CN110529475B - 用于天线背架的拆分式复合材料多通接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线背架技术领域，特别是一种用于天线背架的拆分式复合材料多通接头；包括接头主体、左接头盖板和右接头盖板；所述接头主体、左接头盖板和右接头盖板采用复合材料制成；所述接头主体为一体化结构且设有一个以上的圆形套筒；所述左接头盖板和所述右接头盖板的外侧分别设有一个以上的圆形套筒，内侧分别设有与接头主体外表面配合的凹槽；所述左接头盖板、所述右接头盖板与所述接头主体通过设置在所述接头主体上的翼缘腹板固定连接；本发明的复合材料多通接头具有可拆分，强度高和装配简单等优点，解决了全复合材料反射面天线背架的连接难题。

Description

用于天线背架的拆分式复合材料多通接头

技术领域

本发明涉及天线背架技术领域，特别是一种用于天线背架的拆分式复合材料多通接头。

背景技术

反射面天线在卫星通信方面起到重要作用，尤其在无移动通信基站的极地，极地科考人员与外界交流只能依靠反射面天线进行卫星通信。然而极地恶劣的天气，对反射面天线的工作性能发起了挑战，传统的金属反射面天线处于极地环境下由于热胀冷缩而产生明显变形，严重影响天线工作性能，工作寿命极大衰减；同时极地有效的工作时间短，背架的装配时间被限制。所以设计制作一款能应对极地严寒天气且可以快速装配的反射面天线背架是一个重要工程问题。

复合材料是近些年来工程领域的热点应用材料，由于质量轻、强度高、热膨胀系数低等特点，被广泛应用于各种工程产品，并开始逐步替代金属材料的使用。所以，利用复合材料热膨胀系数低的特点，反射面天线的重要组成部分——天线背架将全部采用复合材料设计，将用来抵御严寒带来的背架变形，满足极地工况要求，稳定天线性能，提高天线工作寿命。

然而，反射面天线背架由于杆件交接处多和共节点数大，全复合材料的背架杆件之间的连接存在一定难度，而且由于复合材料不具备金属可焊接的优势，复材多通接头成为了天线背架的设计难点之一，复材多通接头的设计形式最终决定了背架装配难度。

中国专利公开号CN109667817A，名称为《一种碳纤维复合材料多通接头》中公开了一种复合材料多通接头结构。该发明结构虽然其两瓣式结构解决了复杂桁架结构装配时支通管无法插入其两端相应接头的矛盾，但是也存在以下问题：

1.该发明中的多通接头由3/4瓣结构和1/4瓣结构采用碳纤维预浸料非热压罐技术成型。这造成了接头在两瓣结构的交界处强度较弱，容易受损。

2.该发明中的多通接头应用于某桁架结构时，桁架装配需要借助桁架结构装配工装，通过湿法胶接实现桁架结构杆系和多通接头的准确装配。因此该发明不适用于需要快速装配的反射面天线背架的桁架结构。

发明内容

本发明为了解决目前现有的多通接头强度较弱、不易装配的问题，而提供的一种用于天线背架的拆分式复合材料多通接头。

为达到上述功能，本发明提供的技术方案是：

一种用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，包括接头主体、左接头盖板和右接头盖板；所述接头主体、左接头盖板和右接头盖板采用复合材料制成；所述接头主体为一体化结构且设有一个以上的圆形套筒；所述左接头盖板和所述右接头盖板的外侧分别设有一个以上的圆形套筒，内侧分别设有与接头主体外表面配合的凹槽；所述左接头盖板、所述右接头盖板与所述接头主体通过设置在所述接头主体上的翼缘腹板固定连接。

优选地，所述接头主体上的圆形套筒的轴线均交于一点且相邻轴线的夹角为20°～120°；所述翼缘腹板上开设有若干螺栓孔，所述左接头盖板、所述右接头盖板通过螺栓与所述翼缘腹板固定连接。

