CN110112533A - 一种刚柔结合支撑的充气展开式z形折叠阵列天线 - Google Patents

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Abstract

一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，属于星载天线技术领域，解决了Z形折叠阵列天线存在的问题，它包含由多块基板构成的Z形折叠天线面板，在天线面板的背面设置有桁架，桁架包含一根主充气管、多根侧充气边管和多根侧碳纤维边管，侧充气边管和侧碳纤维边管对称设置在主充气管的两侧，并且全部侧充气边管设置在主充气管的同一侧；对应每块基板设置两根侧充气边管和两根侧碳纤维边管，在每块基板对应的两根侧充气边管之间设置有一根充气斜管，在每块基板对应的两根侧碳纤维边管之间设置有一根碳纤维斜管；在基板上设置有收纳全部侧充气边管、侧碳纤维边管、充气斜管、碳纤维斜管、球铰链和主充气管的凹槽；本发明用于星载平台。

Description

一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线
技术领域
本发明属于星载天线技术领域，具体涉及一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线。
背景技术
星载平台对天线的发射体积、重量、展开能耗以及展开后的可靠性都有严格的要求，Z形折叠是阵列天线通常的收拢方式，相比其它收拢方式，可以使天线收拢进更小的体积内，提高阵列天线的收纳比，更适用于星载平台。Z形折叠天线的展开及支撑形式主要包括机械式展开支撑和充气式展开支撑，采用机械式展开支撑的方式，其结构重量过大，且精度较低，采用充气式展开支撑的方式，可以减小天线整体结构的重量，如专利号为201611210347 .4公开的一种充气式驱动有序展开的模块化平面天线，依靠充气结构进行支撑，并能通过将充气管进行热固化可以提高其刚度，从而提高天线结构的整体刚度，提高天线的固有频率；但桁架全部由充气管组成，展开时需要消耗的能量及气体较多，不符合天线对于支撑结构低耗能的要求，所以对专利号为201611210347 .4公开的一种充气式驱动有序展开的模块化平面天线加以改进，研发本方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决Z形折叠阵列天线存在的上述问题，提供了一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，其技术方案如下：
一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，它包含由多块基板依次首尾铰接构成的Z形折叠天线面板，沿天线面板的与接缝垂直的两侧边缘分别设置有一根充气支撑臂；在天线面板的背面设置有桁架，桁架包含一根主充气管、多根侧充气边管和多根侧碳纤维边管，侧充气边管和侧碳纤维边管对称设置在主充气管的两侧，并且全部侧充气边管设置在主充气管的同一侧，全部侧碳纤维边管也设置在主充气管的同一侧；对应每块基板设置两根侧充气边管和两根侧碳纤维边管，在每块基板对应的两根侧充气边管之间设置有一根充气斜管，在每块基板对应的两根侧碳纤维边管之间设置有一根碳纤维斜管，全部侧充气边管、侧碳纤维边管、充气斜管和碳纤维斜管均与主充气管粘接，全部侧充气边管、侧碳纤维边管、充气斜管和碳纤维斜管均与基板通过球铰链铰接；在基板上设置有收纳全部侧充气边管、侧碳纤维边管、充气斜管、碳纤维斜管、球铰链和主充气管的凹槽，球铰链的底座粘接在凹槽内；在球铰链的球碗上设置有随形缺口，使侧充气边管、侧碳纤维边管、充气斜管和碳纤维斜管可以旋转至凹槽内；在向前侧折叠的两块相邻基板的接缝处对应凹槽的收纳主充气管的位置设置有长方形缺口，避免天线面板向前侧折叠时对主充气管造成拉伸，保证主充气管的尺寸精准无变化；全部侧充气边管和充气斜管均与主充气管连通，在主充气管的一端设置有充气导管，展开时先对两根充气支撑臂充气，天线面板展开后再将桁架充气展开。
本发明的有益效果为：采用充气管与碳纤维管刚柔结合的支撑结构，有效的增加天线结构的刚度，提高天线结构的固有频率，且支撑桁架相对于机械结构重量较轻，充气部件所耗费的能量及气体也较少；折叠后桁架收纳在凹槽内，排布有序，利于有序展开，基板间距离为零，保证了天线结构的折叠效果，也保证了桁架的尺寸精准无变化，从而实现天线展开后的精度和稳定性。
附图说明：
图1是本发明展开状态的整体结构示意图；
图2是图1的分解示意图；
图3是天线面板背面的正投影示意图；
图4是一块基板的结构示意图；
图5是球铰链结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图5，一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，它包含由多块基板1依次首尾铰接构成的Z形折叠天线面板，沿天线面板的与接缝垂直的两侧边缘分别设置有一根充气支撑臂2；在天线面板的背面设置有桁架3，桁架3包含一根主充气管3-1、多根侧充气边管3-2和多根侧碳纤维边管3-3，侧充气边管3-2和侧碳纤维边管3-3对称设置在主充气管3-1的两侧，并且全部侧充气边管3-2设置在主充气管3-1的同一侧，全部侧碳纤维边管3-3也设置在主充气管3-1的同一侧；对应每块基板1设置两根侧充气边管3-2和两根侧碳纤维边管3-3，在每块基板1对应的两根侧充气边管3-2之间设置有一根充气斜管3-4，在每块基板1对应的两根侧碳纤维边管3-3之间设置有一根碳纤维斜管3-5，全部侧充气边管3-2、侧碳纤维边管3-3、充气斜管3-4和碳纤维斜管3-5均与主充气管3-1粘接，全部侧充气边管3-2、侧碳纤维边管3-3、充气斜管3-4和碳纤维斜管3-5均与基板1通过球铰链3-6铰接；在基板1上设置有收纳全部侧充气边管3-2、侧碳纤维边管3-3、充气斜管3-4、碳纤维斜管3-5、球铰链3-6和主充气管3-1的凹槽1-1，球铰链3-6的底座粘接在凹槽1-1内；在球铰链3-6的球碗上设置有随形缺口3-6-1，使侧充气边管3-2、侧碳纤维边管3-3、充气斜管3-4和碳纤维斜管3-5可以旋转至凹槽1-1内；在向前侧折叠的两块相邻基板1的接缝处对应凹槽1-1的收纳主充气管3-1的位置设置有长方形缺口1-2，避免天线面板向前侧折叠时对主充气管3-1造成拉伸，保证主充气管3-1的尺寸精准无变化；全部侧充气边管3-2和充气斜管3-4均与主充气管3-1连通，在主充气管3-1的一端设置有充气导管，展开时先对两根充气支撑臂2充气，天线面板展开后再将桁架3充气展开。
基板1采用碳纤维铝蜂窝板等轻质板材。
侧充气边管3-2与侧碳纤维边管3-3之间的夹角大于或等于四十度，即能保证桁架3较大的跨度，又保证基板1能收纳侧充气边管3-2与侧碳纤维边管3-3，优选的是，侧充气边管3-2与侧碳纤维边管3-3之间的夹角为四十五度。

