CN109524791B - 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线 - Google Patents

一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线 Download PDF

Info

Publication number
CN109524791B
CN109524791B CN201811293255.6A CN201811293255A CN109524791B CN 109524791 B CN109524791 B CN 109524791B CN 201811293255 A CN201811293255 A CN 201811293255A CN 109524791 B CN109524791 B CN 109524791B
Authority
CN
China
Prior art keywords
truss
rods
connecting block
cable
cable net
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811293255.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109524791A (zh
Inventor
杨东武
丁延康
张逸群
孙梓涵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN201811293255.6A priority Critical patent/CN109524791B/zh
Publication of CN109524791A publication Critical patent/CN109524791A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109524791B publication Critical patent/CN109524791B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明属于星载可展开天线领域，公开了一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线，该天线主要包括双层可展开桁架、索网支撑系统、金属丝网三个部分。双层可展开桁架具体包括轴线方向桁架、母线方向桁架以及连接轴线方向桁架和母线方向桁架的角接头，它们相互铰接形成整个天线桁架结构，保证整个天线的收拢和展开，同时，给索网支撑系统提供边界挂接点。索网支撑系统，包括上索网、下索网和竖向调节索，采用上、下索网“背对背”的形式，达到自平衡状态，而且可以通过调节竖向索，调整形成的抛物柱面的精度，同时，金属索网附着于其上，形成所需的工作抛物柱面。本发明具有较高的结构刚度，可以实现较大的展开口径。

Description

一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线
技术领域
本发明属于星载可展开天线领域，具体是一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线。
背景技术
星载天线被广泛应用于电子侦察、气象监测、地球观测、陆地遥感、深空探测和深空通信等领域，正朝着大口径、高精度、轻质量、高收纳比的方向不断发展。但由于航天运载工具承载质量和容量的限制，大型星载天线必须具有可展开的特点。
传统的抛物柱面反射器天线由金属或金属化的抛物面反射表面构成，由支持构件来支撑，结构整体尺寸与质量较大，无法实现大型化和轻量化。采用展开形式的抛物柱面反射器天线多为充气展开式或柔性自回弹式。其中，充气式天线通过充气展开成抛物柱面天线，柔性自回弹式天线通过自身弹性或形状记忆合金作为驱动来形成抛物柱面。后两种抛物柱面天线虽然降低了收纳体积和质量，但精度往往不如网状天线精度高，且稳定性也存在一定的问题。而目前的可展开抛物柱面天线，其刚度不如周边桁架式天线，且多为单向的开环展开控制，展开可靠性较低。
发明内容
本发明的目的是针对当前可展开抛物柱面天线展开刚度不足、控制可靠性较低的问题，提出了一种新型的周边桁架式可展开抛物柱面天线，不仅可提高天线的展开刚度，而且采用闭环控制，可明显提高天线的控制可靠性。同时，可以实现较大的展开口径，并拥有较高的形面精度和较小的收拢体积。
实现本发明的技术方案是：本发明中的周边桁架式可展开抛物柱面天线展开机构采用双层周边桁架，整个天线包括：
可展开桁架、索网支撑系统、金属丝网等，该金属丝网铺设于索网支撑系统之上，其特征在于：