优选地，所述接头主体设有若干支撑反射面面板的托臂，所述托臂上开有左右对称的螺栓孔。

优选地，所述左接头盖板和所述右接头盖板关于所述接头主体的中心面对称布置。

优选地，所述圆形套筒的接头端部设有阶梯圆台或法兰盘。

优选地，所述接头主体、左接头盖板和右接头盖板采用碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

本发明的有益效果在于：

1、装配简单：螺栓连接是工程连接中最简单牢靠的连接方法，本发明采用螺栓连接，把复材多通接头三部分连接为一体，使得天线背架易于装配和便于调整；

2、制备容易：整体式多通复材接头在制造成形上具有较大难度，本发明把多通接头拆分成接头主体，左接头盖板和右接头盖板三个部件，分别制造，这样能降低制造难度，容易实现小批量的生产；

3、强度高：本发明的拆分式多通接头的三部分均采用高强度轻质复合材料，通过热压罐成型或模压成型工艺一体成型，而且设有翼缘腹板，可以满足多通接头在恶劣工况下的要求。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为实施例二的结构示意图；

图4为图3的分解示意图；

图5为实施例三的结构示意图；

图6为图5的分解示意图；

图7为实施例四的结构示意图；

图8为图7的分解示意图；

图9为实施例五的结构示意图；

图10为图9的分解示意图；

图11为天线背架的局部示意图；

图12为图11的分解示意图；

具体实施方式

下面结合附图1至附图12对本发明作进一步阐述：

为描述的方便在本说明书中用于天线背架的拆分式复合材料多通接头我们根据接头的数量进行命名区分，如复合材料三通接头、复合材料四通接头等。

实施例一：

如图1和图2所示的复合材料四通接头，包括接头主体A1，左接头盖板A2和右接头盖板A3；接头主体A1为一体化结构，含两个圆形套筒A11；左接头盖板A2和右接头盖板A3外侧分别设有一个圆形套筒，内侧分别设有与接头主体A1外表面配合的三角形凹槽；接头主体A1的中部设置有翼缘腹板A12，翼缘腹板上开设有4个螺栓孔A121；左接头盖板A2和右接头盖板A3上在与螺栓孔A121对应的位置分别开设螺栓孔A231，螺栓通过螺栓孔A121和螺栓孔A231把接头主体A1，左接头盖板A2和右接头盖板A3固定连接，形成一套复合材料四通接头。

接头主体A1为带有腹板的一体化结构，所含两个圆形套筒轴线共面，套筒轴线均交于一点且相邻轴线的夹角为25°，圆形套筒的直径为30mm、厚度为10mm；翼缘腹板A12的厚度为10mm。

接头主体A1设有一个支撑反射面面板的托臂A13，托臂A13平面上开有左右对称的螺栓孔A131，孔距为73mm。

左接头盖板A2和右接头盖板A3关于接头主体的中心面对称布置，左、右接头盖板的三角形凹槽与接头主体A1外表面紧密贴合；左接头盖板A2和右接头盖板A3分别带有一个套筒，套筒直径为20mm、厚度为5mm；左、右接头盖板的厚度为5mm。

圆形套筒的端部设有阶梯圆台。接头主体A1、左接头盖板A2和右接头盖板A3采用的碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

实施例二：

如图3和图4所示的复合材料六通接头，包括接头主体B1，左接头盖板B2和右接头盖板B3；接头主体B1为一体化结构，含4个圆形套筒B11；左接头盖板B2和右接头盖板B3外侧分别设有1个圆形套筒，内侧分别设有与接头主体B1外表面配合的三角形凹槽；接头主体B1的中部设置有翼缘腹板B12，翼缘腹板上开设有4个螺栓孔B121；左接头盖板B2和右接头盖板B3上在与螺栓孔B121对应的位置分别开设螺栓孔B231，螺栓通过螺栓孔B121和螺栓孔B231把接头主体B1，左接头盖板B2和右接头盖板B3固定连接，形成一套复合材料六通接头。

