CN113764899B - 一种肋网式可展开天线的网面安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肋网式可展开天线的网面安装方法，包括以下步骤：(1‑1)：将除网面以外的其余天线结构放置在水平的工作平面上；(1‑2)：在工作平面上设置侧向限位支撑，约束每根肋的侧向运动；(2‑1)将裁剪完成的网面平整铺设在肋的上方；(2‑2)临时固定每根肋沿其长度方向的内外两端、以及网面对应位置；(2‑3)将网面均匀下压直至光滑贴合肋的上边缘，临时固定肋上边缘与网面的重合线部位；(3‑1)采用缝制线沿肋的上边缘将肋与网面缝合，逐步去除临时固定；(3‑2)对网面进行锁边，并剪去网面外围的裁减余量；(3‑3)撤去所有侧向限位支撑，即完成。本发明提供了高效简洁的肋网式可展开天线的网面安装方法，适用性强，可形成标准工艺。

Description

一种肋网式可展开天线的网面安装方法

技术领域

本发明属于航天结构技术领域，涉及一种肋网式可展开天线的网面安装方法。

背景技术

近年来，航天领域发展迅猛，星载天线发射入轨数量逐年提高甚至呈爆发趋势。这其中，兼具可靠性、收纳比、精度和轻质要求的肋网式可展开天线得到了广泛的发展和应用。

在肋网式可展开天线中，根据肋在收展过程中的运动形式分为伞状的折叠肋形式和螺旋状的缠绕肋形式。已发射入轨的肋网式天线口径涵盖1m～10m级别，具有很高的实用价值和应用前景。

然而目前实现工业化量产的星载天线较多是固面天线，如美国太空探索技术公司(SpaceX)的互联网星座星链(Starlink)工程，其从2018年2月到2021年5月已入轨1737颗卫星，并计划在工程完成时的卫星总数达到1万颗以上。星链工程中现已发射且公开可查的星载天线一般是小型固面天线。

肋网式可展开天线的综合适用性优于小型固面天线，但其尚难以实现工业化量产，瓶颈之一就是生产工艺较为复杂。现有工艺方法可能导致的问题或不便如下：

(1)反射网面由多个扇区裁剪缝制而成，包含多条拼接缝，网面制作工艺复杂，网面材料损耗量大；

(2)反射网面在安装时需要逐一张拉和缝制每个扇区，不同扇区的网面张力和形状难以保证一致；

(3)网面安装需要额外的辅助定位与张拉工装；

(4)需要有经验的工人操作，安装效率低，一致性差，难以规模化生产。

可见，设计开发材料损耗少，工艺简单可靠且满足工作性能要求的肋网式可展开天线网面安装方法具有重要工程应用价值，有利于推动肋网式可展开天线的标准化量产。本发明也正是基于此而提出的。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种肋网式可展开天线的网面安装方法，以解决网面较为简单快捷的安装、减少网面材料损耗、简化张拉工序，保证较高的反射面型面精度和应力均匀度等问题中的至少一个。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种肋网式可展开天线的网面安装方法，包括以下步骤：

(1)固定肋网式可展开天线的基本支撑结构：

(1-1)：将除网面以外的其余天线结构放置在水平的工作平面上；

(1-2)：在工作平面上设置侧向限位支撑，以约束每根肋的侧向运动；

(2)预固定网面：

(2-1)将裁剪完成的网面平整铺设在肋的上方；

(2-2)临时固定每根肋沿其长度方向的内外两端、以及网面对应肋内外两端的位置；

(2-3)将网面上未固定的区域均匀下压直至光滑贴合肋的上边缘，临时固定肋上边缘与网面的重合线部位；

(3)安装网面：

(3-1)采用缝制线沿肋的上边缘将肋与网面缝合，并逐步去除已缝合区域的临时固定；

(3-2)对网面进行锁边，并剪去网面外围的裁减余量；

(3-3)撤去所有侧向限位支撑，即完成肋网式可展开天线的网面安装。

进一步的，步骤(1-2)中，侧向限位支撑应布置在工作平面上，可沿肋长度方向离散布置或连续布置，其对肋的位置限制为肋在无外力无重力下的自由状态所处的水平位置，不限制肋的竖直位置。

