CN110085962B - 用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于膜材天线布膜设备技术领域，特别涉及一种用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其包括膜材天线展收机构、剪叉机构、牵引机构和压紧机构，膜材天线展收机构置于底层，包括中间框架、外侧框架、中间伺服缸、外侧伺服缸和支撑杆；剪叉机构置于膜材天线展收机构的框架导轨内，包括端杆、驱动拉环、剪叉梁和剪叉轮；牵引机构包括卷筒架、卷筒、导向块、驱动电机和驱动导轮；压紧机构包括梯形槽、上板、下板、压紧支撑杆、压板套筒、压板推杆、压缩弹簧、压紧电缸、压紧导轮和压紧导轮安装架。该天线布膜系统以卷筒电机提供动力，以绳索为驱动方式，绳索牵引剪叉机构缓慢移动，剪叉机构末端附着膜材天线，以此达到平整布膜目的。

Description

用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统

技术领域

本发明属于膜材天线布膜设备技术领域，特别涉及一种用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统。

背景技术

随着移动卫星通信、对地观测等技术的迅猛发展，各方对大型空间可展天线的需求越来越迫切。而大型空间可展天线的重要组成部分就是膜材天线，它是以柔性薄膜材料制成的一种高精度空间结构，具有质量轻，折叠体积小，成本低等特点。但是，由于柔性薄膜材料的刚度不可控原因，很难将膜材天线平整，保持密封性的安装在可展天线罩上。这就需要一种结构轻巧，占用体积小的天线布膜系统将膜材天线平整、密封地安装在可展天线罩上。

天线布膜系统是一项新技术，在我国的无线电技术领域，这种技术属于新兴技术，应用较为广泛。在中国专利文献CN201510731683、发明名称为伸缩式模台、布模驱动装置、布模装置及预制件生产系统中，工作方式主要是驱动装置的竖直模块到一预定的高度，工作完成时，驱动竖直模块恢复原始位置，通过挤压使布膜作业完成。但是在实际工程中，这种布膜方式容易破坏薄膜的完整度，并且驱动复杂，容易造成天线在布膜过程中发生折痕。

目前，现有的布膜系统一般是由多点驱动装置构成，通过多点驱动对布膜平台产生挤压，从而完成布膜作业。由于这种装置所需驱动较多，驱动联动较为复杂，极易造成薄膜分布不均匀，布膜不平整等缺陷。除传统机械布膜系统之外，还可以利用气体压力的方法完成布膜。通过气体在密封空间内产生的均匀压力对布膜平面完成挤压工作，从而完成布膜工作，但是在实际工程操作中，气体容易受到外界环境的影响而发生不可控性，容易造成布膜表面的压力不均匀，而且密封装置在实际生产和维护过程中成本较高。为此，本发明即提出一种应用于大平面天线机构的膜材布膜系统。

发明内容

针对于以上的情况，本发明提供一种用于大型空间可展天线的折叠式模材天线布膜系统，该系统通过剪叉机构对膜材天线的牵引和梯形槽的挤压完成布膜系统，相比于多点驱动挤压和气体挤压布膜的方法，本发明能保证薄膜的平整性和均匀性，驱动方式较为简单，难度低。

