CN110504519A - 一种构架式可展开天线反射器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种构架式可展开天线反射器，属于天线技术领域。反射器索网结构包括上层索网、下层索网、张力阵和多个花盘连接柱，花盘连接柱沿竖直方向延伸，上层索网和下层索网通过花盘连接柱固定叠放在折叠杆形成的网面上方，上层索网由多个第一三角形格子单元拼接而成，下层索网由多个第二三角形格子单元拼接而成，三角形格子单元外轮廓与所述三角形匹配，第一三角形格子单元的边上设有至少一个第一节点，第二三角形格子单元的边上设有与第一节点一一对应匹配的第二节点，对应的第一节点和第二节点之间通过对应的张力阵绳索固定。该桁架式可展开天线反射器无需增设桁架单元即可增加节点数量，可显著降低反射器重量，提高收纳比。

Description

一种构架式可展开天线反射器

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别提供了一种具有轻质、高收纳比特性的构架式可展开天线反射器。

背景技术

随着航天科技的迅速发展以及经济、军事需求的日益增长，航天工程中正在实施的卫星通信、数据中继、对地遥感、导航和电子侦察等重大航天科技工程对航天器的要求日益提高。当前我国导航及对地遥感等领域处于载荷升级阶段，受制于一箭多星及小型运载包络要求，对于3～8米口径的天线也提出了小于1m×1m×1m的收拢包络尺寸、重量30～50Kg的要求。目前我国现有的各类型大型空间可展开天线已经无法满足上述收拢尺寸和重量的要求，因此需要进一步开发轻质、高收纳比大型空间可展开天线。

构架式可展开天线反射器由可展开的反射器桁架结构、索网结构、金属网组成，如图1所示，反射器桁架由四面体结构形式的桁架单元拼接而成，每个四面体桁架单元由3根腹杆1、3根折叠杆2、4个花盘3组成，如图2所示。多个四面体桁架单元通过共用花盘1的连接方式形成大型构架天线反射器，以上表面花盘中心点为节点，用张力绳索将相邻花盘进行连接从而在反射器上表面构造索网结构，金属网铺设于索网结构上形成较高型面精度的构架天线反射面。

相较于其他结构形式的大型空间可展开天线，构架天线具有收拢体积小、展开刚度高、结构稳定性好的优点，受到国内外各航天机构的广泛关注，并获得了广泛的应用。

目前现有的传统的构架天线反射器将桁架生成的花盘节点直接作为索网节点，金属网直接铺设于单层索网上，因此最终得到的反射器型面三角形单元即为桁架生成的三角形，反射器的型面精度取决于桁架的精度。对于该类型构架天线结构形式，随着天线口径的增大，为保证反射器型面精度，反射器桁架杆件数量会显著增多，从而导致天线重量显著增加以及收拢尺寸增大的问题，无法满足当前任务对天线的轻量化与微小尺寸空间布局的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种构架式可展开天线反射器，该桁架式可展开天线反射器无需增设桁架单元即可增加节点数量，可显著降低反射器重量，提高收纳比。

本发明的技术解决方案是：

一种构架式可展开天线反射器，包括桁架、索网结构和金属网，所述桁架由桁架单元拼接而成，所述桁架单元包括3根腹杆、3根折叠杆和4个花盘，所述3根折叠杆围成三角形，所述腹杆与所述三角形的顶点一一对应固定形成四面体结构，所述花盘与所述四面体的四个顶点一一对应固定，所述索网结构包括上层索网、下层索网、张力阵和多个花盘连接柱，所述花盘连接柱与所述折叠杆上的花盘一一对应固定且沿竖直方向延伸，所述上层索网和下层索网通过所述花盘连接柱固定叠放在所述折叠杆形成的网面上方，且所述上层索网和下层索网之间具有一定间隔，所述上层索网由多个第一三角形格子单元拼接而成，所述下层索网由多个第二三角形格子单元拼接而成，第一三角形格子单元外轮廓、第二三角形格子单元外轮廓均与所述3根折叠杆围成的三角形匹配，所述第一三角形格子单元的边上设有至少一个第一节点，所述第二三角形格子单元的边上设有与所述第一节点一一对应匹配的第二节点，所述张力阵包括与所述第一节点一一对应的张力阵绳索，对应的所述第一节点和第二节点之间通过对应的张力阵绳索固定，所述金属网固定在所述上层索网上。

