CN111952710B - 一种构架式可展开天线展开控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于卫星天线技术领域，具体涉及一种构架式可展开天线展开控制装置，包括：上端盖、绕线轮、支撑柱、下端盖、下滑轮、上滑轮，其特征在于：所述的上端盖在控制装置的顶部，用于地面试验时悬挂构架式展开天线，并连接电机；所述的下端盖在控制装置的底部，起到支撑绕线轮自由转动的作用；所述的绕线轮有多层，位于上端盖与下端盖之间，可以自由转动；所述的支撑柱分布在上端盖与下端盖周边，按圆间隔分布，连接上端盖与下端盖。本发明结构简单，适应性强，可提高构架式可展开天线的展开过程平稳性。

Description

一种构架式可展开天线展开控制装置

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，具体涉及一种构架式可展开天线展开控制装置。

背景技术

星载可展开天线是卫星结构的重要组成部分，随着航天科技、卫星通讯、深空探测等航天事业的发展，对星载可展开天线提出了越来越多地要求，主要包括对口径大、质量轻、体积小以及展开过程平稳等方面的要求。构架式空间可展开天线作为一种“模块拼接”的可收展的天线无疑在未来的卫星天线的发展中将发挥着重要的作用。

由于构架式可展开天线的驱动力源为压缩弹簧，不同于周边桁架等柔索提供驱动力的可展开天线，弹簧具有在受压状态下始终保持有伸展的趋势并将所存储的弹形势能转化为机构展开运动的动能的特点，基于以上特点，目前对于构架式可展开天线的展开控制方案主要是通过在不同模块间连接控制索，由于压缩弹簧的作用，构架式可展开天线随着控制索索长的变化受控展开。由于与中心模块连接的第二层包含六个模块，因此为了实现天线的同步展开应保证连接模块的控制索释放的长度相同。该展开控制方案主要通过在天线模块上添加绕线轮机构来实现。哈尔滨工业大学(田大可.模块化空间可展开天线支撑桁架设计与实验研究[D].哈尔滨工业大学，2011)在整个支撑桁架采用一个绕线器，主要含外壳、卷筒、拉索、轴承、电机、后盖和吊环等部分，控制索缠绕在卷筒上，在卷筒上开设有螺纹用于固定控制索，由于卷筒机构体积小、结构紧凑，该控制索固定方案不便于控制索的而更换与调整。控制索由卷筒释放出后直接连接到下一层模块，由于卷筒采用分层布置，连接每一模块的控制索分别位于不同层间，由于卷筒上每一层对应的高度不同，无法保证控制索释放端与其对应模块的空间距离都相同，又因为控制索随卷筒转动的释放长度是相同的，因此无法精确的保证展开过程的同步性以及控制索索力的均匀化。同时由于控制索在释放的过程中与卷筒的筒身相切，由于卷筒的直径有一定的大小，无法保证控制索索段对应其作用的两模块的中心，而是始终保持斜拉，使得模块与模块间的拼装接头受力不均匀。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种构架式可展开天线展开控制装置，以提高天线在展开过程的同步性与控制索索力以及接头受力的均匀性。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种构架式可展开天线展开控制装置，包括：上端盖、绕线轮、支撑柱、下端盖、下滑轮、上滑轮，其特征在于：

所述的上端盖在控制装置的顶部，用于地面试验时悬挂构架式展开天线，并连接电机；

所述的下端盖在控制装置的底部，起到支撑绕线轮自由转动的作用；

所述的绕线轮有多层，位于上端盖与下端盖之间，可以自由转动；

所述的支撑柱分布在上端盖与下端盖周边，按圆间隔分布，连接上端盖与下端盖；

所述的下滑轮和上滑轮按不同的高度固定在上述的支撑柱；

所述的下滑轮，与支撑柱在下通孔处相连接，是一种构架式可展开天线展开控制装置控制绳索的输出端；

所述的上滑轮，与支撑柱在上通孔处相连接。

所述的上端盖为两层整体呈凸台结构，中间为筒状圆型凸台，圆型凸台上加工出有第一通孔，第一通孔四个以90度分布，第一通孔用于电机的固定和构架式可展开天线整体的固定；底台直径大于上凸台直径，底台按60度分布有6个方边外凸，每个方边外凸加工有两个连接孔；连接孔通过螺栓与螺母固定上端盖与支撑柱；在上端盖中间内部加工出第一台阶用于固定轴承。

