CN114614232A - 一种天线折展机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天线折展机构，包括联动杆、水平杆、水平展开杆和竖直展开杆；两根联动杆的端部通过第一转动关节转动连接，水平杆的两个端部连接在两个第一转动关节上；水平展开杆的一端通过第二转动关节连接在联动杆上，竖直展开杆的一端通过第三转动关节连接在水平展开杆的另一端；联动杆绕第一转动关节转动可实现折展动作，水平展开杆绕第二转动关节转动实现折展动作，竖直展开杆绕第三转动关节转动实现折展动作；联动杆、水平展开杆和竖直展开杆展开后，依靠额外的锁定件进行锁定。这种天线折展机构，具有刚度较高、质量轻、折叠体积小、高收拢率、可平衡镜像压力、整体预应力平衡等优点，对航天事业发展具有重要的现实意义。

Description

一种天线折展机构

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域，具体涉及一种天线折展机构。

背景技术

近年来，各国对地观测、空间通信、深空探测、载人航天等事业的发展异常迅猛，对轻量化、高收拢率、大尺度的空间大型可展开天线机构的需求大大增加，而目前国际上的空间大型可展开机构多采用单元构架的结构形式，其技术已相对成熟，但随着展开尺度的增大，因其包含大量的关节较链和杆件，其质量也在增大，导致刚度下降较为严重，极大地限制了未来超大型空间展开结构在航天领域的应用。

可展开天线机构开始向大型化、轻量化、可展性能优方向发展。因此需要设计一种解决天线机构大型化与结构刚度、轻量化之间矛盾的折展机构，以便于更好地满足未来航天器的需求。

申请内容

因此，本申请的目的在于提供一种简单高效，质量轻，可展性能优，刚度大的天线折展机构。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：

一种天线折展机构，包括：

可折叠连杆组件，包括一对平行布置的可折叠连杆和连接在一对所述可折叠连杆之间的多根水平杆；所述可折叠连杆包括多根联动杆，相邻两根所述联动杆的端部通过第一转动关节转动连接；所述水平杆的两个端部分别连接在位置对应的两个所述第一转动关节上；在所述联动杆绕所述第一转动关节转动的过程中，所述可折叠连杆具有多根所述联动杆呈折叠状的第一折叠状态、以及多根所述联动杆呈同直线布置的第一展开状态；

第一锁定件，在所述可折叠连杆处于所述第一展开状态下时连接在所述第一转动关节和所述联动杆之间、以将所述可折叠连杆锁定于所述第一展开状态；

水平展开杆，一端通过第二转动关节连接在所述联动杆的外侧壁；在所述水平展开杆绕所述第二转动关节转动的过程中，所述水平展开杆具有折叠收拢在所述可折叠连杆组件上方的第二折叠状态、以及向外翻转至与所述可折叠连杆组件同水平面布置的第二展开状态；

第二锁定件，在所述水平展开杆处于所述第二展开状态下时连接在所述第二转动关节和所述水平展开杆之间、以将所述水平展开杆锁定于所述第二展开状态；

竖直展开杆，一端通过第三转动关节连接在所述水平展开杆的另一端；在所述竖直展开杆绕所述第三转动关节转动的过程中，所述竖直展开杆具有折叠收拢在所述水平展开杆上方且其纵长延伸方向与所述水平展开杆的纵长延伸方向平行的第三折叠状态、以及向上转动至其纵长延伸方向垂直于所述水平展开杆的纵长延伸方向的第三展开状态；

第三锁定件，在所述竖直展开杆处于所述第三展开状态下时连接在所述第三转动关节和所述竖直展开杆之间、以将所述竖直展开杆锁定于所述第三展开状态。

进一步地，所述第一转动关节包括设置在其中一根所述联动杆端部的第一铰接头、以及设置在相邻的另一根所述联动杆端部的第一铰接板；所述第一铰接头包括相对设置的一对第一耳板，所述第一铰接板的厚度与一对所述第一耳板之间的间隙相同；每个所述第一耳板上均设有第一耳板孔一和第一耳板孔二，所述第一铰接板上设有第一铰接板孔一和第一铰接板孔二；所述第一耳板孔一和所述第一铰接板孔一均位于所述联动杆纵长延伸方向所在的直线上，当相邻两根所述联动杆呈同直线布置时，所述第一耳板孔一和所述第一铰接板孔一同轴线布置；所述第一耳板孔二和第一铰接板孔二同轴线布置且均偏离所述联动杆的纵长延伸方向；所述第一转动关节还包括穿设在所述第一耳板孔二和第一铰接板孔二之间的第一铰接轴；所述第一锁定件为穿设固定在所述第一耳板孔一和第一铰接板孔一之间的第一固定销。