在一可选实施例中，所述花盘连接柱包括固定连接的上端柱体和下端柱体，所述上端柱体上部用于固定所述上层索网，所述下端柱体下部用于固定所述下层索网，所述上端柱体和下端柱体的固定位置在高度方向上可调。

在一可选实施例中，所述的构架式可展开天线反射器还包括位于所述上端柱体和下端柱体之间的多个第一垫片，所述上端柱体的下端、多个第一垫片及下端柱体的上端均为法兰结构，且通过多个紧固件固定连接，通过调整位于所述上端柱体和下端柱体之间的第一垫片的数量调整所述花盘连接柱的高度。

在一可选实施例中，所述的构架式可展开天线反射器还包括位于所述下端柱体和花盘之间的多个第二垫片，所述第二垫片上设有中心孔，所述下端柱体下底中心设有螺纹孔，所述花盘中心设有通孔，所述下端柱体、第二垫片及花盘通过位于中心位置处的螺纹连接件固定连接，通过调整所述第二垫片的数量调整所述花盘连接柱的高度。

在一可选实施例中，所述第二垫片设有匹配的定位凸块和定位孔，相邻两个所述第二垫片错位设置以使其中一个第二垫片的定位凸起位于另一个第二垫片的定位孔内，所述花盘和下端柱体底部也设有定位部，通过与相邻的第二垫片上的定位凸起或定位孔匹配实现定位连接。

在一可选实施例中，所述花盘连接柱的总高度为所述折叠杆长度的1/15～1/10。

在一可选实施例中，所述上端柱体上部为第一线轴结构，所述第一线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第一支撑柱，形成所述第一三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第一支撑柱上。

在一可选实施例中，所述下端柱体下部为第二线轴结构，所述第二线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第二支撑柱，形成所述第二三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第二支撑柱上。

在一可选实施例中，所述第一三角形格子单元的各边上均设有至少一个第一节点，所述第一节点将所在的边等分成至少两段，各条边上的第一节点均通过连接绳索与其他两条边上对应的第一节点连接，且所述连接绳索的交点处作为新的第一节点，所述下层索网上还设有与所述新的第一节点对应的节点，所述张力阵还包括与所述新的第一节点对应的张力阵绳索，所述新的第一节点与所述下层索网上对应的节点通过对应的张力阵绳索固定。

在一可选实施例中，所述第一节点将所述第一节点所在的边等分成长度为15～25cm的至少两段。

在一可选实施例中，所述第二三角形格子单元内部的连接绳索数量少于第一三角形格子单元的内部的连接绳索数量。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明实施例提供的构架式可展开天线反射器，通过花盘连接柱在折叠杆形成的网面上方叠放两层索网，通过在上层索网的三角形格子单元的边上设置至少一个节点，并利用张力阵使该节点与下层索网上对应的节点拉紧固定，通过调节张力阵绳索的长度即可调整节点的位置，从而确保上层索网的型面精度，进而提高了固定在上层索网上的反射面精度，该桁架式可展开天线反射器无需增设桁架单元即可增加节点数量，进而提高反射面型面精度。与传统构架天线反射器相比，同等口径与型面精度情况下，该桁架式可展开天线反射器所需桁架数量显著减少，因此可显著降低反射器重量，提高天线结构收纳比。

附图说明

图1为现有技术中的桁架式可展开天线反射器无金属网状态的结构示意图；

图2为四面体桁架单元结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种构架式可展开天线反射器无金属网状态的结构示意图；

