CN109638405A - 高精度多对接锁固面天线辅助展开机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，属于卫星天线技术领域，该机构包括翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ、固定模块Ⅲ，模块Ⅰ与Ⅲ中含有楔块伸缩机构，转动连接模块Ⅱ包括大电机、与大电机的电机轴固结的传动轴、支撑大电机与传动轴连接的第一安装板和第二安装板；所述的翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ分别与传动轴连接；利用本发明的装置，天线展开的整个过程可逆，天线需要收回的时候，辅助机构的楔块能够与反射面进行精确对接，再垂直翻转回原来的位置，使得较长长度的天线反射面可以分段携带，在反射面折叠时起固定作用，解决了多组固定反射面同时准确翻转的问题。

Description

高精度多对接锁固面天线辅助展开机构

技术领域

本发明涉及卫星天线技术领域，具体是一种卫星固面天线的多模块、自适应、高精度辅助展开机构。

背景技术

随着卫星技术发展，星载天线在设计上更注重多频段、高精度、大容量的设计要求，卫星天线的设计因而逐渐趋于复杂。但由于火箭运载能力、经济等因素的限制，又需要天线结构质量轻、体积小。基于以上的矛盾，模块化、可扩展天线技术应运而生并迅速发展，已成为解决卫星天线大口径、高精度、轻量化等需求的一种重要途径。这要求天线在发射时为收拢状态，因卫星反射面面积过大，除了折叠外，将折叠的部分再次进行分块运输，减少在某一方向上尺寸过大的问题，发射到轨道后首先将折叠的反射面模块进行精确翻转，保证下一步的精确对接，因此，需要固定面天线的辅助展开机构对天线模块进行翻转，在反射面正常展开的时候而不发生干涉现象，也能够在反射面收拢的时候反向翻转进行收回。

固体反射面天线适合应用于口径小，工作频率高的卫星上，其形面精度也大大高于常规的金属网面天线和充气式天线。而且目前，固面天线在能实现多组天线反射面分模块同时翻转，保证各模块翻转后，为精确对接做准备工作的辅助展开机构相关产品仍属空白。

发明内容

针对现有技术中存在的辅助展开机构不能够实现多组天线反射面分模块同时翻转精确对接的技术问题，并且为了填补这一空白领域，本发明公开了一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，本发明能够辅助天线多模块同时翻转，保证下一步的天线模块对接和展开操作。

本发明是这样实现的：

一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，包括翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ、固定模块Ⅲ，所述的固定模块Ⅲ中含有楔块伸缩机构，所述的楔块伸缩机构为模快中运动机构；楔块伸缩机构包括上盖、导向块、上导向槽、下导向槽、楔块压杆、楔块、整体杆、连接块、弹簧芯轴、弹簧、吊环；其中连接块与整体杆连接，连接块与楔块压杆相互接触，楔块压杆结构上有楔形设计；楔块压杆与连接块形成凸轮结构。

转动连接模块Ⅱ包括大电机、与大电机电机轴固结的传动轴、支撑大电机与传动轴连接的第一安装板和第二安装板；所述的翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ分别与传动轴连接。

大电机的电机轴与传动轴固结，传动轴与翻转模块Ⅰ固结，传动轴与第一安装板、第二安装板之间采用深沟球轴承连接，固定模块Ⅲ与传动轴也采用深沟球轴承连接，固定模块Ⅲ相对第一安装板、第二安装板静止。翻转模块Ⅰ、固定模块Ⅲ与传动轴的连接处有区别，翻转模块Ⅰ通过螺钉与传动轴固结，翻转模块Ⅰ随传动轴转动；而固定模块Ⅲ与传动轴之间装配有深沟球轴承，通过深沟球轴承连接，固定模块Ⅲ不随传动轴转动，两者的其他结构原理相同。