进一步地，所述联动杆上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴和所述第一铰接轴之间设有链轮机构，所述驱动电机通过所述链轮机构带动所述第一铰接轴转动、以驱动所述可折叠连杆在所述第一折叠状态和所述第一展开状态之间切换。

进一步地，当所述可折叠连杆被所述第一固定销锁定于第一展开状态时，所述第一铰接头的端部和相邻的所述联动杆的端部沿两根所述联动杆的长度延伸方向刚性相抵。

进一步地，所述第二转动关节包括垂直固定连接在所述联动杆外侧壁上的第二铰接头、以及设置对应的所述水平展开杆端部的第二铰接板；所述第二铰接头包括相对设置的一对第二耳板，所述第二铰接板的厚度与一对所述第二耳板之间的间隙相同；每个所述第二耳板上均设有第二耳板孔一和第二耳板孔二，所述第二铰接板上设有第二铰接板孔一和第二铰接板孔二；所述第二耳板孔一位于所述水平展开杆纵长延伸方向所在的直线上，当所述水平展开杆处于所述第二展开状态时，所述第二耳板孔一和所述第二铰接板孔一同轴线布置；所述第二耳板孔二和第二铰接板孔二同轴线布置且均偏离所述水平展开杆的纵长延伸方向；所述第二转动关节还包括穿设在所述第二耳板孔二和第二铰接板孔二之间的第二铰接轴；所述第二锁定件为穿设固定在所述第二耳板孔一和第二铰接板孔一之间的第二固定销。

进一步地，所述第二铰接轴上套设有第二扭簧，所述第二扭簧具有驱动所述水平展开杆由所述第二折叠状态运动到所述第二展开状态的弹性力。

进一步地，当所述水平展开杆被所述第二固定销锁定于第二展开状态时，所述水平展开杆和所述联动杆沿所述水平展开杆的纵长延伸方向的相互预压力。所述第二铰接头的端部和所述水平展开杆的端部沿两根所述水平展开杆的纵长延伸方向刚性相抵。

进一步地，所述第三转动关节包括设置在所述水平展开杆端部的第三铰接头、以及设置对应的所述竖直展开杆端部的第三铰接板；所述第三铰接头包括相对设置的一对第三耳板，所述第三铰接板的厚度与一对所述第三耳板之间的间隙相同；每个所述第三耳板上均设有第三耳板孔一和第三耳板孔二，所述第三铰接板上设有第三铰接板孔一和第三铰接板孔二；所述第三耳板孔一位于所述水平展开杆纵长延伸方向所在的直线上，所述第三耳板孔二偏离所述水平展开杆的纵长延伸方向；所述第三铰接板孔一位于所述竖直展开杆纵长延伸方向所在的直线上，所述第三铰接板孔二偏离所述竖直展开杆的纵长延伸方向；所述第三转动关节还包括穿设在所述第三耳板孔二和第三铰接板孔二之间的第三铰接轴；所述第三锁定件包括位于一对所述第三耳板之间的末端固定环，所述末端固定环上设有与所述第三耳板孔一同轴线布置的末端固定环孔，所述末端固定环通过穿过所述第三耳板孔一和所述末端固定环孔的第三固定销固定在一对所述第三耳板之间；当所述竖直展开杆处于所述第三展开状态时，所述第三铰接板的下端面和所述末端固定环的上端面刚性相抵；所述第三锁定件还包括穿设在所述第三铰接板孔二上且和所述末端固定环固定连接的锁定结构。