接头主体B1为带有腹板的一体化结构，所含4个圆形套筒轴线共面，套筒轴线均交于一点且相邻轴线的夹角分别为30°、62°、95°，圆形套筒的直径为30mm、厚度为10mm；翼缘腹板B12的厚度为10mm。

接头主体B1设有一个支撑反射面面板的托臂B13，托臂B13平面上开有左右对称的螺栓孔B131，孔距为73mm。

左接头盖板B2和右接头盖板B3关于接头主体的中心面对称布置，左、右接头盖板的三角形凹槽与接头主体B1外表面紧密贴合；左接头盖板B2和右接头盖板B3分别带有一个套筒，套筒直径为20mm、厚度为5mm；左、右接头盖板的厚度为5mm。

圆形套筒的端部设有阶梯圆台。接头主体B1、左接头盖板B2和右接头盖板B3采用的碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

实施例三：

如图5和图6所示的复合材料九通接头，包括接头主体C1，左接头盖板C2和右接头盖板C3；接头主体C1为一体化结构，含3个圆形套筒C11；左接头盖板C2和右接头盖板C3外侧分别设有3个圆形套筒，内侧分别设有与接头主体C1外表面配合的三角形凹槽；接头主体C1的中部设置有翼缘腹板C12，翼缘腹板上开设有3个螺栓孔C121；左接头盖板C2和右接头盖板C3上在与螺栓孔C121对应的位置分别开设螺栓孔C231，螺栓通过螺栓孔C121和螺栓孔C231把接头主体C1，左接头盖板C2和右接头盖板C3固定连接，形成一套复合材料九通接头。

接头主体C1为带有腹板的一体化结构，所含3条圆形套筒轴线共面，套筒轴线均交于一点且相邻轴线的夹角分别为60°、95°，圆形套筒的直径为30mm、厚度为10mm；翼缘腹板C12的厚度为10mm。

左接头盖板C2和右接头盖板C3关于接头主体的中心面对称布置，左、右接头盖板的凹槽与接头主体C1外表面紧密贴合；左接头盖板C2和右接头盖板C3分别带有3个套筒，套筒直径为20mm、厚度为5mm；左、右接头盖板的厚度为5mm。

圆形套筒的端部设有阶梯圆台。接头主体C1、左接头盖板C2和右接头盖板C3采用的碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

实施例四：

如图7和图8所示的复合材料六通接头，包括接头主体D1，左接头盖板D2和右接头盖板D3；接头主体D1为一体化结构，含4个圆形套筒D11；左接头盖板D2和右接头盖板D3外侧分别设有1个圆形套筒，内侧分别设有与接头主体D1外表面配合的三角形凹槽；接头主体D1的中部设置有翼缘腹板D12，翼缘腹板上开设有4个螺栓孔D121；左接头盖板D2和右接头盖板D3上在与螺栓孔D121对应的位置分别开设螺栓孔D231，螺栓通过螺栓孔D121和螺栓孔D231把接头主体D1，左接头盖板D2和右接头盖板D3固定连接，形成一套复合材料六通接头。

接头主体D1为带有腹板的一体化结构，所含4个圆形套筒轴线共面，套筒轴线均交于一点且相邻轴线的夹角分别为86°、96°、113°，圆形套筒的直径为30mm、厚度为10mm；翼缘腹板D12的厚度为10mm。

接头主体D1设有一个支撑反射面面板的托臂D13，托臂D13平面上开有左右对称的螺栓孔D131，孔距为73mm。

左接头盖板D2和右接头盖板D3关于接头主体的中心面对称布置，左、右接头盖板的凹槽与接头主体D1外表面紧密贴合；左接头盖板D2和右接头盖板D3分别带有一个套筒，套筒直径为20mm、厚度为5mm；左、右接头盖板的厚度为5mm。