图4为本发明一具体实施例提供的一个桁架单元与一个索网结构单元装配示意图；

图5为本发明实施例提供的一个花盘连接柱与桁架花盘、上层索网及下层索网装配示意图；

图6为本发明实施例提供的一个花盘连接柱与桁架花盘、上层索网及下层索网装配另一个视角的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种第二垫片结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种下端柱体结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种花盘结构示意图；

图10为本发明另一具体实施例提供的一个桁架单元与一个索网结构单元装配示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图2和3所示，本发明实施例提供了一种构架式可展开天线反射器，包括桁架10、金属网(图中未示出)和索网结构20，所述桁架由桁架单元拼接而成，如图2所示，所述桁架单元包括3根腹杆1、3根折叠杆2和4个花盘3，所述3根折叠杆2围成三角形，所述腹杆1与所述三角形的顶点一一对应固定形成四面体结构，所述花盘3与所述四面体的四个顶点一一对应固定，如图4所示，所述索网结构包括上层索网4、下层索网5、张力阵6和多个花盘连接柱7，所述花盘连接柱7与所述折叠杆2上的花盘3一一对应固定且沿竖直方向延伸，所述上层索网4和下层索网5通过所述花盘连接柱7固定叠放在所述折叠杆2形成的网面上方，且所述上层索网4和下层索网5之间具有一定间隔，如图3和4所示，所述上层索网4由多个第一三角形格子单元拼接而成，所述下层索网5由多个第二三角形格子单元拼接而成，第一三角形格子单元外轮廓、第二三角形格子单元外轮廓均与所述3根折叠杆2围成的三角形匹配，所述第一三角形格子单元的边上设有至少一个第一节点41，所述第二三角形格子单元的边上设有与所述第一节点41一一对应匹配的第二节点51，所述张力阵包括与所述第一节点41一一对应的张力阵绳索，对应的所述第一节点41和第二节点51之间通过对应的张力阵绳索8固定，所述金属网固定在所述上层索网4上。

具体地，本发明实施例中，第一三角形格子单元外轮廓、第二三角形格子单元外轮廓均与所述3根折叠杆2围成的三角形匹配是指根据折叠杆围成的网状结构将绳索制成各层索网，制成索网的三角形单元外轮廓与桁架单元中3根折叠杆围成的三角形一致或略有偏差。

本实施例提供的构架式可展开天线反射器在调节型面精度时，可在上层索网上的第一节点上粘贴靶标点，测试上层索网的型面精度，根据实测信息与实际型面需求之间的差异有针对性的调整相应节点处的张力阵即可使得上层索网型面精度满足要求。

本发明实施例提供的构架式可展开天线反射器，通过花盘连接柱在折叠杆形成的网面上方叠放两层索网，通过在上层索网的三角形格子单元的边上设置至少一个节点，并利用张力阵使该节点与下层索网上对应的节点拉紧固定，通过调节张力阵绳索的长度即可调整节点的位置，从而确保上层索网的精度，进而提高了固定在上层索网上的反射面精度，该桁架式可展开天线反射器无需增设桁架单元即可增加节点数量，进而提高反射面型面精度。与传统构架天线反射器相比，同等口径与型面精度情况下，该桁架式可展开天线反射器所需桁架数量显著减少，因此可显著降低反射器重量，提高天线结构收纳比。

具体地，如图5所示，所述花盘连接柱7包括固定连接的上端柱体71和下端柱体72，所述上端柱体71上部用于固定所述上层索网4，所述下端柱体72下部用于固定所述下层索网5，所述上端柱体71和下端柱体72的固定位置在高度方向上可调。通过将花盘连接柱设计成高度方向固定位置可调的两段，在调节上层索网型面精度时，还可以有针对性的调节花盘连接柱的高度，从而进一步提高上层索网的型面精度。