进一步地，所述第三铰接轴上套设有第三扭簧，所述第三扭簧具有驱动所述竖直展开杆由所述第三折叠状态运动到所述第三展开状态的弹性力。

进一步地，多根所述联动杆的长度相同，多根所述水平杆的长度相同，多根所述水平展开杆的长度相同，多根所述竖直展开杆的长度相同。

本申请技术方案，具有如下优点：

1.本申请提供的天线折展机构，利用联动杆、水平展开杆和竖直展开杆的折叠和展开实现天线折展机构的折叠和展开；天线折展机构在折叠状态时，实际占有的空间比较小、便于收纳和运输；天线折展机构在展开状态时，由第一锁定件对相邻两根联动杆进行锁定，使相邻联动杆之间的连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证相邻联动杆具有较高的几何刚度；第二锁定件对第二展开状态下的水平展开杆进行锁定，使水平展开杆和第二转动关节之间连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证水平展开杆具有较高的几何刚度，第三锁定件对第三展开状态下的竖直展开杆进行锁定，使竖直展开杆和第三转动关节之间连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证竖直展开杆具有较高的几何刚度，多个锁定件可使展开状态下的天线折展机构无需借助拉索也可以具有较高的结构刚度，具有刚性高、构件少、质量轻、折叠体积小、收拢率高、可展开幅面大、整体预应力平衡的优点。

2.本申请提供的天线折展机构，第二扭簧可以为水平展开杆提供由第二折叠状态运动到第二展开状态的单向预应力，当水平展开杆运动到第二展开状态之后，第二固定销可以对第二扭簧剩余的单向预应力进行平衡，保证水平展开杆和第二转动节点之间的结构刚度；第三扭簧可以为竖直展开杆提供由第三折叠状态运动到第三展开状态的单向预应力，当竖直展开杆运动到第三展开状态之后，末端固定环和锁定结构可以对第三扭簧剩余的单向预应力进行平衡，保证竖直展开杆和第三转动节点之间的结构刚度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中天线折展机构处于收缩状态时结构示意图；

图2是本发明实施例中天线折展机构处于展开状态时结构示意图；

图3是本发明实施例中天线折展机构的俯视图；

图4是本发明实施例中天线折展机构的侧视图；

图5是本发明实施例中天线折展机构的轴测图；

图6是本发明实施例中天线折展机构的第一转动关节折叠状态示意图；

图7是本发明实施例中天线折展机构的第一转动关节展开状态示意图；

图8是本发明实施例中天线折展机构的第二转动关节折叠状态示意图；

图9是本发明实施例中天线折展机构的第二转动关节展开状态示意图；

图10是本发明实施例中天线折展机构的第三转动关节折叠状态示意图；

图11是本发明实施例中天线折展机构的第三转动关节展开状态示意图；

图12是本发明实施例中天线折展机构的展开过程示意图。

附图标记说明：100、天线折展机构；200、航天器主体；300、太阳能帆板机构；1、联动杆；2、水平杆；3、水平展开杆；4、竖直展开杆；5、第一转动关节；51、第一耳板；511、第一耳板孔一；512、第一耳板孔二；52、第一铰接板；521、第一铰接板孔一；53、第一铰接轴；6、第二转动关节；61、第二耳板；611、第二耳板孔一；612、第二耳板孔二；62、第二铰接板；621、第二铰接板孔一；63、第二铰接轴；7、第三转动关节；71、第三耳板；711、第三耳板孔一；712、第三耳板孔二；72、第三铰接板；721、第三铰接板孔一；73、第三铰接轴；74、末端固定环；8、第一固定销；9、第二固定销；10、第三固定销；11、链轮机构；12、连杆；13、铰接块。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1－2所示的一种航天器，该航天器包括航天器主体200、天线折展机构100和太阳能帆板机构300。其中，航天器主体200呈长方体型，天线折展机构100和太阳能帆板机构300均有两个、且分别安装在航天器主体200的四个不同侧面上，两个天线折展机构100位于航天器主体200的相对两侧面上，两个太阳能帆板机构300位于航天器主体200另外的相对两侧面上。天线折展机构100和太阳能帆板机构300均为可折叠展开机构。

本申请实施例提供的天线折展机构100的结构如图2－5所示，天线折展机构100包括可折叠连杆组件、水平展开杆3、竖直展开杆4、第一锁定件、第二锁定件和第三锁定件。其中，可折叠连杆组件包括一对平行布置的可折叠连杆和连接在一对可折叠连杆之间的多根水平杆2。可折叠连杆包括多根依次连接的联动杆1，相邻两根联动杆1的端部通过第一转动关节5转动连接，水平杆2的两个端部分别连接在位置对应的两个第一转动关节5上；水平展开杆3的一端通过第二转动关节6连接在联动杆1的外侧壁上，竖直展开杆4的一端通过第三转动关节7连接在水平展开杆3的另一端。

