CN114678676B - 基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构 - Google Patents

基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，包括箱体，箱体顶部开设有开口，开口处配合有顶部连接盘，箱体内部固定有开口圆管卷筒、衬带卷筒和多输出齿轮组，多输出齿轮组分别与开口圆管卷筒、衬带卷筒连接；开口圆管卷筒上绕卷有碳纤维开口圆管和衬带，碳纤维开口圆管和衬带的一端绕卷在开口圆管卷筒上，碳纤维开口圆管的另一端穿过开口呈卷状固定在顶部连接盘的底部，衬带的另一端固定在衬带卷筒上。本发明能够满足星载螺旋天线高收纳比，平稳展开，结构简单，运行稳定性高的要求。

Description

基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构
技术领域
本发明属于天线展开结构技术领域，涉及一种基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构。
背景技术
螺旋天线由于结构较为简单而被广泛应用，但是用于星地通信或数传时，为了获得高增益，需要较大尺寸。受限于搭载平台对载荷尺寸和重量的要求，必须具备可展开功能，而螺旋天线的结构特点使其在轴向需要极大的收纳比。
卫星进入工作状态后，天线需要展开后才能进行工作，这对可展开结构的可靠性，稳定性提出高的要求。同时为保障星体和天线正常工作，展开冲击应尽可能小。
天线进行工作时，有时需要伴随星体进行调姿，或进行扫掠，这也对螺旋天线的展开后结构刚度提出要求。
综上所述，星载螺旋天线应满足收纳比大，展开平稳无冲击，结构简单可靠，展开后刚度高的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，能够满足星载螺旋天线高收纳比，平稳展开，结构简单，运行稳定性高的要求。
本发明所采用的技术方案是：
基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，包括箱体，箱体顶部开设有开口，开口处配合有顶部连接盘，箱体内部固定有开口圆管卷筒、衬带卷筒和多输出齿轮组，多输出齿轮组分别与开口圆管卷筒、衬带卷筒连接；开口圆管卷筒上绕卷有碳纤维开口圆管和衬带，碳纤维开口圆管和衬带的一端绕卷在开口圆管卷筒上，碳纤维开口圆管的另一端穿过开口呈卷状固定在顶部连接盘的底部，衬带的另一端固定在衬带卷筒上。
多输出齿轮组包括第一齿轮，第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮啮合，第二齿轮与开口圆管卷筒同轴固定，第三齿轮通过传动轴与第四齿轮同轴固定，传动轴上固定有离合器，第四齿轮同第五齿轮啮合，第五齿轮与衬带卷筒同轴固定。
传动轴、电机联轴器、衬带卷筒和开口圆管卷筒分别通过轴承固定在箱体内壁上。
离合器放置在离合器支架上，离合器支架固定在箱体内。
第一齿轮通过电机联轴器与减速电机连接，减速电机固定在箱体内。
顶部连接盘还通过加强索与箱体连接，加强索绕碳纤维开口圆管均匀分布，加强索的一端固定在箱体顶部，加强索的另一端与顶部连接盘边缘连接。
箱体内还固定有第一定型轴和第二定型轴，碳纤维开口圆管夹持在第一定型轴和第二定型轴之间，第一定型轴、第二定型轴开口圆管卷筒和衬带卷筒相互平行设置。
第一定型轴通过轴承固定在箱体内。
本发明的有益效果是：
本发明通过开口圆管来控制螺旋天线收展，降低了结构复杂度，提高可靠性的同时提高了展开稳定性，降低了传统自回弹式螺旋天线的展开冲击，减小了天线展开对星体的影响；通过使用连接加强索的方式，提高了大尺寸螺旋天线的展开态刚度，提高螺旋天线的抗扰动性能。
附图说明
图1为本发明基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构的结构示意图；
图2为本发明基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构展开时的正面示意图；
图3为本发明基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构展开时的侧面示意图。
图4为本发明展开状态示意图；
图5为本发明展开时加强索及顶部连接盘安装示意；
