CN111969291A - 卫星天线压紧解锁装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了卫星天线压紧解锁装置及使用方法，包括柔性天线、锥形弹簧、支撑桶，柔性天线底部设有天线主轴，天线主轴套接至锥形弹簧顶端，锥形弹簧底端固定安装至支撑桶内部，支撑桶内部设有呈对称分布的压紧机构和解锁机构，压紧机构的一号压紧杆、二号压紧杆与解锁机构的热熔线连接，实现压紧机构与解锁机构的连接，压紧机构的一号锁紧块和二号锁紧块与天线主轴卡接，实现压紧机构与柔性天线的固定连接。本发明采用增加储能弹性元件的方法，展开柔性天线，简化了压紧解锁装置的结构设计、降低能耗，从而有效克服传统机械压紧解锁装置的缺点，满足柔性天线空间展开的需求。

Description

卫星天线压紧解锁装置及使用方法

技术领域

本发明属于航天卫星天线领域，尤其是涉及卫星天线压紧解锁装置及使用方法。

背景技术

随着深空探测的技术需求以及未来低轨组网卫星数量的增多，卫星的跟踪和控制数据传输量变得越来越大，气象、海洋和资源等卫星对地观测数据的实时传输要求也越来越高，所以卫星上搭载的通信天线也就要求尺寸更大、跟踪精度更高、负载能力更强，只有这样才能保证空间信息的时效性和卫星的精确控制。一般情况下，卫星天线展开依靠传统的机械装置，这种装置结构复杂且耗能较多。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出卫星天线压紧解锁装置及使用方法，采用增加储能弹性元件的方法，展开柔性天线，简化了压紧解锁装置的结构设计、降低能耗，从而有效克服传统机械压紧解锁装置的缺点，满足柔性天线空间展开的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

卫星天线压紧解锁装置，包括柔性天线、锥形弹簧、支撑桶，

柔性天线底部设有天线主轴，天线主轴套接至锥形弹簧顶端，锥形弹簧底端固定安装至支撑桶内部，

支撑桶内部设有对称分布的压紧机构和解锁机构，压紧机构的一号压紧杆、二号压紧杆与解锁机构的热熔线连接，实现压紧机构与解锁机构的连接，

压紧机构的一号锁紧块和二号锁紧块与天线主轴卡接，实现压紧机构与柔性天线的固定连接。

进一步的，压紧机构包括一号压紧杆、二号压紧杆、安装座、一号电连接器、二号电连接器、一号弹簧、二号弹簧，

一号压紧杆第一端铰接至安装座的一端，二号压紧杆第一端铰接至安装座另一端，一号压紧杆中部设有一号锁紧块，二号压紧杆中部设有二号锁紧块，一号锁紧块、二号锁紧块分别与天线主轴卡接实现一号压紧杆、二号压紧杆与天线主轴的卡接；

一号电连接器通过一号弹簧连接至一号压紧杆的第二端，二号电连接器通过二号弹簧连接至二号压紧杆的第二端；一号锁紧块、二号锁紧块分别与天线主轴固定连接时，一号弹簧、二号弹簧为拉伸状态。

进一步的，解锁机构包括热刀和热熔线，热刀安装至一号压紧杆、二号压紧杆上侧，热熔线中部分别与一号压紧杆的第二端、二号压紧杆的第二端绕接，且热熔线两端固定安装至支撑桶底部，热刀与热熔线中部接触设置，热刀电连接至一号电连接器、二号电连接器。

进一步的，热刀一侧设有温度传感器。

进一步的，一号压紧杆第一端、二号压紧杆第一端设有限位板，一号压紧杆、二号压紧杆在安装座与限位板之间。

进一步的，一号锁紧块、二号锁紧块均设有凸起块，天线主轴设有与凸起块相对应的凹槽，凸起块与凹槽卡接，实现一号锁紧块、二号锁紧块与天线主轴的固定连接。

卫星天线压紧解锁装置的使用方法，

步骤1：系统将命令发送给一号电连接器、二号电连接器，一号电连接器、二号电连接器接到命令后，开始给热刀供电，使热刀产生热量；

步骤2：热刀与热熔线接触设置，升温的热刀会将热量传递给热熔线，当热刀的温度升至热熔线的融化温度时，热熔线断开，此时热熔线对一号压紧杆、二号压紧杆的作用力消失；

步骤3：一号弹簧、二号弹簧处于拉伸状态，在弹性势能的作用下，一号弹簧、二号弹簧分别将一号压紧杆、二号压紧杆向外侧拉动，一号锁紧块、二号锁紧块同时打开，天线主轴被释放。