具体的，每组可折叠连杆均包括P根联动杆1；相应的，水平杆2的数量为P，水平展开杆3的数量为2(P－1)，竖直展开杆4的数量为2(P－1)。2P根联动杆1以W形态进行收缩折叠，多根水平杆2相互平行，两根联动杆1和水平杆2之间形成折叠面，折叠面有P个。2P根联动杆1的长度相同，P根水平杆2的长度相同，2(P－1)根水平展开杆3的长度相同，2(P－1)根竖直展开杆4的长度相同。水平展开杆3的长度为L，相邻两根水平展开杆3之间的间距为2L。

天线折展机构100具有折叠状态和展开状态，在折叠状态下，第一转动关节5、第二转动关节6、第三转动关节7和联动杆1、水平展开杆3、竖直展开杆4的连接方式为单向铰接，旋转方向为杆件本身所在平面绕对应转动关节旋转到指定位置；在展开态下，第一转动关节5、第二转动关节6、第三转动关节7和联动杆1、水平展开杆3、竖直展开杆4的连接通过对应的锁定件固定，单向铰接变为刚性连接，由锁定件对杆件存在的预应力进行平衡。

2P个联动杆1以W形态进行收缩折叠，在联动杆1绕第一转动关节5转动的过程中，可折叠连杆具有多根联动杆1呈折叠状的第一折叠状态、以及多根联动杆1呈同直线布置的第一展开状态。在可折叠连杆处于第一展开状态下时，第一锁定件固定连接在第一转动关节5和联动杆1之间，第一锁定件可以将可折叠连杆锁定于第一展开状态；此时，处于第一展开状态下的任意相邻两根联动杆1之间的预应力大小相同。

水平展开杆3绕第二转动关节6向内折叠，在水平展开杆3绕第二转动关节6转动的过程中，水平展开杆3折叠后和水平杆2平行，水平展开杆3具有折叠收拢在可折叠连杆组件上方的第二折叠状态、以及向外翻转至与可折叠连杆组件同水平面布置的第二展开状态。在水平展开杆3处于第二展开状态下时，第二锁定件固定连接在第二转动关节6和水平展开杆3之间、以将水平展开杆3锁定于第二展开状态；此时，处于第二展开状态下的多根水平展开杆3所受到的预应力大小相同。

在竖直展开杆4绕第三转动关节7转动的过程中，竖直展开杆4具有折叠收拢在水平展开杆3上方且其纵长延伸方向与水平展开杆3的纵长延伸方向平行的第三折叠状态、以及向上转动至其纵长延伸方向垂直于水平展开杆3的纵长延伸方向的第三展开状态。在竖直展开杆4处于第三展开状态下时，第三锁定件固定连接在第三转动关节7和竖直展开杆4之间、以将竖直展开杆4锁定于第三展开状态；此时，处于第三展开状态下多根竖直展开杆4所受到的预应力相同。

这种天线折展机构100，利用联动杆1、水平展开杆3和竖直展开杆4的折叠和展开实现天线折展机构100的折叠和展开；天线折展机构100在折叠状态时，实际占有的空间比较小、便于收纳和运输；天线折展机构100在展开状态时，由第一锁定件对相邻两根联动杆1进行锁定，使相邻联动杆1之间的连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证相邻联动杆1具有较高的几何刚度；第二锁定件对第二展开状态下的水平展开杆3进行锁定，使水平展开杆3和第二转动关节6之间连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证水平展开杆3具有较高的几何刚度，第三锁定件对第三展开状态下的竖直展开杆4进行锁定，使竖直展开杆4和第三转动关节7之间连接关系由单向铰接关系转为刚性抵接关系，可以保证竖直展开杆4具有较高的几何刚度，多个锁定件可使展开状态下的天线折展机构100无需借助拉索也可以具有较高的结构刚度，具有刚性高、构件少、质量轻、折叠体积小、收拢率高、可展开幅面大、整体预应力平衡的优点。