进一步地，如图5所示，所述的构架式可展开天线反射器还包括位于所述上端柱体和下端柱体之间的多个第一垫片73以及下端柱体与花盘之间的多个第二垫片74，所述上端柱体71的下端、多个第一垫片73及下端柱体72上端均为法兰结构，并通过多组螺钉-螺母c固定连接，第二垫片74设有中心孔，所述下端柱体底部中心设有螺纹孔，所述第二垫片与花盘的中心设有通孔，螺钉d依次贯穿花盘、多个第二垫片后拧入下端柱体螺纹孔实现花盘、第二垫片、下端柱体的固定连接，通过调整第一垫片73、第二垫片74的数量调整所述花盘连接柱7的高度。由于单个垫片厚度确定，通过该形式可以精确调整花盘连接柱高度。本发明实施例中各第一垫片的厚度可以相同也可以不同，优选相同，各第二垫片的厚度可以相同也可以不同，优选不同；在一具体实施例中，由1片厚度为3～4mm的第二垫片74、2片厚度为1.5～2.5mm的第二垫片74及4片厚度为0.5～1mm的第二垫片74构成调节所用的所有第二垫片74组合。通过该形式的垫片组合，可在使用尽可能少的垫片基础上获得所需的对应上层索网高度的同时，能够在型面调整环节对不同厚度的垫片进行替换以方便快速地实现花盘连接柱高度的调节。

在一可选实施例中，如图7～9所示，所述第二垫片74设有匹配的定位凸块a和定位孔b，相邻两个所述第二垫片74错位设置以使其中一个第二垫片的定位凸起位于另一个第二垫片的定位孔内，花盘3上设有定位孔b，与所述花盘3相邻的第二垫片74上的定位凸起位于所述花盘的定位孔内实现定位，下端柱体底部设有定位凸起a，且该定位凸起a位于相邻的第二垫片74的定位孔内。在其他实施例中，花盘、下端柱体上也可以同时设有定位凸起和定位孔，本发明不作限定；通过设置定位凸起和定位孔可以确保花盘连接柱安装方向的正确性。

具体地，所述花盘连接柱7的总高度为所述折叠杆2长度的1/15～1/10。上述高度情况下既可以便于工程中实施索网结构型面精度的调节，同时可以避免由于绳索距离桁架过近导致的勾挂问题。

如图5所示，所述上端柱体71上部为第一线轴结构，所述第一线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第一支撑柱711，形成上层索网4的第一三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第一支撑柱711上。该结构将与同一花盘连接柱相连的不同第一节点的绳索进行分离，可有效避免索网结构型面调整环节过程中各节点调节互相影响的问题，可显著提高索网结构型面调节效率。

如图5所示，在一可选实例中，所述下端柱体72下部为第二线轴结构，所述第二线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第二支撑柱721，形成下层索网5的第二三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第二支撑柱721上。该结构将与同一花盘连接柱相连的不同第二节点的绳索进行分离，可有效避免索网结构型面调整环节过程中各节点调节互相影响的问题，可显著提高索网结构型面调节效率。

在一可选实施例中，如图4所示，所述第一三角形格子单元的各边上均设有至少一个第一节点41，所述第一节点41将其所在的边等分成至少两段，各条边上的第一节点41均通过连接绳索与其他两条边上对应位置处的第一节点41连接，当边的等分数大于2时，所述连接绳索的交点处作为新的第一节点42，当边的等分数为2时，不存在第一节点42。采用相同的方法，可得到下层索网5上的第二节点51和第二节点52，所述张力阵将上层索网第一节点与下层索网第二节点进行连接，即生成索网结构。该结构既能增加节点提高网面型面精度，又能确保三角形单元内的型面精度能平稳过渡。

具体地，所述第一节点将所述第一节点所在的边等分成长度为15～25cm的至少两段。该结构既能实现较高型面精度，还便于工程操作。

在一可选实施例中，所述第二三角形格子单元内部的连接绳索数量少于第一三角形格子单元的内部的连接绳索数量，以在提高型面精度的同时进一步降低天线重量。如图10所示，上层索网三角形单元内各连接绳索形成了一个新的第一节点，下层索网仅需三根连接绳索在下层索网三角形单元内形成对应的节点即可，无需连接各第二节点。在其他实施例中，下层索网和上层索网的三角形格子单元格局一致。

以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (11)