本发明采用的技术方案是，本发明提供一种用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，包括膜材天线展收机构、剪叉机构、牵引机构和压紧机构，所述膜材天线展收机构置于底层，包括中间框架、外侧框架、中间伺服缸、外侧伺服缸和支撑杆；所述中间框架、外侧框架和支撑杆铰链连接，所述中间伺服缸的顶部与中间框架铰链连接，所述外侧伺服缸与外侧框架铰链连接，所述中间伺服缸、外侧伺服缸与支撑杆铰链连接；所述剪叉机构置于膜材天线展收机构的外侧框架内，包括端杆、驱动拉环、剪叉梁和剪叉轮，所述剪叉梁以剪叉形式布置，剪叉梁的顶端和末端分别与端杆铰链连接，所述驱动拉环与端杆固定连接，所述剪叉轮与剪叉梁的端部同心铰接，所述剪叉轮能滑动地设置在所述框架导轨内；所述牵引机构包括卷筒架、卷筒、导向块、驱动电机和驱动导轮，所述卷筒架置于所述中间框架的外侧，所述卷筒安装于卷筒架中，所述驱动电机置于卷筒架的上部，所述驱动电机与卷筒轴以刚性联轴器连接，所述导向块置于中间框架和外侧框架的外侧，所述驱动导轮置于外侧框架末端，所述驱动导轮与框架同轴铰链连接；所述压紧机构包括梯形槽、上板、下板、压紧支撑杆、压板套筒、压板推杆、压缩弹簧、压紧电缸、压紧导轮和压紧导轮安装架；所述压紧支撑杆两端分别与上板和下板铰链连接，所述压板套筒与所述压板推杆以伸缩杆的形式连接，所述压缩弹簧包覆于压板套筒和压板推杆外部，所述压缩弹簧两端安装于所述压板套筒和压板推杆的挡板处，所述压紧电缸安装于上板的下侧，所述压紧导轮安装于压紧导轮安装架上；所述压紧机构的驱动方式为绳索驱动，所述压紧电缸提供动力，压紧电缸行程回收时，绳索通过压紧导轮传导带动下板运动，使下板在绳驱动下压入梯形槽，待膜材天线边缘压紧后，所述压紧电缸行程推出，绳索由预紧状态变为放松状态，所述压紧弹簧将由伸长状态恢复原长，带动下板离开T型槽。

可优选的是，所述压紧电缸的初始状态为伸长状态，所述压紧电缸的顶端与绳索固连，当牵引机构完成工作时，压紧电缸收缩，压紧机构下部压入梯形槽，实现膜材天线的布膜运动。

可优选的是，所述上板与所述外侧框架螺纹连接，所述长梯形槽与外侧框架上端螺纹连接，所述压紧导轮安装架安装于所述上板的下侧并与上板螺纹连接。

可优选的是，所述外侧框架包括位于框架两侧的外侧板和多个将两侧的外侧板连接起来的之间横梁；所述中间框架包括位于框架两侧的中间侧板和多个将两侧的中间侧板连接起来的之间横梁，所述外侧框架能够可折叠地设置在中间框架的下方或者展开设置。

可优选的是，初始状态时，两侧的所述外侧框架位于所述中间框架的下侧；状态改变时，所述中间伺服缸和所述外侧伺服缸同时工作，行程伸长，驱动两侧的所述外侧框架展开设置在与所述中间框架处于同一平面上。

可优选的是，所述剪叉机构置于膜材天线展收机构的外侧框架上，包括端杆、驱动拉环、剪叉梁和剪叉轮，所述剪叉轮安装于剪叉梁下部的铰接孔处，所述剪叉轮安装于框架导轨上，所述端杆与剪叉梁铰链连接，所述驱动拉环以焊接形式连接在端杆上，膜材天线的第一端固定于端杆上，所述剪叉机构工作时，牵引绳索拉住驱动拉环，牵引剪叉机构在框架导轨上移动，直到铺满天线框架。

可优选的是，所述剪叉梁包括第一剪叉梁、第二剪叉梁、第三剪叉梁和第四剪叉梁，所述端杆与第二剪叉梁铰链连接，所述端杆与第一剪叉梁以滑轨形式链接，所述第一剪叉梁与第二剪叉梁以中间圆孔铰链连接，所述第四剪叉梁和第一剪叉梁铰链连接，所述第三剪叉梁与第二剪叉梁铰链连接，所述第三剪叉梁和第四剪叉梁铰链连接。

本发明能达到以下有益效果：

1、牵引机构：该系统以卷筒电机提供动力，以绳索为驱动方式，绳索牵引剪叉机构缓慢移动，剪叉机构末端附着膜材天线，以此达到平整。

2、压紧机构：该系统以电缸提供动力，电缸初始状态为伸长状态，电缸顶端与绳索固连，当牵引机构完成工作时，即布膜完成时，压紧机构工作，电缸收缩，压紧机构下部压入梯形槽，膜材天线布膜平整，布膜压紧运动实现。