所述的可展开桁架，采用二维展开的方式，包括轴线方向桁架、母线方向桁架以及连接轴线和母线方向桁架的角接头。它们保证整个天线的收拢和展开，同时，给索网支撑系统提供边界挂接点。
所述的索网支撑系统，包括上索网、下索网和竖向调节索，采用上、下索网“背对背”的形式，达到自平衡状态，而且可以通过调节竖向索，调节形成的抛物柱面的精度，同时，金属索网附着于其上，形成所需的工作抛物柱面。
上述的轴线方向桁架，包含若干个如图2所示的轴线方向桁架基本单元。每个轴线方向桁架基本单元包括一个连接块A、一个连接块B、一个连接块C、一个连接块D、四个滑块装置、四根外伸杆、四个挂接索扣、四根竖向连接杆、八根横杆、四根粗伸缩杆、四根细伸缩杆及十六个滑轮装置。对于相邻的两个轴线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块B用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C用销钉铰接，最后将伸缩杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C用销钉铰接。除单元之间的组装外，在最后一个轴线方向桁架基本单元与角接头装配中，要额外引入一个连接块B、和一个连接块C、两根竖向连接杆和两根外伸杆。
上述的母线方向桁架，包含若干个如图6所示的母线方向桁架基本单元。对每个母线方向桁架基本单元包括一个连接块E、一个连接块F、一个连接块G、一个连接块H、四个滑块装置、八根竖向连接杆、四个杆间挂索扣、八根横杆、四根粗伸缩杆、四根细伸缩杆及十六个滑轮装置。值得注意的是，对于不同位置的母线方向桁架基本单元，其杆间挂索扣的位置不同，这是为了给索网系统提供相应位置的边界挂接点所致，同时在靠近轴向方向桁架的部分母线方向桁架基本单元上要将竖向连接杆变成外伸杆以提供相应的索网挂接点。对于相邻的两个母线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块F用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G用销钉铰接，最后将伸缩杆与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G用销钉铰接。除单元之间的组装外，在最后一个母线方向桁架基本单元与角接头装配中，要额外引入一个连接块B、和一个连接块头C、两根竖向连接杆和两根外伸杆。
上述的角接头用于连接轴线和母线方向桁架，共包括四部分：一个上角接头、一个下角接头，一根竖向连接杆和六个用于导引驱动索的导向滑轮。整个天线共有四个角接头，上、下角接头通过竖向连接杆固接在一起，不产生相对位移。上、下角接头分别与相应的连接块通过销钉铰接，从而分别与轴线方向桁架和母线方向桁架拼接，进而组成整个天线桁架结构。
所述的可展开桁架，其特征在于，内、外层桁架的每个铰接处均有滑轮装置，用于导引驱动索，但位于中间位置的伸缩杆与连接块相连的铰接处不需要滑轮装置。可展开桁架采用双层桁架结构，其展开态和收拢态均为长方体。机构采用双层拉索驱动方式驱动展开，在驱动索的作用下，轴向方向桁架上的所有内滑块A和外滑块B沿各自包裹的竖向连接杆向上滑动，使得上侧外伸杆向上伸出，同时，轴向方向桁架上的所有内滑块B和外滑块A沿各自包裹的竖向连接杆向下滑动，使得下外伸杆向下伸出。在这个过程中，所有上、下横杆由竖直状态绕各自的铰接点旋转到水平状态，同时，每根伸缩杆也绕各自的铰接点旋转并拉伸。母线方向的桁架上也做相同的运动，从而使得整个桁架展开。在展开过程中，所有连接块和角接头的运动轨迹均为直线。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明采用周边桁架的形式，既能控制轴线方向的桁架单元个数及其展开过程，又能掌控母线方向的桁架单元个数及其展开过程，其口径可任意调节，并且由于采用双层桁架结构，因而具有较高的结构刚度。
2.本发明由于采用曲柄滑块和平行四边形结构相结合的方式展开桁架，因而其展开同步性较好，展开可靠性较高。
3.本发明中的索网系统采用“背对背”的方式，通过对绳索的调节，可形成一个精度较高的抛物柱面。
附图说明
图1为本发明的新型的周边桁架式可展开抛物柱面天线方案示意图；
图2为本发明的双层轴线方向桁架示意图；
图3为本发明的轴线方向桁架基本单元结构示意图；
图4为本发明的轴线方向桁架上的连接块A、B、C、D和滑块的结构示意图；
图5为本发明的双层母线方向桁架示意图；
图6为本发明的母线方向桁架基本单元结构示意图；
图7为本发明的母线方向桁架上的连接块E、F、G、H和杆间挂索扣的结构示意图；
图8为本发明的角接头示意图；