Claims (4)

1.一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，它包含由多块基板(1)依次首尾铰接构成的Z形折叠天线面板，沿天线面板的与接缝垂直的两侧边缘分别设置有一根充气支撑臂(2)；在天线面板的背面设置有桁架(3)，其特征在于桁架(3)包含一根主充气管(3-1)、多根侧充气边管(3-2)和多根侧碳纤维边管(3-3)，侧充气边管(3-2)和侧碳纤维边管(3-3)对称设置在主充气管(3-1)的两侧，并且全部侧充气边管(3-2)设置在主充气管(3-1)的同一侧，全部侧碳纤维边管(3-3)也设置在主充气管(3-1)的同一侧；对应每块基板(1)设置两根侧充气边管(3-2)和两根侧碳纤维边管(3-3)，在每块基板(1)对应的两根侧充气边管(3-2)之间设置有一根充气斜管(3-4)，在每块基板(1)对应的两根侧碳纤维边管(3-3)之间设置有一根碳纤维斜管(3-5)，全部侧充气边管(3-2)、侧碳纤维边管(3-3)、充气斜管(3-4)和碳纤维斜管(3-5)均与主充气管(3-1)粘接，全部侧充气边管(3-2)、侧碳纤维边管(3-3)、充气斜管(3-4)和碳纤维斜管(3-5)均与基板(1)通过球铰链(3-6)铰接；在基板(1)上设置有收纳全部侧充气边管(3-2)、侧碳纤维边管(3-3)、充气斜管(3-4)、碳纤维斜管(3-5)、球铰链(3-6)和主充气管(3-1)的凹槽(1-1)，球铰链(3-6)的底座粘接在凹槽(1-1)内；在球铰链(3-6)的球碗上设置有随形缺口(3-6-1)；在向前侧折叠的两块相邻基板(1)的接缝处对应凹槽(1-1)的收纳主充气管(3-1)的位置设置有长方形缺口(1-2)；全部侧充气边管(3-2)和充气斜管(3-4)均与主充气管(3-1)连通，在主充气管(3-1)的一端设置有充气导管。
2.如权利要求1所述一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，其特征在于基板(1)采用碳纤维铝蜂窝板。
3.如权利要求1所述一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，其特征在于侧充气边管(3-2)与侧碳纤维边管(3-3)之间的夹角大于或等于四十度。
4.如权利要求1或3所述一种刚柔结合支撑的充气展开式Z形折叠阵列天线，其特征在于侧充气边管(3-2)与侧碳纤维边管(3-3)之间的夹角为四十五度。
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