图中：1.箱体；2.碳纤维开口圆管；3.螺旋天线本体；4.顶部连接盘；5.加强索；6.传动轴；7.开口圆管卷筒；8.衬带卷筒；9.减速电机；10.电机联轴器；11.多输出齿轮组；12.离合器；13.离合器支架；14.第一定形轴，15.第二定型轴，16.第一齿轮，17.第二齿轮，18.第三齿轮，19.第四齿轮，20.第五齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，能够实现收纳比大，展开平稳无冲击，结构简单可靠，展开后刚度高等特点。
如图1～图3，本发明基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，包括箱体1，箱体1顶部开设有开口，开口处配合有顶部连接盘4，箱体1内部固定有开口圆管卷筒7、衬带卷筒8和多输出齿轮组11，多输出齿轮组11分别与开口圆管卷筒7、衬带卷筒8连接；开口圆管卷筒7上绕卷有碳纤维开口圆管2和衬带，碳纤维开口圆管2被压平并和衬带重合缠绕在开口圆管卷筒7上，碳纤维开口圆管2和衬带的一端绕卷在开口圆管卷筒7上，碳纤维开口圆管2的另一端穿过开口呈卷状固定在顶部连接盘4的底部，衬带的另一端固定在衬带卷筒8上。
多输出齿轮组11包括第一齿轮16，第一齿轮16通过电机联轴器10与减速电机9连接，减速电机9固定在箱体内；第一齿轮16分别与第二齿轮17和第三齿轮18啮合，第二齿轮17与开口圆管卷筒7同轴固定，第三齿轮18通过传动轴6与第四齿轮19同轴固定，传动轴6上固定有离合器12，第四齿轮19同第五齿轮20啮合，第五齿轮20与衬带卷筒8同轴固定。
为支撑位置并降低摩擦，传动轴6、电机联轴器10、衬带卷筒8和开口圆管卷筒7分别通过轴承固定在箱体1内壁上；其中离合器12为电磁离合器，离合器12放置在离合器支架13上，离合器支架13固定在箱体1内。
进一步地，箱体1内部通过隔板将内部空间分割为上下两层，其中开口圆管卷筒7、衬带卷筒8和多输出齿轮组11均设置在下层中，隔板上开有长条形开口，箱体1顶部的开口为圆形开口，碳纤维开口圆管2的另一端依次通过长条形开口、圆形开口后固定在顶部连接盘4的底部，保证天线的稳定性。
顶部连接盘4还通过加强索5与箱体1连接，加强索5绕碳纤维开口圆管2均匀分布，加强索5的一端固定在箱体1顶部圆形开口处，加强索5沿圆周均匀布置有4～8根，加强索5的另一端与顶部连接盘4边缘连接，顶部连接盘4上设置有加强索悬挂点，加强索5用于稳定螺旋天线本体3展开后的圆心，防止天线失效，同时将天线与圆管耦合成为一个整体提高其刚度。
箱体1内还固定有第一定型轴14和第二定型轴15，碳纤维开口圆管2夹持在第一定型轴14和第二定型轴15之间，第一定型轴14、第二定型轴15、开口圆管卷筒7和衬带卷筒8相互平行设置。第一定型轴14通过轴承固定在箱体1内，碳纤维开口圆管2为轴向开口的碳纤维圆管，碳纤维开口圆管2能够通过第一定型轴14和第二定型轴15夹持压平并缠绕在开口圆管卷筒7上。
本发明的工作原理和工作方式为：
本发明在使用时将，螺旋天线本体3固定在顶部连接盘4与箱体1顶部开口之间，螺旋天线本体3的一端固定在顶部连接盘4底部，螺旋天线本体3的另一端固定在箱体1顶部开口周围，螺旋天线本体3套接在碳纤维开口圆管2外。发射时螺旋天线本体3处于压缩状态，碳纤维开口圆管2被压平并和衬带重合缠绕在开口圆管卷筒7上，进入展开状态时，螺旋天线本体3伸出时，减速电机9开始工作，减速电机9通过带动多输出齿轮组11，开口圆管卷筒7与衬带卷筒8保持一定转速比旋转，使开口圆管卷筒7和衬带卷筒8一起旋转；第一定型轴14和第二定型轴15位于开口圆管2刚离开开口圆管卷筒7处，用来将伸出的碳纤维开口圆管2夹平，并使其脱离开口圆管卷筒7表面，降低碳纤维开口圆管2的展开阻力，将碳纤维开口圆管2缓慢从箱体1伸出，此时顶部连接盘4被推离箱体1，衬带卷筒8用于回收卷出的衬带，碳纤维开口圆管2伸出时带动螺旋天线3展开；通过将天线3与圆管2连接成为一个高刚度整体，耦合其刚度阵，并通过施加内部张力，极大提高螺旋天线横向刚度与指向精度，如图4和图5。
与此同时，加强索5绷紧，在加强索5的连接下，螺旋天线与碳纤维开口圆管2耦合成为一个整体，同时在加强索5预张力作用下进一步提高总刚刚度，使其在跟随形体运动时也不会轻易失效，进一步提高螺旋天线本体稳定性；加强索5也可连接螺旋天线本体3的每一圈，稳定螺旋天线本体3每圈间距，进一步提高天线稳定性。
天线收拢时，减速电机9带动开口圆管卷筒7反转，将伸出的碳纤维开口圆管2收回，此时离合器12断开，衬带卷筒8无主动动力输入，在开口圆管卷筒7的带动下被动工作，放出卷在其上的衬带。
综上，本发明采用减速电机9作为驱动，降低了结构复杂度，提高可靠性的同时提高了展开稳定性，降低了传统自回弹式螺旋天线的展开冲击，减小了天线展开对星体的影响；通过使用连接加强索5的方式，提高了大尺寸螺旋天线的展开刚度，提高螺旋天线的抗扰动能力。