附图说明

图1为本发明用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统的立体示意简图；

图2为膜材天线展收机构的整体示意图；

图3为膜材天线展收机构的原始状态示意图：

图4为膜材天线展收机构的运动过程状态示意图：

图5为膜材天线展收机构的具体连接方式示意图；

图6为剪叉机构的结构示意图；

图7为牵引机构的机构示意图；

图8为牵引机构的局部示意图；

图9为牵引机构驱动导轮部分局部示意图；

图10为压紧机构的结构示意图；

图11为压紧套筒和推杆部分的局部示意图；

图12为剪叉机构和牵引机构局部示意图；以及

图13为剪叉机构工作状态局部示意图。

主要附图标记：

膜材天线展收机构1、剪叉机构2、压紧机构3、牵引机构4、膜材天线5；中间框架11、外侧框架12、中间伺服缸13、外侧伺服缸14、支撑杆15；端杆21、驱动拉环22、第一剪叉梁231、第二剪叉梁232、第三剪叉梁233、第四剪叉梁234、剪叉轮24；梯形槽31、上板32、下板33、压紧支撑杆34、压板套筒35、压板推杆36、压缩弹簧37、压紧电缸38、压紧导轮39、压紧导轮安装架310、卷筒电机41、卷筒42、导向块43、驱动导轮44。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，包括膜材天线展收机构1、剪叉机构2、压紧机构3、牵引机构4和膜材天线5，如图1所示膜材天线展收机构1置于折叠式布膜系统的底层，剪叉机构2置于膜材天线展收机构1的外侧框架12上。

如图2所示，膜材天线展收机构1包括中间框架11、外侧框架12、中间伺服缸13、外侧伺服缸14和支撑杆15。外侧框架12包括位于框架两侧的外侧板121和多个将两侧的外侧板121连接起来的之间横梁122；类似地，中间框架11包括位于框架两侧的中间侧板111和多个将两侧的中间侧板111连接起来的之间横梁112。外侧框架12能够可折叠地设置在中间框架11的下方或者全部展开与中间框架11处于同一平面上。

图3为膜材天线展收机构1的原始状态示意图，中间框架11的底部与中间伺服缸13铰链连接，中间伺服缸13的顶部与支撑杆15铰链连接。外侧伺服缸14的底部与外侧框架12铰链连接，外侧伺服缸14的顶部与支撑杆15铰链连接。支撑杆15的第二端151与中间伺服缸13和外侧伺服缸14连接。膜材天线展收机构1通过中间伺服缸13和外侧伺服缸14的伸长和收缩实现展收的功能，具体展收形式如图2、图3、图4所示，三图为展收机构的展收过程示意图。如图3所示，初始状态时，两侧的外侧框架12位于中间框架11下侧；如图4所示，状态改变时，中间伺服缸13和外侧伺服缸14同时工作，行程伸长，驱动两侧的外侧框架展开。

如图1及图4所示，剪叉机构2置于膜材天线展收机构1的外侧框架12上，包括端杆21、驱动拉环22、剪叉梁23、剪叉轮24，剪叉梁23安装排列成剪叉机构，剪叉轮24安装于剪叉梁23下部的铰接孔处，剪叉轮24安装于框架导轨上，端杆21与剪叉梁23铰链连接，驱动拉环22以焊接形式连接在端杆21上，膜材天线5的第一端固定于端杆21上，剪叉机构2工作时，牵引绳索311拉住驱动拉环22，牵引剪叉机构2在框架导轨上移动，即膜材天线5在牵引力的作用下缓慢移动，直到铺满天线框架。剪叉机构2的具体机构进一步如图13所示，剪叉梁23包括第一剪叉梁231、第二剪叉梁232、第三剪叉梁233和第四剪叉梁234，端杆21与第二剪叉梁232铰链连接，与第一剪叉梁231以滑轨形式链接，第一件剪叉梁231与第二剪叉梁232以中间圆孔铰链连接，第四剪叉梁234和第一剪叉梁231铰链连接，第三剪叉梁233与第二剪叉梁232铰链连接，第三剪叉梁233和第四剪叉梁234铰链连接，后续剪叉梁以此形式类似地进行链接。