所述的绕线轮至少包括：分层板、绕线轮柱面，分层板为圆形结构，多个分层板按多层套接在绕线轮柱面上；在每层分层板上加工出周向均布的第五通孔,用于绕线轮与控制索的连接，在线轮的连接电机的第二通孔处加工出键槽，将电机的转动传递给线轮；分层板起到防止控制索缠绕的作用，将控制各个构架式可展开天线模块的控制索区分开，保证控制索在释放的过程中不会出现干涉。

所述上滑轮正对经过该上滑轮的索段所连接的绕线轮的分层板，控制索在上滑轮与下滑轮间始终保持张紧，控制索在沿绕线轮的切线方向缠绕，由于上滑轮与下滑轮间的距离不变，且上滑轮与绕线轮柱面的相切点间的距离不变，因此可以保证随着绕线轮的转动，释放的控制索经下滑轮释放出的长度相同，且正对该控制索控制的构架式可展开天线的模块。

所述的支撑柱由两根立柱并行连接在上下梁上，两根立柱加工有立柱上通孔和立柱下通孔，两根立柱的两个立柱上通孔并齐，两根立柱的两个立柱下通孔并齐；两根立柱的左右外侧的上下梁上各有两个上下梁通孔；立柱上通孔和立柱下通孔分别用于上滑轮与下滑轮的安装，支撑柱沿上端盖与下端盖的周向等间隔60°分布，每一个支撑柱都正对于与其相连的下滑轮释放出的控制索所连接的构架式可展开天线模块，控制索连接绕线轮的一端经过与支撑柱相连的上滑轮。

所述的下端盖的边缘沿周向等间距加工出径向延伸的边台，每个边台加工有并列的两个第四通孔，第四通孔正对支撑柱的上下梁通孔，通过螺栓与螺母相连，起固定下端盖与支撑柱的作用；边台按60度分布，共有6个边台。

在下端盖中心内部加工出第二台阶，用于放置轴承，在下端盖底部加工出绕下端盖轴心一周的连接面，在下端盖连接面加工有4个第三通孔，起到固定缓释装置与构架式可展开天线的作用；连接面用于与构架式可展开天线模块的底部相接触，起到减小接触面精加工表面的面积。

在本发明的一个实施例中，所述上滑轮6都正对经过该上滑轮6的索段所连接的绕线轮2的分层板21，控制索在上滑轮6与下滑轮5间始终保持张紧，控制索在沿绕线轮2的切线方向缠绕，由于上滑轮6与下滑轮5间的距离不变，且上滑轮6与绕线轮柱面23的相切点间的距离不变，因此可以保证随着绕线轮2的转动，释放的控制索经下滑轮5释放出的长度相同，且正对该控制索控制的构架式可展开天线的模块；

本发明的有益效果：

1.本发明由于在采用滑轮对控制索的索段进行调整，保证了控制索输出端与连接的下层模块的控制索固定端间的空间距离相同，进而保证了天线展开的同步性，解决了由于绕线轮分层而使得绕线轮的索段输出端与下一层模块的连接点空间距离的不同与绕线轮不同层释放出的控制索长度相同之间矛盾。