如图6－7所示，第一转动关节5包括一体成型在其中一根联动杆1端部的第一铰接头、以及一体成型在相邻的另一根联动杆1端部的第一铰接板52；第一铰接头的厚度和联动杆1的厚度相同，第一铰接板52的厚度小于联动杆1的厚度。第一铰接头包括相对设置的一对第一耳板51，第一铰接板52的厚度与一对第一耳板51之间的间距相同；每个第一耳板51上均开设有第一耳板孔一511和第一耳板孔二512，第一铰接板52上开设有第一铰接板孔一521和第一铰接板孔二。第一耳板孔一511和第一铰接板孔一521均位于联动杆1纵长延伸方向所在的直线上，当相邻两根联动杆1呈同直线布置时，第一耳板孔一511和第一铰接板孔一521同轴线布置。第一耳板孔二512和第一铰接板孔二同轴线布置且均偏离联动杆1的纵长延伸方向。第一转动关节5还包括穿设在第一耳板孔二512和第一铰接板孔二之间的第一铰接轴53；第一锁定件为穿设固定在第一耳板孔一511和第一铰接板孔一521之间的第一固定销8。第一铰接轴53和位置对应的水平杆2同轴线布置，第一铰接轴53可以独立于水平杆2或者为一体成型在水平杆2的两个端部上的杆状结构。

参考图2，联动杆1上安装有驱动电机(图未示出)，驱动电机的输出轴和第一铰接轴53之间设有链轮机构11，驱动电机通过链轮机构11带动第一铰接轴53转动、以驱动可折叠连杆在第一折叠状态和第一展开状态之间切换。在折叠状态下，可折叠连杆组件依靠第一转动关节5、链轮机构11以及驱动电机维持可折叠连杆组件的第一折叠状态；在展开状态下，通过驱动电机运转以及链轮机构11传动带动第一铰接轴53转动；当可折叠连杆组件展开到第一展开状态时只依靠链轮机构11、第一转动关节5机械结构以及驱动电机进行锁定。链轮机构11错位安装在可折叠连杆组件的左右两侧，使得第P组链轮机构11能在第P条联动杆1的运动下配合第一转动关节5完成对P+2条联动杆1的动力传输。

如图2－4所示，可折叠连杆的一端铰接在航天器主体200的主体框架结构上，主体框架结构上还铰接连接有连杆12，连杆12和联动杆1的长度相同且和最靠近主体框架结构的一根联动杆1平行布置。连杆12远离主体框架结构和第一转动关节5之间还铰接有铰接块13；第一铰接轴53穿设在第一转动关节5和铰接块13之间。主体框架结构、联动杆1、连杆12和铰接块13构成平行四连杆12结构，平行四连杆12结构可以为可折叠连杆提高良好的支撑，保证可折叠连杆在第一展开状态下的稳定性。

参考图7，当可折叠连杆被第一固定销8锁定于第一展开状态时，第一耳板51的端部和相邻的联动杆1的端部沿两根联动杆1的长度延伸方向刚性面面相抵；如此可确保可折叠连杆在第一展开状态下的结构刚度。

如图8－9所示，第二转动关节6包括垂直固定连接在联动杆1外侧壁上的第二铰接头、以及一体成型在水平展开杆3端部的第二铰接板62；第二铰接头的厚度和水平展开杆3的厚度相同，第二铰接板62的厚度小于水平展开杆3的厚度。第二铰接头包括相对设置的一对第二耳板61，第二铰接板62的厚度与一对第二耳板61之间的间距相同。每个第二耳板61上均开设有第二耳板孔一611和第二耳板孔二612，第二铰接板62上开设有第二铰接板孔一621和第二铰接板孔二。第二耳板孔一611位于水平展开杆3纵长延伸方向所在的直线上，当水平展开杆3处于第二展开状态时，第二耳板孔一611和第二铰接板孔一621同轴线布置；第二耳板孔二612和第二铰接板孔二同轴线布置且均偏离水平展开杆3的纵长延伸方向。第二转动关节6还包括穿设在第二耳板孔二612和第二铰接板孔二之间的第二铰接轴63；第二锁定件为穿设固定在第二耳板孔一611和第二铰接板孔一621之间的第二固定销9。