所述的固定模块Ⅲ包括传动轴通过轴承连接的上盖、与上盖固定连接的下盖；上盖、下盖作为固定模块Ⅲ中其他部件的装配依托。

所述的上盖、下盖之间设置有上导向槽，且上导向槽与上盖连接；与上导向槽下设置有下导向槽；上导向槽、下导向槽之间设置有导向块，且导向块可在上导向槽、下导向槽中滑动；上导向槽、下导向槽对导向块起导向作用。

所述的导向块在大电机的方向连接有楔块压杆，导向块与楔块压杆通过螺钉连接，两块导向块可在上导向槽中滑动；连接块连接整体杆，连接块与楔块压杆相互接触，楔块压杆结构上有楔形设计，与连接块构成凸轮机构，楔块压杆左右移动带动连接块作前后移动。

整体杆在另一侧安装有楔块，楔块安装在整体杆上，是作为辅助展开机构与反射面的直接连接部分；整体杆安装楔块，与连接块进行直接固定。连接块在大电机的方向连接有弹簧芯轴，弹簧芯轴上套有弹簧；所述的弹簧两端分别接触上盖和连接块，使得弹簧芯轴可在上盖的孔中前后窜动，弹簧套在弹簧芯轴上，弹簧两端接触上盖和连接块，可使连接块弹性回复到原来位置。

所述的楔块压杆上固定安装有两个吊环，两个吊环分别套有两个方向的拉绳，吊环安装在楔块压杆上，两个吊环分别套有两个方向的拉绳，小电机正转拉动吊环向左移动，反转拉动另一个吊环向右移动。定滑轮组件通过固定在上盖上，位置与吊环在同一高度，通过定滑轮组件控制拉绳的导向。

进一步，所述的导向块的数量为两块；所述的楔块的数量为七块；所述的弹簧芯轴的数量为两个；所述的吊环的数量为两个，对应的定滑轮组件的数量为两个。

进一步，所述的转动连接模块Ⅱ中的传动轴依次穿过第三轴承、第一安装板、翻转模块Ⅰ、固定模块Ⅲ、第二安装板；第二安装板将固定模块Ⅲ固定，转动轴可以在第二安装板中转动。

进一步，通过第一轴承盖对第三轴承进行轴向定位，通过第一螺钉将第一轴承盖固定在第一安装板上；通过第二螺钉将第一轴承盖固定在大电机上。

进一步，所述传动轴与上盖之间装配有第一轴承，设置套筒对两端的第一轴承进行轴向定位。

进一步，所述的传动轴与第二安装板之间装配有第二轴承，通过第二轴承盖对第二轴承进行轴向定位。

进一步，所述的固定模块Ⅲ中的上盖与第二安装板之间设置有圆柱销，通过圆柱销限制上盖的转动，使得上盖与第二安装板相对静止。

进一步，所述的翻转模块Ⅰ与固定模块Ⅲ中的机构设置相同，翻转模块Ⅰ中也含有楔块伸缩机构中包括的对应部件；外部设置略有不同，即为所述的翻转模块Ⅰ外设置有箱壁锁头，对应的固定模块Ⅲ外设置有箱壁锁槽；所述的固定模块Ⅲ通过箱壁锁头、箱壁锁槽相适配、锁定。

进一步，通过第一支撑套、第二支撑套支撑上盖与下盖之间的连接，且在支撑套之间穿过第三螺钉，支撑上盖与下盖之间的连接。在第一支撑套之间也设置有螺钉，且第一支撑套、第二支撑套。

进一步，所述的下盖上通过电机法兰安装小电机；与小电机的输出轴固结有大滑轮，直接对拉绳进行牵引。小电机通过一系列机构驱动楔块与反射面间的对接和释放动作，电机输出轴与大滑轮进行固定。