进一步的，所述肋的长度方向即：肋的上边缘先在无外力无重力下的自由状态下的走向。

进一步的，步骤(2-1)中，裁减完成的网面为整片式结构、无拼接缝的平面结构、或拼接而成的平面或锥面结构。若采用锥面结构的网面，需要裁剪完成后将其首尾相连形成锥面。

更进一步的，步骤(2-1)中，裁减完成的网面的形状与尺寸满足：安装完成后的网面的型面精度与网面应力符合设计要求。

进一步的，步骤(2-1)中，裁减完成的网面上还预设有安装完成后的反射面的外边界标记和均匀布置的肋位置标记。更进一步的，步骤(2-3)中，均匀下压的操作过程具体为：对网面的肋位置标记处进行竖直向下的强制位移，直至接触到正下方的肋，使得网面收到牵引而张拉。

进一步的，所述肋的上沿设有密闭的细孔，以供缝制线通过从而连接肋与网面。

进一步的，步骤(3-1)中，肋与网面缝合的过程具体为：采用缝制线依次交替穿过肋与网面，拉紧缝制线并固定。

进一步的，步骤(3-2)中，锁边操作具体为：采用边索从一根肋引出并穿插过网面后，再张拉固定在相邻的另一根肋上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的网面裁剪无拼接缝，或只有一条或很少条拼接缝，减少了网面材料损耗，提高了材料利用率；

(2)本发明的网面安装仅需一次裁剪和张拉，减小了人为操作造成的偏差，以及不同扇区之间的网面状态差异；

(3)本发明安装中仅需要一个水平工作平面和一些对肋的侧向限位支撑，所需要的设备和仪器少；

(4)本发明简化了天线网面安装方法，缩短了安装时间，且能保证较高的网面型面精度和应力均匀度，有利于肋网式可展开天线的标准化量产。

附图说明

图1为本发明的肋网式可展开天线的网面安装方法流程图；

图2为本发明所适用的的肋网式可展开天线的结构示意图；

图3为本发明的工作平面和肋的侧向限位支撑示意图；

图4为本发明的网面平面裁剪示意图；

图5为本发明的网面锥面裁剪示意图；

图6为本发明的网面锥面裁剪后拼接形成的锥面示意图；

图7为本发明的网面张拉固定过程轴测图；

图8为本发明的网面张拉固定过程透视轴测图；

图9为本发明的网面张拉固定(不含工作平面和侧向限位支撑)俯视图；

图10为本发明的网面张拉固定(不含工作平面和侧向限位支撑)剖面图。

图中标记说明：

1为肋，2为馈源系统，3为网面，4为中心体，5为工作平面，6为侧向限位支撑，7为外边界标记，8为肋位置标记，9为锥面裁剪形状边界。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，如无特别说明的功能部件或功能结构，则表示其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。

本发明提供了一种肋1网式可展开天线的网面3安装方法，其流程参见图1所示，包括以下步骤：

(1)固定肋1网式可展开天线的基本支撑结构：

(1-1)：将除网面3以外的其余天线结构放置在水平的工作平面5上；

(1-2)：在工作平面5上设置侧向限位支撑6，以约束每根肋1的侧向运动；

(2)预固定网面3：

(2-1)将裁剪完成的网面3平整铺设在肋1的上方；

(2-2)临时固定每根肋1沿其长度方向的内外两端、以及网面3对应肋1内外两端的位置；

(2-3)将网面3上未固定的区域均匀下压直至光滑贴合肋1的上边缘，临时固定肋1上边缘与网面3的重合线部位；

(3)安装网面3：

(3-1)采用缝制线沿肋1的上边缘将肋1与网面3缝合，并逐步去除已缝合区域的临时固定；

(3-2)对网面3进行锁边，并剪去网面3外围的裁减余量；

(3-3)撤去所有侧向限位支撑6，即完成肋1网式可展开天线的网面3安装。

在一些具体的实施方式中，步骤(1-2)中，侧向限位支撑6应布置在工作平面5上，可沿肋1长度方向离散布置或连续布置，其对肋1的位置限制为肋1在无外力无重力下的自由状态所处的水平位置，不限制肋1的竖直位置。