图9为本发明的桁架收拢态示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的描述。
参照图1，本发明是一种新型的周边桁架式可展开抛物柱面天线，包括索网反射面系统(1)、双层轴线方向桁架(2)、双层母线方向桁架(3)和角接头(4)。索网反射面系统(1)所需的边界挂接点由双层轴线方向桁架(2)和双层母线方向桁架(3)提供，从而形成所需的抛物柱面形状。角接头(4)是连接双层轴线方向桁架(2)和双层母线方向桁架(3)的连接装置，三者共同组成天线的可展开桁架。
参照图2和图3，双层轴线方向桁架(2)由若干个轴线方向桁架基本单元(21)组成，其中每个轴线方向桁架基本单元包括一个连接块A(21-1)、一个连接块B(21-4)、一个连接块C(21-8)、一个连接块D(21-10)、四个滑块装置(21-2、21-5、21-7、21-9)、四根外伸杆(21-15)、四个挂接索扣(21-16)、四根竖向连接杆(21-6)、八根横杆(21-11、21-12)、四根粗伸缩杆(21-14)、四根细伸缩杆(21-13)及十六个滑轮装置(21-3)。对于相邻的两个轴线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆(21-12)与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块B(21-4)用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆(21-11)与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C(21-8)用销钉铰接，最后将伸缩杆(21-13)与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C(21-8)用销钉铰接。除单元之间的组装外，在最后一个轴线方向桁架基本单元(21)与角接头4装配中，要额外引入一个连接块B(21-4)、和一个连接块C(21-8)、两根竖向连接杆(21-6)和两根外伸杆(21-15)。
参照图5和图6，双层母线方向桁架(3)由若干个母线方向桁架基本单元(31)组成，其中每个母线方向桁架基本单元包括一个连接块E(31-2)、一个连接块F(31-4)、一个连接块G(31-8)、一个连接块H(31-9)、四个滑块装置(31-5、31-7、31-10、31-11)、八根竖向连接杆(31-6)、四个杆间挂索扣(31-1)、八根横杆(31-14、31-15)、四根粗伸缩杆(31-12)、四根细伸缩杆(31-13)及十六个滑轮装置(31-3)。值得注意的是，对于不同位置的母线方向桁架基本单元(31)，其杆间挂索扣(31-1)的位置不同，这是为了给索网系统提供相应位置的边界挂接点所致，同时在靠近轴向方向桁架的部分母线方向桁架基本单元上要将竖向连接杆变成外伸杆以提供相应的索网挂接点。对于相邻的两个母线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆(31-14)与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块F(31-4)用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆(31-15)与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G(31-8)用销钉铰接，最后将伸缩杆(31-14、31-15)与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G(31-8)用销钉铰接。除单元之间的组装外，在最后一个母线方向桁架基本单元与角接头装配中，要额外引入一个连接块B(21-4)、和一个连接块头C(21-8)、两根竖向连接杆(31-6)和两根外伸杆(21-15)。
参照图8，角接头(4)用于连接轴线方向桁架(2)和母线方向桁架(3)，共包括四部分：一个上角接头(42)、一个下角接头(44)，一根竖向连接杆(43)和六个用于导引驱动索的导向滑轮(41)。整个天线共有四个角接头，上角接头(42)和下角接头(44)通过竖向连接杆(43)固接在一起，彼此之间不产生相对位移。上、下角接头分别与相应的连接块通过销钉铰接，从而分别与轴线方向桁架和母线方向桁架拼接，进而组成整个天线桁架结构。