Claims (6)

1.基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，包括箱体（1），所述箱体（1）顶部开设有开口，所述开口处配合有顶部连接盘（4），所述箱体（1）内部固定有开口圆管卷筒（7）、衬带卷筒（8）和多输出齿轮组（11），所述多输出齿轮组（11）分别与开口圆管卷筒（7）、衬带卷筒（8）连接；所述开口圆管卷筒（7）上绕卷有碳纤维开口圆管（2）和衬带，所述碳纤维开口圆管（2）和衬带的一端绕卷在开口圆管卷筒（7）上，所述碳纤维开口圆管（2）的另一端穿过开口呈卷状固定在顶部连接盘（4）的底部，所述衬带的另一端固定在衬带卷筒（8）上；
所述顶部连接盘（4）与箱体（1）顶部开口之间固定有螺旋天线本体（3），螺旋天线本体（3）的一端固定在顶部连接盘（4）底部，螺旋天线本体（3）的另一端固定在箱体（1）顶部开口周围，螺旋天线本体（3）套接在碳纤维开口圆管（2）外；
所述多输出齿轮组（11）包括第一齿轮（16），所述第一齿轮（16）通过电机联轴器（10）与减速电机（9）连接，所述减速电机（9）固定在箱体内；所述第一齿轮（16）分别与第二齿轮（17）和第三齿轮（18）啮合，所述第二齿轮（17）与开口圆管卷筒（7）同轴固定，所述第三齿轮（18）通过传动轴（6）与第四齿轮（19）同轴固定，所述传动轴（6）上固定有离合器（12），所述第四齿轮（19）同第五齿轮（20）啮合，所述第五齿轮（20）与衬带卷筒（8）同轴固定。
2.如权利要求1所述的基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，所述传动轴（6）、电机联轴器（10）、衬带卷筒（8）和开口圆管卷筒（7）分别通过轴承固定在箱体（1）内壁上。
3.如权利要求1所述的基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，所述离合器（12）放置在离合器支架（13）上，所述离合器支架（13）固定在箱体（1）内。
4.如权利要求1所述的基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，所述顶部连接盘（4）还通过加强索（5）与箱体（1）连接，所述加强索（5）绕碳纤维开口圆管（2）均匀分布，所述加强索（5）的一端固定在箱体（1）顶部，所述加强索（5）的另一端与顶部连接盘（4）边缘连接。
5.如权利要求1所述的基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，所述箱体（1）内还固定有第一定型轴（14）和第二定型轴（15），所述碳纤维开口圆管（2）夹持在第一定型轴（14）和第二定型轴（15）之间，所述第一定型轴（14）、第二定型轴（15）、开口圆管卷筒（7）和衬带卷筒（8）相互平行设置。
6.如权利要求5所述的基于开口圆管的星载螺旋天线展开结构，其特征在于，所述第一定型轴（14）通过轴承固定在箱体（1）内。
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