如图1及图5所示，牵引机构4置于膜材天线展收机构1的外侧框架12上，包括卷筒电机41、卷筒42、导向块43和驱动导轮44，卷筒架螺纹连接在膜材天线展收机构1框架上，卷筒42安装于卷筒架中，卷筒电机41安装于卷筒架上，与卷筒42以刚性联轴器连接，导向块43焊接在膜材天线展收机构1框架上，驱动导轮44铰链连接在膜材天线展收机构1框架上。如图6和图7所示，牵引机构4工作时，牵引绳索311一端固定在驱动拉环22上，依次通过驱动导轮44、导向块43，牵引绳索311另一端缠绕在卷筒42上。卷筒电机41提供动力，牵引绳索311牵引剪叉机构在框架导轨上移动。

如图1及图8所示，压紧机构3安装于膜材天线展收机构1的外侧框架12上，包括梯形槽31、上板32、下板33、压紧支撑杆34、压板套筒35、压板推杆36、压缩弹簧37、压紧电缸38、压紧导轮39和压紧导轮安装架310，梯形槽31安装于膜材天线展收机构1的顶端框架上，上板32焊接于外侧框架上，下板33与压紧支撑杆34铰链连接，在非压紧状态，下板33与梯形槽31保持一定的距离，例如保持10mm左右即可，此处对距离的数值无具体要求，压紧支撑杆34的两端分别与上板32和下板33铰链连接，压板套筒35和压板推杆36以伸套筒的形式连接，压缩弹簧37的两端固定于压板套筒35和压板推杆36的挡板361处，压板推杆36与压紧支撑杆34中部铰链连接，压板套筒35与上板32铰链连接，压紧电缸38螺纹连接在上板32上，压紧导轮安装架310螺纹连接在上板32上，压紧导轮39安装于压紧导轮安装架310中，压紧机构3以牵引绳索311的形式传递动力，以压紧电缸38提供动力，牵引绳索311依次通过压紧导轮39和压紧支撑杆34，压紧电缸38行程回收，牵引绳索311拉动压紧支撑杆34，使下板33压入梯形槽31中，膜材天线5压紧后，压紧电缸38伸长，下板33在压缩弹簧37的作用下离开梯形槽31。

本发明的折叠式布膜系统以牵引绳索311为驱动方式，通过卷筒电机41提供牵引力，拉动剪叉机构2及膜材天线5到标定位置,剪叉机构2带动膜材天线5铺满框架即可，对位置没有明确要求；折叠式布膜系统通过压紧电缸38提供牵引力，将膜材天线5压紧在梯形槽31中。

本发明能达到以下有益效果：

第一，通过改进牵引机构，以卷筒电机41提供动力，以牵引绳索311为驱动方式，牵引绳索311牵引剪叉机构2缓慢移动，剪叉机构2的末端附着膜材天线5，以此达到平整。

第二，对压紧机构3进行改进，以压紧电缸38提供动力，压紧电缸38初始状态为伸长状态，压紧电缸38的顶端与牵引绳索311固连，当牵引机构4完成工作时，即布膜完成时，压紧机构3工作，压紧电缸38收缩，压紧机构3的下部压入梯形槽31，膜材天线5布膜平整，布膜压紧运动实现。相比于其他的布膜方式，本发明的折叠式布膜系统机构轻便，简洁，可以最大限度的实现布膜的平整和完整。

以上所述是本申请的优选实施方式，不以此限定本发明的保护范围，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：包括膜材天线展收机构、剪叉机构、牵引机构和压紧机构，

所述膜材天线展收机构置于底层，包括中间框架、外侧框架、中间伺服缸、外侧伺服缸和支撑杆；所述中间框架、外侧框架和支撑杆铰链连接，所述中间伺服缸的顶部与中间框架铰链连接，所述外侧伺服缸与外侧框架铰链连接，所述中间伺服缸、外侧伺服缸与支撑杆铰链连接；