具体的，第二铰接轴63上套设有第二扭簧(图未示出)，第二扭簧可以转动180度；第二扭簧具有驱动水平展开杆3由第二折叠状态运动到第二展开状态的弹性力。水平展开杆3由第二扭簧弹性扭转施加预应力，该预应力会在样机安装时直接施加在第二铰接轴63处，有利于在样机处于折叠状态时配合绳索对水平展开杆3实现更好地限位。在折叠状态时，使用额外的定位机构例如带有爆炸螺钉的定位绳索固定水平展开杆3，以预先平衡第二扭簧的预应力。在展开状态时，通过爆炸螺钉的爆炸将定位绳索断开，实现第二扭簧预应力对水平展开杆3的驱动，从而使得水平展开杆3顺利展开，水平展开杆3展开后依靠额外的第二固定销9进行预应力的平衡。

进一步地，当水平展开杆3被第二固定销9锁定于第二展开状态时，第二铰接头的端部和水平展开杆3的端部沿水平展开杆3的纵长延伸方向面面刚性相抵，水平展开杆3和联动杆1之间存在沿水平展开杆3纵长延伸方向的相互作用力；如此，可确保水平展开杆3和联动杆1处于第二展开状态时的结构刚度。

如图10－11所示，第三转动关节7包括一体成型在水平展开杆3另一个端部的第三铰接头、以及一体成型在竖直展开杆4端部的第三铰接板72；第三铰接头的厚度和水平展开杆3的厚度相同，第三铰接板72的厚度小于水平展开杆3的厚度。第三铰接头包括相对设置的一对第三耳板71，第三铰接板72的厚度与一对第三耳板71之间的间距相同。每个第三耳板71上均开设有第三耳板孔一711和第三耳板孔二712，第三铰接板72上开设有第三铰接板孔一721和第三铰接板孔二。第三耳板孔一711位于水平展开杆3纵长延伸方向所在的直线上，第三耳板孔二712偏离水平展开杆3的纵长延伸方向；第三铰接板孔一721位于竖直展开杆4纵长延伸方向所在的直线上，第三铰接板孔二偏离竖直展开杆4的纵长延伸方向。第三转动关节7还包括穿设在第三耳板孔二712和第三铰接板孔二之间的第三铰接轴73；第三锁定件包括位于一对第三耳板71之间的末端固定环74，末端固定环74上设有与第三耳板孔一711同轴线布置的末端固定环孔，末端固定环74通过穿过第三耳板孔一711和末端固定环孔的第三固定销10固定在一对第三耳板71之间。当竖直展开杆4处于第三展开状态时，第三铰接板72的下端面和末端固定环74的上端面刚性相抵；第三锁定件还包括穿设在第三铰接板孔二上且和末端固定环74固定连接的锁定结构。

进一步地，第三铰接轴73上套设有第三扭簧(图未示出)，第二扭簧可以转动90度；第三扭簧具有驱动竖直展开杆4由第三折叠状态运动到第三展开状态的弹性力。竖直展开杆4由第三扭簧弹性扭转施加预应力，该预应力会在样机安装时直接施加在第三铰接轴73处，有利于在样机处于折叠状态时配合绳索对竖直展开杆4实现更好地限位。在折叠状态时，使用额外的定位机构例如带有爆炸螺钉的定位绳索固定竖直展开杆4，以预先平衡第三扭簧的预应力。在展开状态时，通过爆炸螺钉的爆炸将定位绳索断开，实现第三扭簧预应力对竖直展开杆4的驱动，从而使得竖直展开杆4顺利展开，竖直展开杆4展开后依靠额外的第三固定销10和锁定结构进行预应力的平衡。

图12提供了天线折展机构100展开过程示意图，其展开过程如下：将联动杆1从初始位置展开至所有联动杆1处于同一水平面，而后向第一转动关节5的添加第一固定销8，联动杆1之间的连接关系由单向铰接变为刚性连接；然后，水平展开杆3向外翻转180度至与联动杆1处于同一水平面后，向第二转动关节6的第二铰接头与水平展开杆3的第二铰接板62之间添加第二固定销9，使水平展开杆3和第二铰接头之间的连接关系由单向铰接变为刚性连接；最后，竖直展开杆4向外翻转90度，到达末端固定环74定位置后通过额外锁定结构实现竖直展开杆4与水平展开杆3的刚性连接。