步骤4：锥形弹簧在弹性势能作用下，将被释放的天线主轴弹出，实现柔性天线的弹出。

相对于现有技术，本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法具有以下优势：

(1)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，采用基于储能弹性元件的天线压紧解锁装置，这种装置采用增加储能弹性元件的方法，展开柔性天线，简化了压紧解锁装置的结构设计、降低能耗，从而有效克服传统机械压紧解锁装置的缺点，满足柔性天线空间展开的需求。

(2)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，所使用的零部件少、结构简单，利于后期开展批量化制造。

(3)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，不仅可以为柔性天线展开后提供很好的支撑，并且可以在柔性天线压紧收拢时，利用锥形弹簧储能元件易变形的特点，在其最大压缩变形的情况下，最大限度的提升了空间利用率，降低了在卫星上搭载的空间占用需求。

(4)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，通过引入锥形弹簧储能元件的设计，可以为柔性天线的展开提供能源，从而最大限度的减少整个装置的耗能。

(5)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，采用了热熔线材，热熔线材具有很好的热熔性，同时兼具柔性，热熔线材的柔性可以很好的把装置内部的主要运动部件和储能元件串联在一起，实现运动的高效传递。

(6)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，热刀采用双供电模块，不仅提高了热刀功率，解决了柔性天线解锁时长不确定性的问题，而且通过冗余设计，提高了解锁的安全性和可靠性。

(7)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，具有很好的对称性设计，整体质心始终在锥形弹簧储能元件中心线上移动，这样设计一方面可以使锥形弹簧储能元件的预紧力大小相等，分布均匀；另一方面可以使柔性天线在打开时，不产生额外的惯量扰动，不仅可以保证柔性天线打开时的稳定性，同时也可以降低天线打开时对卫星的扰动，提高柔性天线的运动控制精度。

(8)本发明所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法，涉及的弹簧、热刀等主要部件都布置在整个装置的底部外侧，这样设计可以有效降低空间占用率，同时实现了压紧解锁控制系统和锥形弹簧储能元件分离设计，使得锥形弹簧储能元件在柔性天线展开弹出时的垂向运动与拉伸弹簧等解锁机构在水平向运动实现解耦，消除了天线展开与压紧解锁机构干涉或碰撞风险，提高了系统的可靠性和安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的卫星天线压紧解锁装置及使用方法的锥形弹簧压紧示意图；

图2为本发明实施例所述的锥形弹簧释放示意图；

图3为本发明实施例所述的压紧机构和解锁机构示意图。

附图标记说明：

1、柔性天线；11、天线主轴；2、锥形弹簧；3、支撑桶；4、压紧机构；41、一号压紧杆；411、二号锁紧块；42、二号压紧杆；421、一号锁紧块；43、安装座；44、一号电连接器；45、二号电连接器；46、一号弹簧；47、二号弹簧；48、限位板；5、解锁结构；51、热刀；52、热熔线；53、温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

卫星天线压紧解锁装置，如图1至图3所示，包括柔性天线1、锥形弹簧2、支撑桶3，

柔性天线1底部设有天线主轴11，天线主轴11套接至锥形弹簧2顶端，锥形弹簧2底端固定安装至支撑桶3内部，

支撑桶3内部设有呈对称分布的压紧机构4和解锁机构，压紧机构4的一号压紧杆41、二号压紧杆42与解锁机构的热熔线52连接，实现压紧机构4与解锁机构的连接，

压紧机构4的一号锁紧块421和二号锁紧块411与天线主轴11卡接，实现压紧机构4与柔性天线1的固定连接。

压紧机构4包括一号压紧杆41、二号压紧杆42、安装座43、一号电连接器44、二号电连接器45、一号弹簧46、二号弹簧47，

一号压紧杆41第一端铰接至安装座43的一端，二号压紧杆42第一端铰接至安装座43另一端，一号压紧杆41中部设有一号锁紧块421，二号压紧杆42中部设有二号锁紧块411，一号锁紧块421、二号锁紧块411分别与天线主轴11卡接实现一号压紧杆41、二号压紧杆42与天线主轴11的卡接；

一号电连接器44通过一号弹簧46连接至一号压紧杆41的第二端，二号电连接器45通过二号弹簧47连接至二号压紧杆42的第二端；一号锁紧块421、二号锁紧块411分别与天线主轴11固定连接时，一号弹簧46、二号弹簧47为拉伸状态。

解锁机构包括热刀51和热熔线52，热刀51安装至一号压紧杆41、二号压紧杆42上侧，热熔线52中部分别与一号压紧杆41的第二端、二号压紧杆42的第二端绕接，且热熔线52两端固定安装至支撑桶3底部，热刀51与热熔线52中部接触设置，热刀51与热熔线52为充分接触的状态，因为在真空的环境中，热刀51与热熔线52不充分接触导致的接触热阻，会大量消耗能源，给系统带来风险，本发明设计有效克服并消除了这一缺点；热刀51电连接至一号电连接器44、二号电连接器45。