六通接头的接头端部五个设有阶梯圆台，一个设有法兰盘，法兰盘上设有4个周向均布的螺栓孔。

接头主体D1、左接头盖板D2和右接头盖板D3采用的碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

实施例五：

如图9和图10所示的复合材料五通接头，包括接头主体E1，左接头盖板E2和右接头盖板E3；接头主体E1为一体化结构，含3个圆形套筒E11；左接头盖板E2和右接头盖板E3外侧分别设有1个圆形套筒，内侧分别设有与接头主体E1外表面配合的三角形凹槽；接头主体E1的中部设置有翼缘腹板E12，翼缘腹板上开设有4个螺栓孔E121；左接头盖板E2和右接头盖板E3上在与螺栓孔E121对应的位置分别开设螺栓孔E231，螺栓通过螺栓孔E121和螺栓孔E231把接头主体E1，左接头盖板E2和右接头盖板E3固定连接，形成一套复合材料六通接头。

接头主体E1为带有腹板的一体化结构，所含3个圆形套筒的轴线不共面，套筒轴线均交于一点且相邻轴线的夹角分别为36°、60°，圆形套筒的直径为30mm、厚度为10mm；翼缘腹板E12的厚度为10mm。

接头主体E1设有一个支撑反射面面板的托臂E13，托臂E13平面上开有左右对称的螺栓孔E131，孔距为73mm。

左接头盖板E2和右接头盖板E3关于接头主体的中心面对称布置，左、右接头盖板的三角形凹槽与接头主体E1外表面紧密贴合；左接头盖板E2和右接头盖板E3分别带有一个套筒，套筒直径为20mm、厚度为5mm；左、右接头盖板的厚度为5mm。

圆形套筒的端部设有阶梯圆台。接头主体E1、左接头盖板E2和右接头盖板E3采用的碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工。

实施例六：

如图11和图12所示的为实施例一至实施例五的复合材料多通接头在某种反射面天线背架中的部分装配示意图。

各种接头主体、左、右接头盖板与天线杆搭配安装，可以组合出三种类型的天线背架子装配体，分别为主肋100、连接单管200、四面体或三角形的连接骨架300。该天线背架的主肋100有16根，由若干个多通接头主体和若干天线杆组成。该天线背架的四面体或三角形的连接骨架300有48个，由若干个多通接头主体、若干个多通接头盖板和若干天线杆组成。该天线背架的连接单管200有160个，分别由2个多通接头盖板和1根天线杆组成。

Claims (5)

1.一种用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，其特征在于：包括接头主体、左接头盖板和右接头盖板；所述接头主体、左接头盖板和右接头盖板采用碳纤维织物预浸料成型，采用热压罐成型或模压成型工艺加工；所述接头主体为一体化结构且设有一个以上的圆形套筒；所述左接头盖板和所述右接头盖板为一体化结构且外侧分别设有一个以上的圆形套筒，内侧分别设有与接头主体外表面紧密贴合的三角形凹槽；所述左接头盖板、所述右接头盖板与所述接头主体通过设置在所述接头主体上的翼缘腹板固定连接。

2.如权利要求1所述的用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，其特征在于：所述接头主体上的圆形套筒的轴线均交于一点且相邻轴线的夹角为20°～120°；所述翼缘腹板上开设有若干螺栓孔，所述左接头盖板、所述右接头盖板通过螺栓与所述翼缘腹板固定连接。

3.如权利要求1所述的用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，其特征在于：所述接头主体设有若干支撑反射面面板的托臂，所述托臂上开有左右对称的螺栓孔。

4.如权利要求1所述的用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，其特征在于：所述左接头盖板和所述右接头盖板关于所述接头主体的中心面对称布置。

5.如权利要求1～4任意一项所述的用于天线背架的拆分式复合材料多通接头，其特征在于：所述圆形套筒的接头端部设有阶梯圆台或法兰盘。

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