本发明与现有技术的有益效果在于：

1）本发明的装置可以实现对固面天线反射面进行精确翻转，可进行同时锁紧与放开；

2）本发明采用拉绳的形式，从一个方向拉动吊环，实现楔块的伸出，反方向拉另一个吊环，实现楔块的缩回，仅通过一个电机进行驱动，达到同步的效果，避免了多个驱动难以同步和占用空间过大的问题；弹簧便利地使得楔块有一定得预紧力而不会发生松动，而不需要电机工作进行预紧。

3）本发明的装置使得较长长度的天线反射面可以分段携带，在反射面折叠时起固定作用，解决了多组固定反射面同时准确翻转的问题；

4）本发明的装置为下一步的锁紧动作提供了较高的位置精度，且不干涉反射面的正常展开，能够实现多组天线反射面垂直翻转，为下一步多对接锁的同时锁紧提供位置基础，在垂直翻转完成以后，并让辅助机构的楔块与反射面进行脱离，使天线能够正常展开；

5）利用本发明的装置，天线展开的整个过程可逆，天线需要收回的时候，辅助机构的楔块能够与反射面进行精确对接，再垂直翻转回原来的位置。垂直翻转采用铰链实现，由电机进行驱动，可精确控制翻转角度，多个楔块固定在同一楔块拉杆上，楔块拉杆含有楔形结构，它们的整体动作采用绳索拉动的形式实现，绳索由电机进行驱动，可精确控制绳索的位置，一次性可将多个楔块同时从反射面中拉出。

附图说明

图1为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的整体示意图；

图2为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的固定模块结构图；

图3为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的转动连接处剖视图；

图4为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的电机驱动剖视图；

图5为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的分解图；

图6为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的整体安装图示；

图7为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构与反射面的对接图；

图8为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的固定模块内部结构图；

图9为本发明高精度多对接锁固面天线辅助展开机构的楔块伸缩机构示意图

其中，1-大电机，2-第一螺钉，3-第一轴承盖，4-第二螺钉，5-第一安装板，6-第三轴承，7-箱壁锁头，8-套筒，9-第一轴承，10-第二轴承，11-传动轴，12-第二安装板，13-第二轴承盖，14-箱壁锁槽，15-上盖，16-导向块，17-楔块压杆，18-上导向槽，19-楔块，20-整体杆，21-第一支撑套，22-下导向槽，23-下盖，24-连接块，25-弹簧芯轴，26-弹簧，27-第三螺钉，28-第二支撑套，29-吊环，30-小电机，31-电机法兰，32-定滑轮组件，33-圆柱销，34-大滑轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1~5所示，本发明的结构包括：翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ、固定模块Ⅲ。翻转模块Ⅰ与固定模块Ⅲ中含有楔块伸缩机构；所述的楔块伸缩机构如图9所示，所示的楔块伸缩机构包括上盖15、导向块16、上导向槽18、下导向槽22、楔块压杆17、楔块19、整体杆20、连接块24、弹簧芯轴25、弹簧26、吊环29。

转动连接模块Ⅱ包括大电机1、与大电机1电机轴固结的传动轴11、支撑大电机1与传动轴11连接的第一安装板5和第二安装板12；所述的翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ分别与传动轴11连接；翻转模块Ⅰ外设置有箱壁锁头7，对应的固定模块Ⅲ外设置有箱壁锁槽14；所述的固定模块Ⅲ通过箱壁锁头7、箱壁锁槽14相适配、锁定。

转动连接模块Ⅱ中的传动轴11依次穿过第三轴承6、第一安装板5、翻转模块Ⅰ、固定模块Ⅲ、第二安装板12；第二安装板将固定模块Ⅲ固定，转动轴可以在第二安装板5中转动。通过第一轴承盖3对第三轴承6进行轴向定位，通过第一螺钉2将第一轴承盖3固定在第一安装板5上；通过第二螺钉4将第一轴承盖3固定在大电机1上。传动轴11与上盖15之间装配有第一轴承9，设置套筒8对两端的第一轴承9进行轴向定位。传动轴11与第二安装板12之间装配有第二轴承10，通过第二轴承盖13对第二轴承10进行轴向定位。固定模块Ⅲ中的上盖15与第二安装板12之间设置有圆柱销33，通过圆柱销33限制上盖15的转动，使得上盖15与第二安装板12相对静止。