热刀51一侧设有温度传感器53，用于对热刀51的温度进行实时的检测。

一号压紧杆41第一端、二号压紧杆42第一端设有限位板48，一号压紧杆41、二号压紧杆42在安装座43与限位板48之间，限位板48是为了防止一号压紧杆41、二号压紧杆42在垂直方向上产生位移，使一号压紧杆41、二号压紧杆42脱离支撑桶3。

一号锁紧块421、二号锁紧块411均设有凸起块，天线主轴11设有与凸起块相对应的凹槽，凸起块与凹槽卡接，实现一号锁紧块421、二号锁紧块411与天线主轴11的固定连接，通过凸起块和凹槽之间的配合可以使一号锁紧块421、二号锁紧块411对天线主轴11的锁紧效果更加牢固，避免出现意外情况。

卫星天线压紧解锁装置的使用方法，如图1至图3所示，

步骤1：系统将命令发送给一号电连接器44、二号电连接器45，一号电连接器44、二号电连接器45接到命令后，开始给热刀51供电，使热刀51产生热量；

步骤2：热刀51与热熔线52接触设置，升温的热刀51会将热量传递给热熔线52，当热刀51的温度升至热熔线52的融化温度时，热熔线52断开，此时热熔线52对一号压紧杆41、二号压紧杆42的作用力消失；

步骤3：一号弹簧46、二号弹簧47处于拉伸状态，在弹性势能的作用下，一号弹簧46、二号弹簧47分别将一号压紧杆41、二号压紧杆42向外侧拉动，一号锁紧块421、二号锁紧块411同时打开，天线主轴11被释放。

步骤4：锥形弹簧2在弹性势能作用下，将被释放的天线主轴11弹出，实现柔性天线1的弹出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：包括柔性天线、锥形弹簧、支撑桶，

柔性天线底部设有天线主轴，天线主轴套接至锥形弹簧顶端，锥形弹簧底端固定安装至支撑桶内部，

支撑桶内部设有呈对称分布的压紧机构和解锁机构，压紧机构的一号压紧杆、二号压紧杆与解锁机构的热熔线连接，实现压紧机构与解锁机构的连接，

压紧机构的一号锁紧块和二号锁紧块与天线主轴卡接，实现压紧机构与柔性天线的固定连接。

2.根据权利要求1所述的卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：压紧机构包括一号压紧杆、二号压紧杆、安装座、一号电连接器、二号电连接器、一号弹簧、二号弹簧，

一号压紧杆第一端铰接至安装座的一端，二号压紧杆第一端铰接至安装座另一端，一号压紧杆中部设有一号锁紧块，二号压紧杆中部设有二号锁紧块，一号锁紧块、二号锁紧块分别与天线主轴卡接实现一号压紧杆、二号压紧杆与天线主轴的卡接；

一号电连接器通过一号弹簧连接至一号压紧杆的第二端，二号电连接器通过二号弹簧连接至二号压紧杆的第二端；一号锁紧块、二号锁紧块分别与天线主轴固定连接时，一号弹簧、二号弹簧为拉伸状态。

3.根据权利要求1所述的卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：解锁机构包括热刀和热熔线，热刀安装至一号压紧杆、二号压紧杆上侧，热熔线中部分别与一号压紧杆的第二端、二号压紧杆的第二端绕接，且热熔线两端固定安装至支撑桶底部，热刀与热熔线中部接触设置，热刀电连接至一号电连接器、二号电连接器。

4.根据权利要求3所述的卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：热刀一侧设有温度传感器。

5.根据权利要求2所述的卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：一号压紧杆第一端、二号压紧杆第一端设有限位板，一号压紧杆、二号压紧杆在安装座与限位板之间。

6.根据权利要求2所述的卫星天线压紧解锁装置，其特征在于：一号锁紧块、二号锁紧块均设有凸起块，天线主轴设有与凸起块相对应的凹槽，凸起块与凹槽卡接，实现一号锁紧块、二号锁紧块与天线主轴的固定连接。

7.卫星天线压紧解锁装置的使用方法，其特征在于：

步骤1：系统将命令发送给一号电连接器、二号电连接器，一号电连接器、二号电连接器接到命令后，开始给热刀供电，使热刀产生热量；

步骤2：热刀与热熔线接触设置，升温的热刀会将热量传递给热熔线，当热刀的温度升至热熔线的融化温度时，热熔线断开，此时热熔线对一号压紧杆、二号压紧杆的作用力消失；

步骤3：一号弹簧、二号弹簧处于拉伸状态，在弹性势能的作用下，一号弹簧、二号弹簧分别将一号压紧杆、二号压紧杆向外侧拉动，一号锁紧块、二号锁紧块同时打开，天线主轴被释放。

步骤4：锥形弹簧在弹性势能作用下，将被释放的天线主轴弹出，实现柔性天线的弹出。

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