综上所述，本申请提供的天线折展机构100，全部利用承受轴向力的杆件构成天线折展机构100的自平衡支撑结构，结构刚度由锁定机构刚度贡献，不需要通过改变天线折展机构100内拉索的长度实现天线的展收功能，而是直接通过联动杆1、水平展开杆3和竖直展开杆4的折叠运动使其在运输和发射阶段处于折叠状态，在到达指定目标后展开成展开状态。其显著特点是刚度较高、质量轻、折叠体积小、高收拢率、可平衡镜像压力、整体预应力平衡，与刚性析架可展开机构相比优势明显，该天线折展机构100代表着空间可展结构领域的未来发展方向，对在航天航空，建筑结构，军事工程等领域有广泛的应用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种天线折展机构，其特征在于，包括：

可折叠连杆组件，包括一对平行布置的可折叠连杆和连接在一对所述可折叠连杆之间的多根水平杆(2)；所述可折叠连杆包括多根联动杆(1)，相邻两根所述联动杆(1)的端部通过第一转动关节(5)转动连接；所述水平杆(2)的两个端部分别连接在位置对应的两个所述第一转动关节(5)上；在所述联动杆(1)绕所述第一转动关节(5)转动的过程中，所述可折叠连杆具有多根所述联动杆(1)呈折叠状的第一折叠状态、以及多根所述联动杆(1)呈同直线布置的第一展开状态；

第一锁定件，在所述可折叠连杆处于所述第一展开状态下时连接在所述第一转动关节(5)和所述联动杆(1)之间、以将所述可折叠连杆锁定于所述第一展开状态；

水平展开杆(3)，一端通过第二转动关节(6)连接在所述联动杆(1)的外侧壁；在所述水平展开杆(3)绕所述第二转动关节(6)转动的过程中，所述水平展开杆(3)具有折叠收拢在所述可折叠连杆组件上方的第二折叠状态、以及向外翻转至与所述可折叠连杆组件同水平面布置的第二展开状态；

第二锁定件，在所述水平展开杆(3)处于所述第二展开状态下时连接在所述第二转动关节(6)和所述水平展开杆(3)之间、以将所述水平展开杆(3)锁定于所述第二展开状态；

竖直展开杆(4)，一端通过第三转动关节(7)连接在所述水平展开杆(3)的另一端；在所述竖直展开杆(4)绕所述第三转动关节(7)转动的过程中，所述竖直展开杆(4)具有折叠收拢在所述水平展开杆(3)上方且其纵长延伸方向与所述水平展开杆(3)的纵长延伸方向平行的第三折叠状态、以及向上转动至其纵长延伸方向垂直于所述水平展开杆(3)的纵长延伸方向的第三展开状态；

第三锁定件，在所述竖直展开杆(4)处于所述第三展开状态下时连接在所述第三转动关节(7)和所述竖直展开杆(4)之间、以将所述竖直展开杆(4)锁定于所述第三展开状态。

2.根据权利要求1所述的天线折展机构，其特征在于，所述第一转动关节(5)包括设置在其中一根所述联动杆(1)端部的第一铰接头、以及设置在相邻的另一根所述联动杆(1)端部的第一铰接板(52)；所述第一铰接头包括相对设置的一对第一耳板(51)，所述第一铰接板(52)的厚度与一对所述第一耳板(51)之间的间隙相同；每个所述第一耳板(51)上均设有第一耳板孔一(511)和第一耳板孔二(512)，所述第一铰接板(52)上设有第一铰接板孔一(521)和第一铰接板孔二；所述第一耳板孔一(511)和所述第一铰接板孔一(521)均位于所述联动杆(1)纵长延伸方向所在的直线上，当相邻两根所述联动杆(1)呈同直线布置时，所述第一耳板孔一(511)和所述第一铰接板孔一(521)同轴线布置；所述第一耳板孔二(512)和第一铰接板孔二同轴线布置且均偏离所述联动杆(1)的纵长延伸方向；所述第一转动关节(5)还包括穿设在所述第一耳板孔二(512)和第一铰接板孔二之间的第一铰接轴(53)；所述第一锁定件为穿设固定在所述第一耳板孔一(511)和第一铰接板孔一(521)之间的第一固定销(8)。

3.根据权利要求2所述的天线折展机构，其特征在于，所述联动杆(1)上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴和所述第一铰接轴(53)之间设有链轮机构(11)，所述驱动电机通过所述链轮机构(11)带动所述第一铰接轴(53)转动、以驱动所述可折叠连杆在所述第一折叠状态和所述第一展开状态之间切换。

