CN110534913B - 一种折叠收拢固面反射器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种折叠收拢固面反射器，该结构包括大口径固面反射器(3m以上)、展开臂、二维转动机构、自驱动铰链、锁紧释放装置。本发明结构简单，通用性好，可以实现大口径反射器和长展开臂的双层收拢折叠布局，从而实现2倍以上卫星高度的天线长焦距布局，给天线布局带来了更大的灵活性，不再受限于卫星本体的包络限制。本发明适应未来长焦距多波束天线的发展，有广泛的适用性和推广应用价值。

Description

一种折叠收拢固面反射器
技术领域
本发明属于航天宇航技术领域，具体地，涉及一种星载可展开固面反射器，特别适用于长焦距的固面天线产品。
背景技术
随着航天技术的不断发展，高通量卫星发展迅猛，对多波束天线提出了更高的要求，例如长焦距，高可靠性、高收纳比、跟踪可靠等方面的要求。现有技术无法满足上述在体积较小、收纳比较高的条件下还要保证长焦距、高可靠性的要求，因此研制一种结构简单、收纳比高、长焦距的固面反射器需求迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种折叠收拢固面反射器，用于多波束天线领域，以便能够实现固面天线的长焦距，焦距可调的需求，且具备一定的结构刚度，满足天线的跟踪需求。
本发明采用的技术方案为：
一种折叠收拢固面反射器，包括固面反射器、自驱动铰链、锁紧释放装置、二维转动机构、展开臂以及卫星本体；
固面反射器通过自驱动铰链与展开臂一端相连，展开臂另一端通过二维转动机构连接到卫星本体上；卫星本体上还设置有多个锁紧释放装置；
收拢状态时，固面反射器通过若干锁紧释放装置锁紧于卫星本体上，展开臂位于固面反射器下方，且展开臂通过锁紧释放扣锁紧于卫星舱板上，实现固面反射器和展开臂的双层收拢折叠布局；
当天线解锁后，固面反射器在二维转动机构的带动下先做俯仰转动展开到位至指定角度，保证之后水平转动规避锁紧释放装置，然后固面反射器在自驱动铰链的带动下展开至工作位置，之后二维转动机构绕方位轴做大角度旋转展开，从而将展开臂和固面反射器转动至卫星本体的外部。
进一步的，自驱动铰链和二维转动机构均可实现俯仰转动，通过调整展开角度实现焦距长度的变化。
进一步的，固面反射器转动到一定角度后通过自驱动铰链的到位锁紧功能锁紧于展开臂上，保证固面反射器的结构刚度。
进一步的，固面反射器展开后位于卫星本体包络范围外，通过二维转动机构的转动到不同角度实现不能的工作位置。
进一步的，固面反射器利用卫星本体的高度，实现2倍卫星本体高度以上的长焦距布局。
进一步的，自驱动铰链采用记忆合金或者弹簧方式实现。
进一步的，二维转动机构绕方位轴做大角度旋转展开，具体为大于180°。
进一步的，固面反射器上设置有锁紧孔，配合卫星本体上设置的多个锁紧释放装置实现收拢状态时的锁紧。
进一步的，锁紧释放扣为一个，锁紧释放装置不少于6个。
进一步的，当满足以下相对关系时，固面反射器展开后实现2倍卫星本体高度(D)的长焦距布置：
d·cos(a)+D3＞2D；
其中，D＝D1+D3；则d·cos(a)-2D1＞D3；
当D1趋向于0时，即二维转动机构靠近于卫星本体边沿时，满足d·cos(a) ＞D3，从而实现2倍卫星本体高度D的长焦距布置；
D为卫星本体的高度；d为自驱动铰链中心和二维转动机构中心连线沿展开臂轴向的投影距离；a为反射器展开状态下展开臂与卫星本体水平方向的夹角； D1为二维转动机构中心与卫星本体一侧边沿的距离；D3为二维转动机构中心与卫星本体另一侧边沿的距离。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明当天线解锁后，固面反射器在二维转动机构的带动下先做俯仰转动展开到位至指定角度，保证之后水平转动规避锁紧释放装置，然后固面反射器在自驱动铰链的带动下展开至工作位置，之后二维转动机构绕方位轴做大角度旋转展开，从而将展开臂和固面反射器转动至卫星本体的外部。这样设计结构收纳比高，能够实现大口径反射器和长展开臂的双层收拢折叠布局。
(2)本发明在收纳比高的前提下，实现了大角度旋转展开，可以实现2 倍以上卫星高度的天线长焦距布局；相对现有技术中高收纳比与长焦距的这一对儿矛盾，本发明方案很好的解决的该问题。
