处固接，所述斜撑杆的一端与柱面折展模块的单元连接杆铰接，另一端在弧面折展模块与辅助面折展模块交接处铰接，所述缓释装置设置在可展支撑架的一侧，固定在所述柱面折展模块与所述弧面折展模块交接处。

所述柱面折展模块与弧面折展模块相互正交连接，并在交汇处公用上交接盘211、支撑柱、下交接盘、滑块、弹簧，所述辅助面折展模块与弧面折展模块相互正交连接，所述辅助面折展模块的上交接盘、支撑柱、下交接盘、滑块、弹簧与所述弧面折展模块的单元连接杆交汇，所述柱面折展模块与辅助面折展模块相互平行。

所述支撑柱一端与上交接盘固接，另一端与下交接盘固接，所述滑块设置在支撑柱上，所述滑块与上交接盘之间设置有弹簧，所述上支杆一端与上交接盘铰接，另一端与单元连接杆铰接，所述下支杆一端与下交接盘铰接，另一端与单元连接杆铰接，所述上斜腹杆上支杆铰接，所述下斜腹杆一端与上斜腹杆铰接，另一端与下交接盘铰接，所述滑块推杆一端与下斜腹杆铰接，另一端与滑块铰接。

所述弧形弹片一端与左连杆固接，另一端与右连杆固接，所述弧形弹片具有重复折展特性，展开状态下的抗弯曲力矩显著大于折叠状态下的抗弯曲力矩。

所述驱动器与基座固定，所述绕线盘设置在基座上，并与驱动器连接，所述导线器设置在绕线盘一侧，并与基座固定，所述基座与上交接盘固定，所述缓释柔索一端与绕线盘连接，另一端穿过导线器及柱面折展模块上的所有滑块，并与柱面折展模块一端的上交接盘固定。

本发明通过将抛物柱面分解为若干三角形折展单元，并进一步通过各基本折展单元的组合，在机构自锁基础上实现了机构的互锁，保证了抛物柱面天线的可靠展开，获得了高刚度、高稳定性的天线结构。

附图说明

图1为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的展开等轴测图。

图2为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的局部结构示意图。

图3为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的局部放大视图

图4为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的基本折展单元结构示意图

图5为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的斜撑杆结构示意图

图6为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的缓释装置示意图

图7为本发明的高刚度可收展抛物柱面天线实施例的收拢等轴测图

图中：1、可展支撑架，2、反射网，3、平衡网，4、竖向拉索，5、张拉索，6、斜撑杆，7、缓释装置，8、网面撑杆，101、柱面折展模块，102、辅助面折展模块，103、弧面折展模块，201、基本折展单元，211、上交接盘，212、支撑柱，213、下交接盘，214、滑块，215、弹簧，216、上支杆，217、下支杆，218、上斜腹杆，219、下斜腹杆，220、滑块推杆，221、单元连接杆，611、左连杆，612、弧形弹片，613、右连杆，711、驱动器，712、基座，713、绕线盘，714、导线器，715、缓释柔索。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的高刚度可收展抛物柱面天线做进一步详细说明。这些附图均为简化示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。

本发明设计的高刚度可收展抛物柱面天线，如图1～6所示，包括：可展支撑架1、反射网2、平衡网3、竖向拉索4、张拉索5、斜撑杆6、缓释装置7、网面撑杆8，所述可展支撑架1包括柱面折展模块101、辅助面折展模块102、弧面折展模块103，所述柱面折展模块101、辅助面折展模块102、弧面折展模块103由多个基本折展单元201连接组成，所述基本折展单元201包括上交接盘211、支撑柱212、下交接盘213、滑块214、弹簧215、上支杆216、下支杆217、上斜腹杆218、下斜腹杆219、滑块推杆220、单元连接杆221，所述斜撑杆6包括左连杆611、弧形弹片612、右连杆613，所述缓释装置7包括驱动器711、基座712、绕线盘713、导线器714、缓释柔索715。

所述平衡网3和所述网面撑杆8与可展支撑架1固接，所述网面撑杆8设置在反射网2与可展支撑架1之间，所述反射网2与所述网面撑杆8固接；所述竖向拉索4一端与反射网2连接，另一端与平衡网3连接，所述张拉索5的一端与辅助面折展模块102的单元连接杆221固接，另一端在弧面折展模块103与柱面折展模块101交接处固接，所述斜撑杆6的一端与柱面折展模块101的单元连接杆221铰接，另一端在弧面折展模块103与辅助面折展模块102交接处铰接，所述缓释装置7设置在可展支撑架1的一侧，固定在所述柱面折展模块101与所述弧面折展模块103交接处。

所述柱面折展模块101与弧面折展模块103相互正交连接，并在交汇处公用上交接盘211、支撑柱212、下交接盘213、滑块214、弹簧215，所述辅助面折展模块102与弧面折展模块103相互正交连接，所述辅助面折展模块102的上交接盘211、支撑柱212、下交接盘213、滑块214、弹簧215与所述弧面折展模块103的单元连接杆221交汇，所述柱面折展模块101与辅助面折展模块102相互平行。

所述支撑柱212一端与上交接盘211固接，另一端与下交接盘213固接，所述滑块214设置在支撑柱212上，所述滑块214与上交接盘之间设置有弹簧215，所述上支杆216一端与上交接盘211铰接，另一端与单元连接杆221铰接，所述下支杆217一端与下交接盘213铰接，另一端与单元连接杆221铰接，所述上斜腹杆218上支杆216铰接，所述下斜腹杆219一端与上斜腹杆218铰接，另一端与下交接盘213铰接，所述滑块推杆220一端与下斜腹杆219铰接，另一端与滑块214铰接。

所述弧形弹片612一端与左连杆611固接，另一端与右连杆613固接，所述弧形弹片612具有重复折展特性，展开状态下的抗弯曲力矩显著大于折叠状态下的抗弯曲力矩。

所述驱动器711与基座712固定，所述绕线盘713设置在基座712上，并与驱动器711连接，所述导线器714设置在绕线盘713一侧，并与基座712固定，所述基座712与上交接盘211固定，所述缓释柔索715一端与绕线盘713连接，另一端穿过导线器714及柱面折展模块101上的所有滑块214，并与柱面折展模块101一端的上交接盘211固定。

结合图7说明本实施方式，本实施方式所述的高刚度可收展抛物柱面天线收拢后为一规整的长方体。

该发明的工作原理是：

可展支撑架的各基本折展单元内的弹簧同时推动滑块沿支撑柱运动，滑块运动带动相应基本折展单元内的滑块推杆、下斜腹杆、上斜腹杆、上支杆、单元连接杆、下支杆一起运动，使天线逐步展开，在展开过程中，被折叠的斜撑杆在弧形弹片的推动下和左连杆及右连杆铰接点的拉动下展开，得益于弧形弹片的空间位移自适应性和展开后的自锁性，使斜撑杆不仅在展开过程中不产生过约束，而且在展开到一定角度后使左连杆和右连杆共线并锁定，最终使整个天线形成若干个稳定的三棱柱单元，在展开到为后，反射网、平衡网、竖向拉索、张拉索均受各连接点的约束而张紧，各基本折展单元处于自锁状态，其中，通过设置不同长度和布置密度的竖向拉索可以控制反射网的型面形状和成型精度，得益于斜撑杆展开后自锁性能和张拉索的张力，天线展开后的结构刚度较高，得益于柱面折展模块与辅助面折展模块的相对位置和连接关系，使柱面折展模块的各基本折展单元与辅助面折展模块的各基本折展单元构成互锁，保证了天线的稳定性。此外，缓释装置通过驱动器带动绕线盘转动控制缓释柔索的释放速度，进而控制各滑块运动的速度，实现天线展开速度的控制，保障了天线的平稳展开，导线器用于引导缓释柔索运动，避免缓释柔索的磨损。

Claims (4)

1.高刚度可收展抛物柱面天线，包括：可展支撑架（1）、反射网（2）、平衡网（3）、竖向拉索（4）、张拉索（5）、斜撑杆（6）、缓释装置（7）、网面撑杆（8），所述可展支撑架（1）包括柱面折展模块（101）、辅助面折展模块（102）、弧面折展模块（103），所述柱面折展模块（101）、辅助面折展模块（102）、弧面折展模块（103）由多个基本折展单元（201）连接组成，所述基本折展单元（201）包括上交接盘（211）、支撑柱（212）、下交接盘（213）、滑块（214）、弹簧（215）、上支杆（216）、下支杆（217）、上斜腹杆（218）、下斜腹杆（219）、滑块推杆（220）、单元连接杆（221），所述斜撑杆（6）包括左连杆（611）、弧形弹片（612）、右连杆（613），所述缓释装置（7）包括驱动器（711）、基座（712）、绕线盘（713）、导线器（714）、缓释柔索（715）；其特征在于：

所述平衡网（3）和所述网面撑杆（8）与可展支撑架（1）固接，所述网面撑杆（8）设置在反射网（2）与可展支撑架（1）之间，所述反射网（2）与所述网面撑杆（8）固接；所述竖向拉索（4）一端与反射网（2）连接，另一端与平衡网（3）连接，所述张拉索（5）的一端与辅助面折展模块（102）的单元连接杆（221）固接，另一端在弧面折展模块（103）与柱面折展模块（101）交接处固接，所述斜撑杆（6）的一端与柱面折展模块（101）的单元连接杆（221）铰接，另一端在弧面折展模块（103）与辅助面折展模块（102）交接处铰接，所述缓释装置（7）设置在可展支撑架（1）的一侧，固定在所述柱面折展模块（101）与所述弧面折展模块（103）交接处；

所述柱面折展模块（101）与弧面折展模块（103）相互正交连接，并在交汇处公用上交接盘（211）、支撑柱（212）、下交接盘（213）、滑块（214）、弹簧（215），所述辅助面折展模块（102）与弧面折展模块（103）相互正交连接，所述辅助面折展模块（102）的上交接盘（211）、支撑柱（212）、下交接盘（213）、滑块（214）、弹簧（215）与所述弧面折展模块（103）的单元连接杆（221）交汇，所述柱面折展模块（101）与辅助面折展模块（102）相互平行。

2.根据权利要求1所述的高刚度可收展抛物柱面天线，其特征在于：所述支撑柱（212）一端与上交接盘（211）固接，另一端与下交接盘（213）固接，所述滑块（214）设置在支撑柱（212）上，所述滑块（214）与上交接盘之间设置有弹簧（215），所述上支杆（216）一端与上交接盘（211）铰接，另一端与单元连接杆（221）铰接，所述下支杆（217）一端与下交接盘（213）铰接，另一端与单元连接杆（221）铰接，所述上斜腹杆（218）上支杆（216）铰接，所述下斜腹杆（219）一端与上斜腹杆（218）铰接，另一端与下交接盘（213）铰接，所述滑块推杆（220）一端与下斜腹杆（219）铰接，另一端与滑块（214）铰接。

3.根据权利要求1所述的高刚度可收展抛物柱面天线，其特征在于：所述弧形弹片（612）一端与左连杆（611）固接，另一端与右连杆（613）固接，所述弧形弹片（612）具有可重复折展特性，展开状态下的抗弯曲力矩显著大于折叠状态下的抗弯曲力矩。

4.根据权利要求1所述的高刚度可收展抛物柱面天线，其特征在于：所述驱动器（711）与基座（712）固定，所述绕线盘（713）设置在基座（712）上，并与驱动器（711）连接，所述导线器（714）设置在绕线盘（713）一侧，并与基座（712）固定，所述基座（712）与上交接盘（211）固定，所述缓释柔索（715）一端与绕线盘（713）连接，另一端穿过导线器（714）及柱面折展模块（101）上的所有滑块（214），并与柱面折展模块（101）一端的上交接盘（211）固定。

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