机构采用双层拉索驱动方式驱动展开，在驱动索的作用下，轴向方向桁架(2)上的所有内滑块A(21-5)和外滑块B(21-2)沿各自包裹的竖向连接杆(21-6)向上滑动，使得上侧外伸杆(21-15)向上伸出，同时，轴向方向桁架(2)上的所有内滑块B(21-9)和外滑块A(21-7)沿各自包裹的竖向连接杆(21-6)向下滑动，使得下外伸杆(21-15)向下伸出。在这个过程中，所有上横杆(21-12)和下横杆(21-11)由竖直状态绕各自的铰接点旋转到水平状态，同时，每根伸缩杆(21-13、21-14)也绕各自的铰接点旋转并拉伸。母线方向的桁架(3)上也做相同的运动，从而使得整个桁架展开。在展开过程中，所有连接块和角接头的运动轨迹均为直线。
本实施方案中没有详细叙述的部分属本行业的公识，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型的双层周边桁架式可展开抛物柱面天线，其特征在于，包括可展开桁架、索网支撑系统、金属丝网三个部分；双层可展开桁架具体包括轴线方向桁架、母线方向桁架以及连接轴线方向桁架和母线方向桁架的角接头；索网支撑系统，包括上索网、下索网和竖向调节索，采用上、下索网“背对背”的形式，金属索网附着于其上，形成所需的工作抛物柱面；包含若干个轴线方向桁架基本单元，每个轴线方向桁架基本单元包括一个连接块A、一个连接块B、一个连接块C、一个连接块D、四个滑块装置、四根外伸杆、四个挂接索扣、四根竖向连接杆、八根横杆、四根粗伸缩杆、四根细伸缩杆及十六个滑轮装置；对于相邻的两个轴线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块B用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C用销钉铰接,最后将伸缩杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块C用销钉铰接；除单元之间的组装外，在最后一个轴线方向桁架基本单元与角接头装配中，要额外引入一个连接块B、和一个连接块C、两根竖向连接杆和两根外伸杆。
2.如权利要求1所述的新型的双层周边桁架式可展开抛物柱面天线，其特征在于，包含若干个母线方向桁架基本单元，每个母线方向桁架基本单元包括一个连接块E、一个连接块F、一个连接块G、一个连接块H、四个滑块装置、八根竖向连接杆、四个杆间挂索扣、八根横杆、四根粗伸缩杆、四根细伸缩杆及十六个滑轮装置；对于不同位置的母线方向桁架基本单元，其杆间挂索扣的位置不同，同时在靠近轴向方向桁架的部分母线方向桁架基本单元上要将竖向连接杆变成外伸杆以提供相应的索网挂接点；对于相邻的两个母线方向桁架基本单元之间的装配，则需将伸出的两根上横杆与另一个轴线方向桁架基本单元的连接块F用销钉铰接，然后将伸出的两根下横杆与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G用销钉铰接,最后将伸缩杆与另一个母线方向桁架基本单元的连接块G用销钉铰接；除单元之间的组装外，在最后一个母线方向桁架基本单元与角接头装配中，要额外引入一个连接块B、和一个连接块头C、两根竖向连接杆和两根外伸杆。
3.如权利要求1所述的新型的双层周边桁架式可展开抛物柱面天线，其特征在于，包括一个上角接头、一个下角接头，一根竖向连接杆和六个用于导引驱动索的导向滑轮；整个天线共有四个角接头，上、下角接头通过竖向连接杆固接在一起，不产生相对位移；上、下角接头分别与相应的连接块通过销钉铰接，从而分别与轴线方向桁架和母线方向桁架拼接。
4.如权利要求1所述的新型的双层周边桁架式可展开抛物柱面天线，其特征在于，内、外层桁架的每个铰接处均有滑轮装置，用于导引驱动索，但位于中间位置的伸缩杆与连接块相连的铰接处不需要滑轮装置；可展开桁架采用双层桁架结构，其展开态和收拢态均为长方体；机构采用双层拉索驱动方式驱动展开，在驱动索的作用下，轴向方向桁架上的所有内滑块A和外滑块B沿各自包裹的竖向连接杆向上滑动，使得上侧外伸杆向上伸出，同时，轴向方向桁架上的所有内滑块B和外滑块A沿各自包裹的竖向连接杆向下滑动，使得下外伸杆向下伸出；在这个过程中，所有上、下横杆由竖直状态绕各自的铰接点旋转到水平状态，同时，每根伸缩杆也绕各自的铰接点旋转并拉伸；母线方向的桁架上也做相同的运动，从而使得整个桁架展开。
CN201811293255.6A 2018-10-31 2018-10-31 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线 Active CN109524791B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811293255.6A CN109524791B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811293255.6A CN109524791B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109524791A CN109524791A (zh) 2019-03-26