2.本发明由于控制索输出端的滑轮正对下一层天线模块，保证了控制索的投影位于两模块的中心，解决了由于控制索斜拉而造成的模块拼接处接头受力不均的问题。

3.本发明由于在绕线轮的分层板上加工出通孔，用于控制索与绕线轮的连接，解决了控制索不易调整与更换的问题，且结构简单。

附图说明

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

图1是本发明实施例整体装配示意图；

图2是本发明实施例上端盖顶部示意图；

图3是本发明实施例上端盖底部示意图；

图4是本发明实施例上端盖与轴承示意图；

图5是本发明实施例绕线轮结构示意图；

图6是本发明实施例绕线轮顶部结构示意图；

图7是本发明实施例支撑柱结构示意图；

图8是本发明实施例支撑柱与滑轮装配体结构示意图；

图9是本发明实施例下端盖顶部结构示意图；

图10是本发明实施例下端盖与轴承装配体结构示意图；

图11是本发明实施例下端盖底部结构示意图。

图中，1、上端盖；2、绕线轮；3、支撑柱；4、下端盖；5、下滑轮；6、上滑轮；。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种构架式可展开天线展开控制装置，包括：上端盖1、绕线轮2、支撑柱3、下端盖4、下滑轮5、上滑轮6，所述的上端盖1在控制装置的顶部，用于地面试验时悬挂构架式展开天线，并连接电机；下端盖4在控制装置的底部，起到支撑绕线轮2自由转动的作用；绕线轮2有多层，位于上端盖1与下端盖4之间，可以自由转动；支撑柱3分布在上端盖1与下端盖4周边，按圆间隔分布，连接上端盖1与下端盖4；下滑轮5和上滑轮6按不同的高度固定在上述的支撑柱3；下滑轮5，与支撑柱3在下通孔31处相连接，是一种构架式可展开天线展开控制装置控制绳索的输出端；上滑轮6与支撑柱3在上通孔32处相连接。

参照图2、图3和图4所示，给出上端盖1顶部结构示意图，上端盖1为两层整体呈凸台结构，中间为筒状圆型凸台，圆型凸台上加工出有第一通孔13，第一通孔13四个以90度分布，第一通孔13用于电机的固定和构架式可展开天线整体的固定；底台直径大于上凸台直径，底台按60度分布有6个方边外凸，每个方边外凸加工有两个连接孔14。连接孔14通过螺栓与螺母固定上端盖1与支撑柱3。在上端盖中间内部加工出第一台阶11用于固定轴承12。

如图5、图6所示，所述的绕线轮2至少包括：分层板21、绕线轮柱面23，分层板21为圆形结构，多个分层板21按多层套接在绕线轮柱面23上；在每层分层板21上加工出周向均布的第五通孔211,用于绕线轮2与控制索的连接，在线轮的连接电机的第二通孔22处加工出键槽221，将电机的转动传递给线轮；分层板21起到防止控制索缠绕的作用，将控制各个构架式可展开天线模块的控制索区分开，保证控制索在释放的过程中不会出现干涉。

如图7和图8所示，所述的支撑柱3由两根立柱并行连接在上下梁上，两根立柱加工有立柱上通孔32和立柱下通孔31，两根立柱的两个立柱上通孔32并齐，两根立柱的两个立柱下通孔31并齐；两根立柱的左右外侧的上下梁上各有两个上下梁通孔33；立柱上通孔32和立柱下通孔31分别用于上滑轮6与下滑轮5的安装，支撑柱3沿上端盖1与下端盖4的周向等间隔60°分布，每一个支撑柱3都正对于与其相连的下滑轮5释放出的控制索所连接的构架式可展开天线模块，控制索连接绕线轮2的一端经过与中心柱3相连的上滑轮6。

如图9、图10、图11所示，所述的下端盖4的边缘沿周向等间距加工出径向延伸的边台，每个边台加工有并列的两个第四通孔45，第四通孔45正对支撑柱3的上下梁通孔33，通过螺栓与螺母相连，起固定下端盖4与支撑柱3的作用。

边台按60度分布，共有6个边台。

在下端盖4中心内部加工出第二台阶41，用于放置轴承42，在下端盖4底部加工出绕下端盖4轴心一周的连接面44，在下端盖4连接面44加工有4个第三通孔43，起到固定缓释装置与构架式可展开天线的作用。

连接面44用于与构架式可展开天线模块的底部相接触，起到减小接触面精加工表面的面积。

整体上实现本发明的技术构思是：将控制索至于滑轮上，通过滑轮调整控制索正对于两层模块的中心，并将原有直连在卷筒与模块间的控制索通过滑轮限制由同一水平高度输出，保证控制索释放端与其连接模块的空间距离都相等，进而保证了天线展开的同步性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种构架式可展开天线展开控制装置，包括：上端盖(1)、绕线轮(2)、支撑柱(3)、下端盖(4)、下滑轮(5)、上滑轮(6)，其特征在于：