1.一种构架式可展开天线反射器，包括桁架、索网结构和金属网，所述桁架由桁架单元拼接而成，所述桁架单元包括3根腹杆、3根折叠杆和4个花盘，所述3根折叠杆围成三角形，所述腹杆与所述三角形的顶点一一对应固定形成四面体结构，所述花盘与所述四面体的四个顶点一一对应固定，其特征在于，所述索网结构包括上层索网、下层索网、张力阵和多个花盘连接柱，所述花盘连接柱与所述折叠杆上的花盘一一对应固定且沿竖直方向延伸，所述上层索网和下层索网通过所述花盘连接柱固定叠放在所述折叠杆形成的网面上方，且所述上层索网和下层索网之间具有一定间隔，所述上层索网由多个第一三角形格子单元拼接而成，所述下层索网由多个第二三角形格子单元拼接而成，第一三角形格子单元外轮廓、第二三角形格子单元外轮廓均与所述3根折叠杆围成的三角形匹配，所述第一三角形格子单元的边上设有至少一个第一节点，所述第二三角形格子单元的边上设有与所述第一节点一一对应匹配的第二节点，所述张力阵包括与所述第一节点一一对应的张力阵绳索，对应的所述第一节点和第二节点之间通过对应的张力阵绳索固定，所述金属网固定在所述上层索网上。

2.根据权利要求1所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述花盘连接柱包括固定连接的上端柱体和下端柱体，所述上端柱体上部用于固定所述上层索网，所述下端柱体下部用于固定所述下层索网，所述上端柱体和下端柱体的固定位置在高度方向上可调。

3.根据权利要求2所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，还包括位于所述上端柱体和下端柱体之间的多个第一垫片，所述上端柱体的下端、多个第一垫片及下端柱体的上端均为法兰结构，且通过多个紧固件固定连接，通过调整位于所述上端柱体和下端柱体之间的第一垫片的数量调整所述花盘连接柱的高度。

4.根据权利要求2所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，还包括位于所述下端柱体和花盘之间的多个第二垫片，所述第二垫片上设有中心孔，所述下端柱体下底中心设有螺纹孔，所述花盘中心设有通孔，所述下端柱体、第二垫片及花盘通过位于中心位置处的螺纹连接件固定连接，通过调整所述第二垫片的数量调整所述花盘连接柱的高度。

5.根据权利要求4所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述第二垫片设有匹配的定位凸块和定位孔，相邻两个所述第二垫片错位设置以使其中一个第二垫片的定位凸起位于另一个第二垫片的定位孔内，所述花盘和下端柱体底部也设有定位部，通过与相邻的第二垫片上的定位凸起或定位孔匹配实现定位连接。

6.根据权利要求4所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述花盘连接柱的总高度为所述折叠杆长度的1/15～1/10。

7.根据权利要求2所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述上端柱体上部为第一线轴结构，所述第一线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第一支撑柱，形成所述第一三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第一支撑柱上。

8.根据权利要求2所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述下端柱体下部为第二线轴结构，所述第二线轴结构中心轴外围圆周上均布有多个第二支撑柱，形成所述第二三角形格子单元的绳索中相交的两条分别固定在相邻的两个所述第二支撑柱上。

9.根据权利要求1所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述第一三角形格子单元的各边上均设有至少一个第一节点，所述第一节点将所在的边等分成至少两段，各条边上的第一节点均通过连接绳索与其他两条边上对应的第一节点连接，且所述连接绳索的交点处作为新的第一节点，所述下层索网上还设有与所述新的第一节点对应的节点，所述张力阵还包括与所述新的第一节点对应的张力阵绳索，所述新的第一节点与所述下层索网上对应的节点通过对应的张力阵绳索固定。

10.根据权利要求9所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述第一节点将所述第一节点所在的边等分成长度为15～25cm的至少两段。

11.根据权利要求9所述的构架式可展开天线反射器，其特征在于，所述第二三角形格子单元内部的连接绳索数量少于第一三角形格子单元的内部的连接绳索数量。