CN109524791B true CN109524791B (zh) 2020-12-25

Family

ID=65774121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811293255.6A Active CN109524791B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109524791B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110767977B (zh) * 2019-10-12 2021-07-13 西安电子科技大学 一种用于索网天线的竖向索调节装置
CN112713379B (zh) * 2020-12-08 2021-11-12 西安电子科技大学 采用y型肋索网抛物柱面可展开天线、控制方法及应用
CN112711118A (zh) * 2021-01-22 2021-04-27 北京环境特性研究所 一种背架及反射装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104022337B (zh) * 2014-06-17 2016-05-18 哈尔滨工业大学 基于肋机构的模块化空间曲面折展天线机构
CN104362423B (zh) * 2014-11-08 2017-01-18 哈尔滨工业大学 弹性铰链驱动的双层环形桁架天线机构
CN106602207B (zh) * 2016-12-01 2019-04-23 西安电子科技大学 四棱柱模块化可展开抛物柱面天线
CN107069176B (zh) * 2017-02-20 2019-05-07 西安电子科技大学 一种基于拉索调节形面精度的可展开柱状抛物面天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN109524791A (zh) 2019-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109524791B (zh) 一种新型周边桁架式可展开抛物柱面天线
CN103794842B (zh) 一种环形桁架式大型空间可展机构
CN102173312B (zh) 大型空间组装式天线反射器模块单元及其组装方法
CN107482322B (zh) 一种基于张拉结构的可展开抛物柱面天线
CN104362423B (zh) 弹性铰链驱动的双层环形桁架天线机构
CN109149119B (zh) 一种基于双剪刀桁架机构的索网抛物柱面可展开天线装置
CN112713379B (zh) 采用y型肋索网抛物柱面可展开天线、控制方法及应用
CN110085964B (zh) 一种网状环形可展开天线以及天线桁架
CN110120575B (zh) 一种基于铰接肋结构的可展开抛物柱面天线
CN104022337A (zh) 基于肋机构的模块化空间曲面折展天线机构
CN104319453B (zh) 基于无源驱动的双层环形桁架天线机构
CN103354303A (zh) 可展开网状抛物柱面天线
CN105720349B (zh) 一种滑动式可展开伞状天线结构骨架及展开方法
WO2014053163A1 (en) Deployable antenna frame
CN111129691B (zh) 一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线
CN107069176A (zh) 一种基于拉索调节形面精度的可展开柱状抛物面天线
CN106992353A (zh) 一种新型环形可展开桁架结构
CN109638470B (zh) 一种新型网状环形可展开天线桁架结构
CN105846044A (zh) 一种折叠式可展开伞状天线结构骨架及展开方法
CN106602207B (zh) 四棱柱模块化可展开抛物柱面天线
CN109004331B (zh) 高刚度可收展抛物柱面天线
CN113488759B (zh) 一种直线桁架式可展开抛物柱面天线机构
CN106972280B (zh) 一种绳索驱动片弹簧式星载天线环形桁架结构
CN113879563B (zh) 一种具有自展开折叠铰链的双模块可展开张拉整体结构
CN109638404B (zh) 一种具有波束赋形的新型三层网状可展开天线桁架结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant