CN111934079B - 一种环形可展开天线周边桁架结构 - Google Patents

一种环形可展开天线周边桁架结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及星载可展开天线技术领域，尤其涉及一种环形可展开天线桁架结构，其特征是：桁架竖杆、第一伸缩横杆、桁架横杆、第二伸缩横杆、伸缩杆、第一主铰链、第二主铰链、内二层铰链、外二层铰链、内三层铰链、外三层铰链，内活动铰链、外活动铰链、定位铰链相互连接构成可展开天线两层同心圆桁架；两层同心圆桁架是由多个四边形框架边边相连接形成；各层横杆、竖杆与各铰链均为铰接构成旋转副；桁架整体收拢时，第一伸缩横杆通过定位铰链在第二伸缩横杆上活动，第一主铰链、内活动铰链、外活动铰链和第二主铰链沿桁架竖杆和伸缩杆上下滑动。它提供了一种收纳比高、体积小的环形可展开天线桁架结构。

Description

一种环形可展开天线周边桁架结构
技术领域
本发明涉及星载可展开天线技术领域，尤其涉及一种环形可展开天线桁架结构。
背景技术
随着太空探索的深入和航天事业的发展，星载天线正在承担更多的工作任务。由于火箭的整流罩尺寸小，发射费用高，这就需要重量更轻、体积更小的天线来解决这个问题。可展开天线具有质量轻、收缩后体积小的特点，可以满足目前对于在轨大口径天线的设想，同时为了满足国家对于百米口径天线的需求，如何做到大口径，高收纳成为目前的一个研究方向。
现有的索网式可展开天线极大的降低了天线的整体质量，这使得火箭的运载压力大大下降，但收拢体积成为了限制星载天线口径的新瓶颈，如何利用新材料，或新机构，降低可展开天线收拢体积成为新的问题。
发明内容
针对上述可展开天线设计需求，本发明的目的是提供一种收纳比高、体积小的环形可展开天线桁架结构。
本发明通过下述技术方案实现，一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：至少包括桁架竖杆、第一伸缩横杆、桁架横杆、第二伸缩横杆、伸缩杆、第一主铰链、第二主铰链、内二层铰链、外二层铰链、内三层铰链、外三层铰链、内活动铰链、外活动铰链、定位铰链；桁架竖杆、第一伸缩横杆、桁架横杆、第二伸缩横杆、伸缩杆、第一主铰链、第二主铰链、内二层铰链、外二层铰链、内三层铰链、外三层铰链，内活动铰链、外活动铰链、定位铰链相互连接构成可展开天线两层同心圆桁架；两层同心圆桁架是由多个四边形框架边边相连接形成；各层横杆、竖杆与各铰链均为铰接构成旋转副；桁架整体收拢时，第一伸缩横杆通过定位铰链在第二伸缩横杆上活动，第一主铰链、内活动铰链、外活动铰链和第二主铰链沿桁架竖杆和伸缩杆上下滑动。
所述的多个四边形框架中以4个四边形框架构成田字形作为单元框架，由一上一下的两根桁架竖杆和一左一右的两根桁架横杆及第二主铰链连接成田字形十字架；由一左一右的两根伸缩杆、第一主铰链、内二层铰链、内活动铰链和外三层铰链连接成田字形十字架的左右边；由第一伸缩横杆、第二伸缩横杆、内三层铰链、外活动铰链、内二层铰链、内活动铰链、定位铰链和外二层铰链连接成田字形十字架的上下边，第一伸缩横杆和第二伸缩横杆通过定位铰链连接成伸缩结构杆。
所述的内二层铰链、内三层铰链、内活动铰链、外二层铰链和外三层铰链具有相同的结构。
所述的第一主铰链、第二主铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，上下开孔的开孔直径大于透孔直径。
所述的内二层铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段上下面是两段槽形架上下面的延伸面。
所述的内二层铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段在两段槽形架上面。
所述的内活动铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸槽，凸槽上有上下开孔，两段槽形架中间前后面和弯折面各有一个透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸槽上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，在弯折面透孔和凸槽上的上下开孔之间有一长方形槽孔。
所述的内活动铰链、外活动铰链内部上下开孔为预留出的空间，用于加装滑轮，在拉索驱动展开时提供受力点，当然若为阻尼气弹簧驱动，则可省去滑轮。
与现有的周边桁架结构相比，本发明通过使用N形单元，降低了收拢高度，做到了在口径与高度方向的双向收拢；同时，在N形单元的基础上对桁架机构进行扩展，使其展开时为闭环，保证了展开后的天线桁架刚度；桁架单元均由平面机构构成，使实现两单元之间的同步性变得简单。
附图说明
图1为本发明展开状态示意图（无销）；
图2为本发明收拢状态示意图（半环）；
图3为本发明桁架单元展开示意图；
图4为本发明桁架单元收拢示意图；
图5为主铰链结构示意图；
图6为内二层铰链结构示意图；
图7为内三层铰链结构示意图；
图8为内活动铰链结构示意图。
图中：1、第一主铰链；2、内二层铰链；3、内三层铰链；4、竖杆；5、第一伸缩横杆；6、横杆；7、第二伸缩横杆；8、伸缩杆；9、内活动铰链；10、定位铰链；11、第二主铰链；12、外二层铰链；13、外三层铰链；14、外活动铰链。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例附图对本发明的应用原理作详细的说明：
如图1所示，一种环形可展开天线周边桁架结构，至少包括桁架竖杆4、第一伸缩横杆5、桁架横杆6、第二伸缩横杆7、伸缩杆8、第一主铰链 1、第二主铰链11、内二层铰链2、外二层铰链12、内三层铰链3、外三层铰链13，内活动铰链9、外活动铰链14、定位铰链10；桁架竖杆4、第一伸缩横杆5、桁架横杆6、第二伸缩横杆7、伸缩杆8、第一主铰链 1、第二主铰链11、内二层铰链2、外二层铰链12、内三层铰链3、外三层铰链13，内活动铰链9、外活动铰链14、定位铰链10相互连接构成可展开天线两层同心圆桁架；两层同心圆桁架是由多个四边形框架边边相连接形成；各层横杆、竖杆与各铰链均为铰接构成旋转副。
如图3，所述的多个四边形框架中以4个四边形框架构成田字形作为单元框架，由一上一下的两根桁架竖杆4和一左一右的两根桁架横杆6及第二主铰链11连接成田字形十字架；
由一左一右的两根伸缩杆8、第一主铰链 1、内二层铰链2、内活动铰链9和外三层铰链13连接成田字形十字架的左右边；
由第一伸缩横杆5、第二伸缩横杆7、内三层铰链3、外活动铰链14、内二层铰链2、内活动铰链9、定位铰链10和外二层铰链12连接成田字形十字架的上下边，第一伸缩横杆5和第二伸缩横杆7通过定位铰链10连接成伸缩结构杆。
内二层铰链2、内三层铰链3、内活动铰链9、外二层铰链12和外三层铰链13具有相同的结构。
由基本单元四边形框架边边相连，围成N边框架体，基本单元四边形框架有至少包括20个以上，围成N边框架体由于通过铰链和伸缩杆连接，主体在展开时形成圆形闭环，保证展开后单元刚度；第一主铰链1、第二主铰链11、内二层铰链2、外二层铰链12、内三层铰链3、外三层铰链与竖杆4、伸缩杆8的链接均为螺纹连接，用于定位。
如图4所示，本发明桁架整体收拢时，第一伸缩横杆5通过定位铰链10在第二伸缩横杆7上活动，第一主铰链 1、内活动铰链9、外活动铰链14和第二主铰链11沿竖杆4和伸缩杆8上下滑动。
如图5所示，所述的主铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，上下开孔的开孔直径大于透孔直径。
如图6所示，所述的内二层铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段上下面是两段槽形架上下面的延伸面。
如图7所示，所述的内二层铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段在两段槽形架上面。
如图8所示，所述的内活动铰链由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸槽，凸槽上有上下开孔，两段槽形架中间前后面和弯折面各有一个透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸槽上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，在弯折面透孔和凸槽上的上下开孔之间有一长方形槽孔。
活动铰链内部上下开孔为预留出的空间，用于加装滑轮，在拉索驱动展开时提供受力点，当然若为阻尼气弹簧驱动，则可省去滑轮。
如图2所示，天线收拢时，桁架会按各自分层收拢至内中外三层有序排列，过程中无干涉。
本发明的工作原理：驱动可分为气弹簧驱动与拉索驱动，均可加装扭簧作辅助动力。气弹簧驱动时，动力源为伸缩杆，伸缩杆从竖杆中升起，推动N形单元展开到位并锁定，活动铰链上的移动副作为平形条件约束；拉索驱动时，拉索通过活动铰链中的滑轮，收紧拉索时，活动铰链受力向竖杆另一端移动，推动N形单元展开到位并锁定，伸缩杆的移动副作为平行条件约束。
综上所述，本发明为高收纳比可展开天线N形桁架机构，可采用气弹簧或拉索作为动力源，通过N形单元的收拢运动轨迹，极大的减小了可展开天线收拢高度，增大收纳比，同时，通过扩展N形桁架，实现闭环展开，保证收拢展开过程及展开收的桁架刚度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：至少包括桁架竖杆（4）、第一伸缩横杆（5）、桁架横杆（6）、第二伸缩横杆（7）、伸缩杆（8）、第一主铰链（1）、第二主铰链（11）、内二层铰链（2）、外二层铰链（12）、内三层铰链(3)、外三层铰链(13)、内活动铰链（9）、外活动铰链（14）、定位铰链（10）；桁架竖杆（4）、第一伸缩横杆（5）、桁架横杆（6）、第二伸缩横杆（7）、伸缩杆（8）、第一主铰链（1）、第二主铰链（11）、内二层铰链（2）、外二层铰链（12）、内三层铰链（3）、外三层铰链（13），内活动铰链（9）、外活动铰链（14）、定位铰链（10）相互连接构成可展开天线两层同心圆桁架；两层同心圆桁架是由多个四边形框架边边相连接形成；各层横杆、竖杆与各铰链均为铰接构成旋转副；桁架整体收拢时，第一伸缩横杆（5）通过定位铰链（10）在第二伸缩横杆（7）上活动，第一主铰链（1）、内活动铰链（9）、外活动铰链（14）和第二主铰链（11）沿桁架竖杆（4）和伸缩杆（8）上下滑动；所述的多个四边形框架中以4个四边形框架构成田字形作为单元框架，由一上一下的两根桁架竖杆（4）和一左一右的两根桁架横杆（6）及第二主铰链（11）连接成田字形十字架；由一左一右的两根伸缩杆（8）、第一主铰链（1）、内二层铰链（2）、内活动铰链（9）和外三层铰链（13）连接成田字形十字架的左右边；由第一伸缩横杆（5）、第二伸缩横杆（7)、内三层铰链(3)、外活动铰链(14)、内二层铰链(2)、内活动铰链(9)、定位铰链(10)和外二层铰链(12)连接成田字形十字架的上下边，第一伸缩横杆(5)和第二伸缩横杆(7)通过定位铰链(10)连接成伸缩结构杆。
2.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的内二层铰链（2）、内三层铰链（3）、内活动铰链（9）、外二层铰链（12）和外三层铰链（13）具有相同的结构。
3.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的第一主铰链（1）、第二主铰链（11）由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，上下开孔的开孔直径大于透孔直径。
4.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的内二层铰链（2）由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段上下面是两段槽形架上下面的延伸面。
5.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的内二层铰链（2）由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸起段，凸起段上有上下开孔，两段槽形架中间各有一个前后面的透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸起段上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，凸起段在两段槽形架上面。
6.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的内活动铰链（9）由两段槽形架连接为有弯折边的铰链，两段槽形架连接处弯折面另一面有凸槽，凸槽上有上下开孔，两段槽形架中间前后面和弯折面各有一个透孔，两个前后面的透孔以两段槽形架连接线对称，凸槽上的上下开孔直径大于两段槽形架透孔直径，在弯折面透孔和凸槽上的上下开孔之间有一长方形槽孔。
7.根据权利要求1所述的一种环形可展开天线周边桁架结构，其特征是：所述的内活动铰链（9）、外活动铰链（14）内部上下开孔为预留出的空间，用于加装滑轮，在拉索驱动展开时提供受力点，当然若为阻尼气弹簧驱动，则可省去滑轮。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113488772B (zh) * 2021-07-05 2022-09-30 西安电子科技大学 一种新型折叠网状环形可展开天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108598662A (zh) * 2018-03-27 2018-09-28 西安电子科技大学 一种双层平行四边形环形可展开桁架
CN110492219A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 西安空间无线电技术研究所 一种驱动绳张紧管理的可预展的环形展开桁架结构

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7028442B2 (en) * 2001-07-03 2006-04-18 Merrifield Donald V Deployable truss beam with orthogonally-hinged folding diagonals
US9660351B2 (en) * 2012-10-01 2017-05-23 European Space Agency Deployable antenna frame
CN106992353B (zh) * 2017-05-19 2019-02-26 西安电子科技大学 一种新型环形可展开桁架结构
CN109659659A (zh) * 2019-01-18 2019-04-19 燕山大学 基于3r-rrp机构单元的环形桁架式可展开天线机构
US11942687B2 (en) * 2019-02-25 2024-03-26 Eagle Technology, Llc Deployable reflectors
CN110085964B (zh) * 2019-04-30 2020-12-15 西安电子科技大学 一种网状环形可展开天线以及天线桁架

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108598662A (zh) * 2018-03-27 2018-09-28 西安电子科技大学 一种双层平行四边形环形可展开桁架
CN110492219A (zh) * 2019-07-26 2019-11-22 西安空间无线电技术研究所 一种驱动绳张紧管理的可预展的环形展开桁架结构

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