固定模块Ⅲ包括传动轴11通过轴承连接的上盖15、与上盖15固定连接的下盖23；通过第一支撑套21、第二支撑套28支撑上盖15与下盖23之间的连接，且在支撑套28之间穿过第三螺钉27，支撑上盖15与下盖23之间的连接。在第一支撑套21之间也设置有螺钉，且第一支撑套21、第二支撑套28。

上盖15、下盖23之间设置有上导向槽18，且上导向槽18与上盖15连接；与上导向槽18下设置有下导向槽22；上导向槽18、下导向槽22之间设置有导向块16，且导向块16可在上导向槽18、下导向槽22中滑动；所述的导向块16在大电机1的方向连接有楔块压杆17；连接块24连接整体杆20，连接块24与楔块压杆17相互接触，楔块压杆17结构上有楔形设计，与连接块24构成凸轮机构，楔块压杆17左右移动带动连接块24作前后移动；整体杆20在另一侧安装有楔块19。

连接块24在大电机1的方向连接有弹簧芯轴25，弹簧芯轴25上套有弹簧26；所述的弹簧26两端分别接触上盖15和连接块24，使得弹簧芯轴25可在上盖15的孔中前后窜动；

楔块压杆17上固定安装有两个吊环29，两个吊环29分别套有两个方向的拉绳，定滑轮组件32通过固定在上盖15上，位置与吊环在同一高度，通过定滑轮组件32控制拉绳的导向，下盖23上通过电机法兰31安装小电机30；与小电机30的输出轴固结有大滑轮34，直接对拉绳进行牵引。

如图6所示，为本发明的辅助展开机构在反射面上的安装，该辅助展开机构需要成对使用，这对机构对称式设计，它们的楔块同时插入反射面起到夹紧固定作用。辅助展开机构与反射面的通过楔块19进行对接，对接后如图7所示。在卫星反射面需要展开时，大电机1的输出轴旋转90°，使得翻转模块Ⅰ带动整个反射面进行翻转。

利用本发明辅助展开机构的运作机理如下：

当翻转完成以后，需要将楔块19从反射面中抽出，使得反射面进行正常展开。如图8所示，当小电机30拉动左边吊环29，楔块压杆17向-x方向平移，当楔块压杆17三角形部位的斜边接触连接块24的凸起部位，因为弹簧芯轴25的移动受上盖15中的孔限制，则连接块的x方向自由度被弹簧芯轴25限制，只能沿y轴上下移动，所以连接块24会沿着三角形的斜边向-y方向移动，因为连接块19与整体杆20固结，整体杆20与楔块19固结，所以七个楔块19同时会向-y方向运动，最终将楔块从反射面中抽出。

当反射面收回时，电机通过绳索拉动右边的吊环29向x向运动，使得楔块压杆向x运动，松开对连接块24的压紧，连接块24在弹簧26作用下沿y向运动，最终使得所有楔块19同时插入反射面中，然后大电机1再驱动翻转模块Ⅰ反向旋转90°回到最初位置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，包括翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ、固定模块Ⅲ，所述的固定模块Ⅲ中含有楔块伸缩机构，所述的楔块伸缩机构为模快中运动机构；所述的楔块伸缩机构包括：上盖（15）、导向块（16）、上导向槽（18）、下导向槽（22）、楔块压杆（17）、楔块（19）、整体杆（20）、连接块（24）、弹簧芯轴（25）、弹簧（26）、吊环（29）；

所述的转动连接模块Ⅱ包括大电机（1）、与大电机（1）电机轴固结的传动轴（11）、支撑大电机（1）与传动轴（11）连接的第一安装板（5）和第二安装板（12）；所述的翻转模块Ⅰ、转动连接模块Ⅱ分别与传动轴（11）连接；