所述剪叉机构置于膜材天线展收机构的外侧框架内，包括端杆、驱动拉环、剪叉梁和剪叉轮，所述剪叉梁以剪叉形式布置，剪叉梁的顶端和末端分别与端杆铰链连接，所述驱动拉环与端杆固定连接，所述剪叉轮与剪叉梁的端部同心铰接，所述剪叉轮能滑动地设置在所述框架导轨内；

所述牵引机构包括卷筒架、卷筒、导向块、驱动电机和驱动导轮，所述卷筒架置于所述中间框架的外侧，所述卷筒安装于卷筒架中，所述驱动电机置于卷筒架的上部，所述驱动电机与卷筒轴以刚性联轴器连接，所述导向块置于中间框架和外侧框架的外侧，所述驱动导轮置于外侧框架末端，所述驱动导轮与框架同轴铰链连接；

所述压紧机构包括梯形槽、上板、下板、压紧支撑杆、压板套筒、压板推杆、压缩弹簧、压紧电缸、压紧导轮和压紧导轮安装架；所述压紧支撑杆两端分别与上板和下板铰链连接，所述压板套筒与所述压板推杆以伸缩杆的形式连接，所述压缩弹簧包覆于压板套筒和压板推杆外部，所述压缩弹簧两端安装于所述压板套筒和压板推杆的挡板处，所述压紧电缸安装于上板的下侧，所述压紧导轮安装于压紧导轮安装架上；所述压紧机构的驱动方式为绳索驱动，所述压紧电缸提供动力，压紧电缸行程回收时，绳索通过压紧导轮传导带动下板运动，使下板在绳驱动下压入梯形槽，待膜材天线边缘压紧后，所述压紧电缸行程推出，绳索由预紧状态变为放松状态，所述压紧弹簧将由伸长状态恢复原长，带动下板离开T型槽。

2.根据权利要求1所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：所述压紧电缸的初始状态为伸长状态，所述压紧电缸的顶端与绳索固连，当牵引机构完成工作时，压紧电缸收缩，压紧机构下部压入梯形槽，实现膜材天线的布膜运动。

3.根据权利要求1所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：所述上板与所述外侧框架螺纹连接，所述梯形槽与外侧框架上端螺纹连接，所述压紧导轮安装架安装于所述上板的下侧并与上板螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：所述外侧框架包括位于框架两侧的外侧板和多个将两侧的外侧板连接起来的之间横梁；所述中间框架包括位于框架两侧的中间侧板和多个将两侧的中间侧板连接起来的之间横梁，所述外侧框架能够可折叠地设置在中间框架的下方或者展开设置。

5.根据权利要求4所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：初始状态时，两侧的所述外侧框架位于所述中间框架的下侧；状态改变时，所述中间伺服缸和所述外侧伺服缸同时工作，行程伸长，驱动两侧的所述外侧框架展开设置成与所述中间框架处于同一平面上。

6.根据权利要求4所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：所述剪叉机构包括端杆、驱动拉环、剪叉梁和剪叉轮，所述剪叉轮安装于剪叉梁下部的铰接孔处，所述剪叉轮安装于框架导轨上，所述端杆与剪叉梁铰链连接，所述驱动拉环固定连接在端杆上，膜材天线的第一端固定于端杆上，所述剪叉机构工作时，牵引绳索拉住驱动拉环，牵引剪叉机构在框架导轨上移动，直到铺满天线框架。

7.根据权利要求6所述的用于大型空间可展天线的折叠式膜材天线布膜系统，其特征在于：所述剪叉梁包括第一剪叉梁、第二剪叉梁、第三剪叉梁和第四剪叉梁，所述端杆与第二剪叉梁铰链连接，所述端杆与第一剪叉梁以滑轨形式链接，所述第一剪叉梁与第二剪叉梁以中间圆孔铰链连接，所述第四剪叉梁和第一剪叉梁铰链连接，所述第三剪叉梁与第二剪叉梁铰链连接，所述第三剪叉梁和第四剪叉梁铰链连接。

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