(3)本发明结构简单，适应性好，通过调节机构角度即可实现焦距调节，适应于不同焦距天线；同时，本发明结构稳定，通过机构转动可实现天线反射器跟踪扫描的功能。上述特征在航天领域尤为重要，航天领域要求的最重要是稳定性、可靠性，所以并非结构越复杂越好、功能越先进越好。而是以最简单可靠的结构实现最佳的性能，是航天领域的优选要求。本发明方案具有上述优势。
附图说明
图1为根据本发明的收拢状态示意图；
图2为根据本发明的第一个展开中间状态示意图；
图3为根据本发明的第二个展开中间状态示意图；
图4为自驱动铰链展开到位、二维转动机构俯仰轴展开到位示意图；
图5为折叠状态尺寸示意图；
图6为展开状态尺寸示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的一种折叠收拢固面反射器做进一步详细的说明。
本发明公开了一种折叠收拢固面反射器，该结构包括大口径固面反射器(3m 以上)、展开臂、二维转动机构、自驱动铰链、锁紧释放装置等组成部分。本发明结构简单，通用性好，可以实现大口径反射器和长展开臂的双层收拢折叠布局，从而实现2倍以上卫星高度的天线长焦距布局，给天线布局带来了更大的灵活性，不再受限于卫星本体的包络限制。适应未来长焦距多波束天线的发展，有广泛的适用性和推广应用价值。
具体的，如图1所示，本发明提出的一种折叠收拢固面反射器具体包括：固面反射器1、自驱动铰链2、锁紧释放装置3、二维转动机构4、展开臂5以及卫星本体6；
固面反射器1通过自驱动铰链2与展开臂5一端相连，展开臂5另一端通过二维转动机构4连接到卫星本体6上；卫星本体6上还设置有多个锁紧释放装置3；
本发明在收纳比高的前提下，实现了大角度旋转展开，可以实现2倍以上卫星高度的天线长焦距布局；相对现有技术中高收纳比与长焦距的这一对儿矛盾，本发明方案很好的解决的该问题。如图1所示，收拢状态时，固面反射器 1通过若干锁紧释放装置3锁紧于卫星本体6上，展开臂5位于固面反射器1 下方，且展开臂5通过锁紧释放扣7锁紧于卫星舱板上，实现固面反射器1和展开臂5的双层收拢折叠布局；
如图2、3、4所示，当天线解锁后，固面反射器1在二维转动机构4的带动下先做俯仰转动展开到位至指定角度，保证之后水平转动规避锁紧释放装置 3，然后固面反射器1在自驱动铰链2的带动下展开至工作位置，之后二维转动机构4绕方位轴做大角度旋转展开，从而将展开臂5和固面反射器1转动至卫星本体6的外部。这样设计结构收纳比高，能够实现大口径反射器和长展开臂的双层收拢折叠布局。
进一步的，自驱动铰链2和二维转动机构4均可实现俯仰转动，通过调整展开角度实现焦距长度的变化。自驱动铰链2采用记忆合金或者弹簧方式实现。
进一步的，固面反射器1转动到一定角度后通过自驱动铰链2的到位锁紧功能锁紧于展开臂5上，二维转动机构4自身也具备一定扭转刚度，从而一起保证固面反射器1的结构刚度。
进一步的，固面反射器1展开后位于卫星本体6包络范围外，通过二维转动机构4的转动到不同角度实现不同 的工作位置。二维转动机构4绕方位轴做大角度旋转展开，具体为大于180°。
进一步的，固面反射器1上设置有锁紧孔，配合卫星本体6上设置的多个锁紧释放装置3实现收拢状态时的锁紧。锁紧释放扣7为一个，锁紧释放装置 3不少于6个。
固面反射器1利用卫星本体6的高度，实现2倍卫星本体6高度以上的长焦距布局。上述结构设计结构简单，适应性好，通过调节机构角度即可实现焦距调节，适应于不同焦距天线；同时，本发明结构稳定，通过机构转动可实现天线反射器跟踪扫描的功能。上述特征在航天领域尤为重要，航天领域要求的最重要是稳定性、可靠性，所以并非结构越复杂越好、功能越先进越好。而是以最简单可靠的结构实现最佳的性能，是航天领域的优选要求。本发明方案具有上述优势。
如图5和图6所示，当满足以下相对关系时，固面反射器展开后实现2倍卫星本体6高度D的长焦距布置：d·cos(a)+D3＞2D，
由于D＝D1+D3，故d·cos(a)-2D1＞D3。
当D1趋向于0时，即二维转动机构靠近于卫星本体边沿时，可以满足d·cos (a)＞D3，从而实现2倍卫星本体高度D的长焦距布置。
D—卫星本体6高度；
d—自驱动铰链2中心和二维转动机构4中心连线沿展开臂5轴向的投影距离；
a—反射器展开状态下展开臂5与卫星本体6水平方向的夹角；
D1—二维转动机构4中心与卫星本体6一侧边沿的距离；
D3—二维转动机构4中心与卫星本体6另一侧边沿的距离。
下面给出本发明实施例。
当卫星本体6高度D＝2800mm，D1＝100mm，D3＝D-D1＝2700mm，
a＝5°，d＝2800mm。从而满足d·cos(a)＝2789.3mm＞D3，从而实现2倍卫星本体6高度D的长焦距布置。