所述的固定模块Ⅲ包括传动轴（11）通过轴承连接的上盖（15）、与上盖（15）固定连接的下盖（23）；所述的上盖（15）、下盖（23）之间设置有上导向槽（18），且上导向槽（18）与上盖（15）连接；与上导向槽（18）下设置有下导向槽（22）；上导向槽（18）、下导向槽（22）之间设置有导向块（16），且导向块（16）可在上导向槽（18）、下导向槽（22）中滑动；所述的导向块（16）在大电机（1）的方向连接有楔块压杆（17）；连接块（24）连接整体杆（20），连接块（24）与楔块压杆（17）相互接触，楔块压杆（17）结构上有楔形设计，与连接块（24）构成凸轮机构，楔块压杆（17）左右移动带动连接块（24）作前后移动；

所述的整体杆（20）在另一侧安装有楔块（19）；

所述的连接块（24）在大电机（1）的方向连接有弹簧芯轴（25），弹簧芯轴（25）上套有弹簧（26）；所述的弹簧（26）两端分别接触上盖（15）和连接块（24），使得弹簧芯轴（25）可在上盖（15）的孔中前后窜动；

所述的楔块压杆（17）上固定安装有两个吊环（29），两个吊环（29）分别套有两个方向的拉绳，定滑轮组件（32）通过固定在上盖（15）上，位置与吊环在同一高度，通过定滑轮组件（32）控制拉绳的导向。

2.根据权利要求1所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述的导向块（16）的数量为两块；所述的楔块（19）的数量为七块；所述的弹簧芯轴（25）的数量为两个；所述的吊环（29）的数量为两个，对应的定滑轮组件（32）的数量为两个。

3.根据权利要求1所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述的转动连接模块Ⅱ中的传动轴（11）依次穿过第三轴承（6）、第一安装板（5）、翻转模块Ⅰ、固定模块Ⅲ、第二安装板（12）；第二安装板将固定模块Ⅲ固定，转动轴可以在第二安装板（5）中转动。

4.根据权利要求3所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，通过第一轴承盖（3）对第三轴承（6）进行轴向定位，通过第一螺钉（2）将第一轴承盖（3）固定在第一安装板（5）上；通过第二螺钉（4）将第一轴承盖（3）固定在大电机（1）上。

5.根据权利要求3所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述传动轴（11）与上盖（15）之间装配有第一轴承（9），设置套筒（8）对两端的第一轴承（9）进行轴向定位。

6.根据权利要求3所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述的传动轴（11）与第二安装板（12）之间装配有第二轴承（10），通过第二轴承盖（13）对第二轴承（10）进行轴向定位。

7.根据权利要求3所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述的固定模块Ⅲ中的上盖（15）与第二安装板（12）之间设置有圆柱销（33），通过圆柱销（33）限制上盖（15）的转动，使得上盖（15）与第二安装板（12）相对静止。

8.根据权利要求1所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，翻转模块Ⅰ与固定模块Ⅲ中的内部机构设置相同，翻转模块Ⅰ中也含有楔块伸缩机构中包括的对应部件；所述的翻转模块Ⅰ外设置有箱壁锁头（7），对应的固定模块Ⅲ外设置有箱壁锁槽（14）；所述的固定模块Ⅲ通过箱壁锁头（7）、箱壁锁槽（14）相适配、锁定。

9.根据权利要求1所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，通过第一支撑套（21）、第二支撑套（28）支撑上盖（15）与下盖（23）之间的连接，且在支撑套（28）之间穿过第三螺钉（27），支撑上盖（15）与下盖（23）之间的连接。

10.根据权利要求1所述的一种高精度多对接锁固面天线辅助展开机构，其特征在于，所述的下盖（23）上通过电机法兰（31）安装小电机（30）；与小电机（30）的输出轴固结有大滑轮（34），直接对拉绳进行牵引。