4.根据权利要求2所述的天线折展机构，其特征在于，当所述可折叠连杆被所述第一固定销(8)锁定于第一展开状态时，所述第一铰接头的端部和相邻的所述联动杆(1)的端部沿两根所述联动杆(1)的长度延伸方向刚性相抵。

5.根据权利要求1所述的天线折展机构，其特征在于，所述第二转动关节(6)包括垂直固定连接在所述联动杆(1)外侧壁上的第二铰接头、以及设置对应的所述水平展开杆(3)端部的第二铰接板(62)；所述第二铰接头包括相对设置的一对第二耳板(61)，所述第二铰接板(62)的厚度与一对所述第二耳板(61)之间的间隙相同；每个所述第二耳板(61)上均设有第二耳板孔一(611)和第二耳板孔二(612)，所述第二铰接板(62)上设有第二铰接板孔一(621)和第二铰接板孔二；所述第二耳板孔一(611)位于所述水平展开杆(3)纵长延伸方向所在的直线上，当所述水平展开杆(3)处于所述第二展开状态时，所述第二耳板孔一(611)和所述第二铰接板孔一(621)同轴线布置；所述第二耳板孔二(612)和第二铰接板孔二同轴线布置且均偏离所述水平展开杆(3)的纵长延伸方向；所述第二转动关节(6)还包括穿设在所述第二耳板孔二(612)和第二铰接板孔二之间的第二铰接轴(63)；所述第二锁定件为穿设固定在所述第二耳板孔一(611)和第二铰接板孔一(621)之间的第二固定销(9)。

6.根据权利要求5所述的天线折展机构，其特征在于，所述第二铰接轴(63)上套设有第二扭簧，所述第二扭簧具有驱动所述水平展开杆(3)由所述第二折叠状态运动到所述第二展开状态的弹性力。

7.根据权利要求5所述的天线折展机构，其特征在于，当所述水平展开杆(3)被所述第二固定销(9)锁定于第二展开状态时，所述第二铰接头的端部和所述水平展开杆(3)的端部沿两根所述水平展开杆(3)的纵长延伸方向刚性相抵。

8.根据权利要求1所述的天线折展机构，其特征在于，所述第三转动关节(7)包括设置在所述水平展开杆(3)端部的第三铰接头、以及设置对应的所述竖直展开杆(4)端部的第三铰接板(72)；所述第三铰接头包括相对设置的一对第三耳板(71)，所述第三铰接板(72)的厚度与一对所述第三耳板(71)之间的间隙相同；每个所述第三耳板(71)上均设有第三耳板孔一(711)和第三耳板孔二(712)，所述第三铰接板(72)上设有第三铰接板孔一(721)和第三铰接板孔二；所述第三耳板孔一(711)位于所述水平展开杆(3)纵长延伸方向所在的直线上，所述第三耳板孔二(712)偏离所述水平展开杆(3)的纵长延伸方向；所述第三铰接板孔一(721)位于所述竖直展开杆(4)纵长延伸方向所在的直线上，所述第三铰接板孔二偏离所述竖直展开杆(4)的纵长延伸方向；所述第三转动关节(7)还包括穿设在所述第三耳板孔二(712)和第三铰接板孔二之间的第三铰接轴(73)；所述第三锁定件包括位于一对所述第三耳板(71)之间的末端固定环(74)，所述末端固定环(74)上设有与所述第三耳板孔一(711)同轴线布置的末端固定环孔，所述末端固定环(74)通过穿过所述第三耳板孔一(711)和所述末端固定环孔的第三固定销(10)固定在一对所述第三耳板(71)之间；当所述竖直展开杆(4)处于所述第三展开状态时，所述第三铰接板(72)的下端面和所述末端固定环(74)的上端面刚性相抵；所述第三锁定件还包括穿设在所述第三铰接板孔二上且和所述末端固定环(74)固定连接的锁定结构。

9.根据权利要求8所述的天线折展机构，其特征在于，所述第三铰接轴(73)上套设有第三扭簧，所述第三扭簧具有驱动所述竖直展开杆(4)由所述第三折叠状态运动到所述第三展开状态的弹性力。

10.根据权利要求1所述的天线折展机构，其特征在于，多根所述联动杆(1)的长度相同，多根所述水平杆(2)的长度相同，多根所述水平展开杆(3)的长度相同，多根所述竖直展开杆(4)的长度相同。

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