下表列出了本发明与现有技术的对比
Figure GDA0002849543820000061
现有技术情况下，固面反射器1和展开臂5的采用同层布局，受限于卫星本体6高度的限制，最多只能实现2000mm口径，焦距为1倍卫星本体6高度 D2800mm的短焦距反射器布局；
采用本发明技术方案，固面反射器1和展开臂5的采用双层收拢折叠布局，可以充分利用卫星本体6高度，实现3000mm口径，焦距为2倍卫星本体6高度 D5600mm的长焦距反射器布局。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：包括固面反射器(1)、自驱动铰链(2)、锁紧释放装置(3)、二维转动机构(4)、展开臂(5)以及卫星本体(6)；
固面反射器(1)通过自驱动铰链(2)与展开臂(5)一端相连，展开臂(5)另一端通过二维转动机构(4)连接到卫星本体(6)上；卫星本体(6)上还设置有多个锁紧释放装置(3)；
收拢状态时，固面反射器(1)通过若干锁紧释放装置(3)锁紧于卫星本体(6)上，展开臂(5)位于固面反射器(1)下方，且展开臂(5)通过锁紧释放扣(7)锁紧于卫星舱板上，实现固面反射器(1)和展开臂(5)的双层收拢折叠布局；
当天线解锁后，固面反射器(1)在二维转动机构(4)的带动下先做俯仰转动展开到位至指定角度，保证之后水平转动规避锁紧释放装置(3)，然后固面反射器(1)在自驱动铰链(2)的带动下展开至工作位置，之后二维转动机构(4)绕方位轴做大角度旋转展开，从而将展开臂(5)和固面反射器(1)转动至卫星本体(6)的外部。
2.根据权利要求1所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：自驱动铰链(2)和二维转动机构(4)均可实现俯仰转动，通过调整展开角度实现焦距长度的变化。
3.根据权利要求1所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：固面反射器(1)转动到一定角度后通过自驱动铰链(2)的到位锁紧功能锁紧于展开臂(5)上，保证固面反射器(1)的结构刚度。
4.根据权利要求1所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于，固面反射器(1)展开后位于卫星本体(6)包络范围外，通过二维转动机构(4)的转动到不同角度实现不同 的工作位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：固面反射器(1)利用卫星本体(6)的高度，实现2倍卫星本体(6)高度以上的长焦距布局。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：自驱动铰链(2)采用记忆合金或者弹簧方式实现。
7.根据权利要求1中任一项所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：二维转动机构(4)绕方位轴做大角度旋转展开，具体为大于180°。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：固面反射器(1)上设置有锁紧孔，配合卫星本体(6)上设置的多个锁紧释放装置(3)实现收拢状态时的锁紧。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：锁紧释放扣(7)为一个，锁紧释放装置(3)不少于6个。
10.根据权利要求5所述的一种折叠收拢固面反射器，其特征在于：
当满足以下相对关系时，固面反射器展开后实现2倍卫星本体(6)高度(D)的长焦距布置：
d·cos(a)+D3＞2D；
其中，D＝D1+D3；则d·cos(a)-2D1＞D3；
当D1趋向于0时，即二维转动机构(4)靠近于卫星本体(6)边沿时，满足d·cos(a)＞D3，从而实现2倍卫星本体(6)高度(D)的长焦距布置；
D为卫星本体(6)的高度；d为自驱动铰链(2)中心和二维转动机构(4)中心连线沿展开臂(5)轴向的投影距离；a为反射器展开状态下展开臂(5)与卫星本体(6)水平方向的夹角；D1为二维转动机构(4)中心与卫星本体(6)一侧边沿的距离；D3为二维转动机构(4)中心与卫星本体(6)另一侧边沿的距离。
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