所述的上端盖(1)在控制装置的顶部，用于地面试验时悬挂构架式展开天线，并连接电机；

所述的下端盖(4)在控制装置的底部，起到支撑绕线轮(2)自由转动的作用；

所述的绕线轮(2)有多层，位于上端盖(1)与下端盖(4)之间，可以自由转动；

所述的支撑柱(3)分布在上端盖(1)与下端盖(4)周边，按圆间隔分布，连接上端盖(1)与下端盖(4)；

所述的下滑轮(5)和上滑轮(6)按不同的高度固定在上述的支撑柱(3)；

所述的下滑轮(5)，与支撑柱(3)在下通孔(31)处相连接，是一种构架式可展开天线展开控制装置控制绳索的输出端；

所述的上滑轮(6)，与支撑柱(3)在上通孔(32)处相连接；

所述的绕线轮（2）至少包括：分层板（21）、绕线轮柱面（23），分层板（21）为圆形结构，多个分层板（21）按多层套接在绕线轮柱面（23）上；在每层分层板（21）上加工出周向均布的第五通孔（211）,用于绕线轮（2）与控制索的连接，在线轮的连接电机的第二通孔（22）处加工出键槽（221），将电机的转动传递给线轮；分层板（21）起到防止控制索缠绕的作用，将控制各个构架式可展开天线模块的控制索区分开，保证控制索在释放的过程中不会出现干涉；

所述上滑轮（6）正对经过该上滑轮（6）的索段所连接的绕线轮（2）的分层板（21），控制索在上滑轮（6）与下滑轮（5）间始终保持张紧，控制索在沿绕线轮（2）的切线方向缠绕，由于上滑轮（6）与下滑轮（5）间的距离不变，且上滑轮（6）与绕线轮柱面（23）的相切点间的距离不变，因此可以保证随着绕线轮（2）的转动，释放的控制索经下滑轮（5）释放出的长度相同，且正对该控制索控制的构架式可展开天线的模块；

所述的支撑柱（3）由两根立柱并行连接在上下梁上，两根立柱加工有立柱上通孔（32）和立柱下通孔（31），两根立柱的两个立柱上通孔（32）并齐，两根立柱的两个立柱下通孔（31）并齐；两根立柱的左右外侧的上下梁上各有两个上下梁通孔（33）；立柱上通孔（32）和立柱下通孔（31）分别用于上滑轮（6）与下滑轮（5）的安装，支撑柱（3）沿上端盖（1）与下端盖（4）的周向等间隔60°分布，每一个支撑柱（3）都正对于与其相连的下滑轮（5）释放出的控制索所连接的构架式可展开天线模块，控制索连接绕线轮（2）的一端经过与支撑柱（3）相连的上滑轮（6）。

2.根据权利要求1所述的一种构架式可展开天线展开控制装置，其特征在于，所述的上端盖（1）为两层整体呈凸台结构，中间为筒状圆型凸台，圆型凸台上加工出有第一通孔（13），第一通孔（13）四个以90度分布，第一通孔（13）用于电机的固定和构架式可展开天线整体的固定；底台直径大于上凸台直径，底台按60度分布有6个方边外凸，每个方边外凸加工有两个连接孔（14）；连接孔（14）通过螺栓与螺母固定上端盖（1）与支撑柱（3）；在上端盖中间内部加工出第一台阶（11）用于固定轴承（12）。

3.根据权利要求1所述的一种构架式可展开天线展开控制装置，其特征在于，所述的下端盖（4）的边缘沿周向等间距加工出径向延伸的边台，每个边台加工有并列的两个第四通孔（45），第四通孔（45）正对支撑柱（3）的上下梁通孔（33），通过螺栓与螺母相连，起固定下端盖（4）与支撑柱（3）的作用；边台按60度分布，共有6个边台。

4.根据权利要求1所述的一种构架式可展开天线展开控制装置，其特征在于，在下端盖（4）中心内部加工出第二台阶（41），用于放置轴承（42），在下端盖（4）底部加工出绕下端盖（4）轴心一周的连接面（44），在下端盖（4）连接面（44）加工有4个第三通孔（43），起到固定缓释装置与构架式可展开天线的作用；连接面（44）用于与构架式可展开天线模块的底部相接触，起到减小接触面精加工表面的面积。

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