在一些具体的实施方式中，所述肋1的长度方向即：肋1的上边缘先在无外力无重力下的自由状态下的走向。

在一些具体的实施方式中，步骤(2-1)中，裁减完成的网面3为整片式结构、无拼接缝的平面结构、或拼接而成的平面或锥面结构。若采用锥面结构的网面3，需要裁剪完成后将其首尾相连形成锥面。

更进一步的，步骤(2-1)中，裁减完成的网面3的形状与尺寸满足：安装完成后的网面3的型面精度与网面3应力符合设计要求。

在一些具体的实施方式中，步骤(2-1)中，裁减完成的网面3上还预设有安装完成后的反射面的外边界标记7和均匀布置的肋位置标记8。更进一步的，步骤(2-3)中，均匀下压的操作过程具体为：对网面3的肋位置标记8处进行竖直向下的强制位移，直至接触到正下方的肋1，使得网面3收到牵引而张拉。

在一些具体的实施方式中，所述肋1的上沿设有密闭的细孔，以供缝制线通过从而连接肋1与网面3。

在一些具体的实施方式中，步骤(3-1)中，肋1与网面3缝合的过程具体为：采用缝制线依次交替穿过肋1与网面3，拉紧缝制线并固定。

在一些具体的实施方式中，步骤(3-2)中，锁边操作具体为：采用边索从一根肋1引出并穿插过网面3后，再张拉固定在相邻的另一根肋1上。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。

下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例1：

如图1所示为本发明肋网式可展开天线的网面安装流程图，如图所示，一种肋网式可展开天线的网面安装方法，包括以下步骤：

步骤(1)，固定肋网式天线的基本支撑结构。如图2所示是肋网式天线的构型图，其中肋1和中心体4(中心体4上还设有馈源系统2)为天线的基本支撑结构。首先，将肋1完全固定在中心体4上，将除网面3的天线结构放置在水平的工作平面5上。

然后，在工作平面5上设置对肋1的侧向限位支撑6，如图3所示，该侧向限位支撑6不约束每根肋1的竖向运动，仅约束其侧向运动。肋1的侧向限位支撑6应布置在工作平面5上，可沿肋1长度方向，即肋1的上边缘线在无外力无重力下的自由状态下的走向，离散布置或连续布置。如图3所示的侧向限位支撑6在每根肋1上布置了两处，仅为示意，可以其他形式布置。侧向限位支撑6对肋1的位置限制应为肋1在无外力无重力下的自由状态所处的水平位置，不限制竖直位置。

步骤2，预固定网面3。首先，设计并裁剪网面，裁剪完成的网面3是一整片，可以是完整的平面网，也可以是拼合而成的平面或锥面网，即如图4～图6所示的形状：图4是依照天线抛物面俯视图的环形平面形状，图5是依照天线抛物面所包络的锥台平面展开形状，其带有锥面裁剪形状边界9，图6是将锥面裁剪形状边界9首尾拼接形成的锥台面。裁剪时在网面上做外边界标记7和肋位置标记8，作为后续临时固定与正式缝制的基准。对初始网面是平面网面或锥面网面的情况进行网面安装的数值仿真或试验验证，选取同时满足型面精度要求和网面应力设计要求的裁剪形状。

然后，将裁剪完成的整片网面3平整铺设在肋1上方。之后，临时固定每根肋1的内外端和网面3相应的位置，即固定网面3在肋1的内外两个端点处的部分临时固定，这些固定点位于网面3上的肋位置标记8处的内外两点。

最后，对网面3的肋位置标记处8进行竖直向下的强制位移直至接触到下方的肋1，网面3受到牵引被张拉，网面3在固定到肋1的过程中完成张拉。待网面3的肋位置标记处8与肋1的上边缘完全贴合后，沿重合线将该处的肋1和网面3临时固定。如图7～图10所示，每幅图中的两个网面3是同一张网面在按压前和按压后的不同状态。在该过程中，网面的内边界和外边界处已临时固定，网面的中间区域由于贴合到肋上边缘的强制位移而张紧且形成了近似抛物面形状。网面上的贴合线即肋位置标记8，沿着肋位置标记8临时固定肋1和网面3。

步骤2可通过一次裁剪形成所需网面，避免了难以保证一致重复工作。张拉过程通过强制位移实现，无需张拉力控制，利用已存在的天线结构作为张拉边界，无需额外的设备；且张拉过程仅需一次，避免了多次张拉不同扇区之间的网面状态差异问题。该步骤省时省力。

步骤3，安装网面。首先，用缝制线沿肋1上边缘和肋位置标记8缝合肋1与网面8，逐步去除步骤2中设置的临时固定。在肋1上沿着边缘有密布的细孔(此处的“细孔”不对其孔径做特别限定，满足供缝制线穿过即可)，在缝制时使用缝制线依次交替穿过肋孔(即细孔)和网面的网眼，拉紧缝线并阶段性固定。

然后，对网面3的外边界标记7处进行锁边，并剪去外边界标记7以外的裁剪余量。锁边操作一般是缝制边索，即每段边索从一根肋1引出穿插过外边界标记7处的网面3后张拉固定到相邻的另一根肋1上。也可以是其他有锁边作用的操作。

最后，撤去所有肋的侧向限位支撑6，从工作平面5上取下安装完成的天线。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)固定肋网式可展开天线的基本支撑结构：

(1-1)：将除网面以外的其余天线结构放置在水平的工作平面上；

(1-2)：在工作平面上设置侧向限位支撑，以约束每根肋的侧向运动；

(2)预固定网面：

(2-1)将裁剪完成的网面平整铺设在肋的上方，裁剪完成的网面是一整片；

(2-2)临时固定每根肋沿其长度方向的内外两端、以及网面对应肋内外两端的位置；

(2-3)将网面上未固定的区域均匀下压直至光滑贴合肋的上边缘，临时固定肋上边缘与网面的重合线部位；

(3)安装网面：

(3-1)采用缝制线沿肋的上边缘将肋与网面缝合，并逐步去除已缝合区域的临时固定；

(3-2)对网面进行锁边，并剪去网面外围的裁减余量；

(3-3)撤去所有侧向限位支撑，即完成肋网式可展开天线的网面安装。

2.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(1-2)中，侧向限位支撑仅约束肋在水平侧向的运动自由度，不限制肋在竖直方向的位置。

3.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(2-1)中，裁减完成的网面为整片式结构、无拼接缝的平面结构、或拼接而成的平面或锥面结构。

4.根据权利要求3所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(2-1)中，裁减完成的网面的形状与尺寸满足：安装完成后的网面的型面精度与网面应力符合设计要求。

5.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(2-1)中，裁减完成的网面上还预设有安装完成后的反射面的外边界标记和均匀布置的肋位置标记。

6.根据权利要求5所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(2-3)中，均匀下压的操作过程具体为：对网面的肋位置标记处进行竖直向下的强制位移，直至接触到正下方的肋，使得网面收到牵引而张拉。

7.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，所述肋的长度方向即：肋的上边缘先在无外力无重力下的自由状态下的走向。

8.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，所述肋的上沿设有密闭的细孔，以供缝制线通过从而连接肋与网面。

9.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(3-1)中，肋与网面缝合的过程具体为：采用缝制线依次交替穿过肋与网面，拉紧缝制线并固定。

10.根据权利要求1所述的一种肋网式可展开天线的网面安装方法，其特征在于，步骤(3-2)中，锁边操作具体为：采用边索从一根肋引出并穿插过网面后，再张拉固定在相邻的另一根肋上。

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