CN115764237A - 一种高收纳比可展灯阵天线收展机构及其展开方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高收纳比可展灯阵天线收展机构及其展开方法。该收展机构的特征在于，其包括多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元，所述多支链剪式机构位于模块化灯阵天线单元两侧，不仅驱动所述模块化灯阵天线单元展开，而且待多支链剪式机构展开锁定后多支链形成多条支柱作为所述模块化灯阵天线单元的支承结构，所述多支链大于等于三支链。本发明收拢折叠展开可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好。

Description

一种高收纳比可展灯阵天线收展机构及其展开方法

技术领域

本发明涉及收展机构，尤其涉及高收纳比可展灯阵天线收展机构及其展开方法。

背景技术

当前，在航天领域内对大型可收展天线以及大型可收展电池阵面的需求与日俱增，由于运载包络的限制，则要求大型天线或大型电池阵的展开机构具有较高的收纳比，且要求展开收拢控制简单。

另外，在民用领域内各种大小型演出多采用LED灯阵以增加演出的效果，有些场所要求LED灯阵能够快速搭建和快速拆除功能，则要求LED灯阵的支撑背架能够模块化便于收拢和展开。

基于两个领域内的功能需求，需要一种高收纳比可展灯阵天线收展机构实现高收纳比和快速收展的要求。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，其包括多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元，所述多支链剪式机构位于模块化灯阵天线单元两侧，不仅驱动所述模块化灯阵天线单元展开，而且待多支链剪式机构展开锁定后多支链形成多条支柱作为所述模块化灯阵天线单元的支承结构，所述多支链大于等于三支链。

进一步的是，所述多支链剪式机构包括多个连接的剪式单元，每个剪式单元包括一个桁架支撑杆1、与多支链数量相同的多组2R桁架连杆A2和2R桁架连杆B或者多组3R桁架连杆A4和3R桁架连杆B5，所述桁架支撑杆1具有支撑结构和与多支链数量相同的多个接口，所述2R桁架连杆A2和2R桁架连杆B3均是两个旋转副连杆，是所述多支链剪式机构端部和尾部的连杆，所述3R桁架连杆A4、3R桁架连杆B5为三个旋转副连杆，端部分别与2R桁架连杆A2和2R桁架连杆B3，或者分别与另外一个剪式单元的3R桁架连杆A4或3R桁架连杆B5的端部连接，中间与桁架支撑杆1的多个接口中的任意一个连接。

进一步的是，所述多支链剪式机构为三支链剪式机构，所述桁架支撑杆1为T字结构，具有三个可连接连杆的接口。

进一步的是，所述多支链剪式机构为四支链剪式机构，所述桁架支撑杆1为十字结构，具有四个可连接连杆的接口。

进一步的是，所述模块化灯阵天线单元是多个天线单元模块或者是多个LED灯阵模块，单个模块是阵面模块。

进一步的是，所述模块化灯阵天线单元包括阵面A6、阵面连杆A7、阵面轴8、阵面B9、阵面连杆B10，阵面A6和阵面B9的端部安装在阵面轴8上，一对阵面A6和阵面B9作为一个阵面展开单元，所述阵面连杆A7和阵面连杆B10一端安装在阵面轴8上，另一端分别与阵面A6或阵面B9的接口连接，所述阵面轴8连接于所述多支链剪式机构。

进一步的是，所述阵面轴8连接于所述桁架支撑杆1的接口。

进一步的是，所述多支链剪式机构是一种单自由度展开机构，由多组单支链剪式机构组成。

进一步的是，所述模块化灯阵天线单元为模块化天线或模块化电池阵。

本发明还提供了上述高收纳比可展灯阵天线收展机构的展开方法，其特征在于，包括：折叠状态下多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元处于横向折叠压紧状态；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元解锁后横向展开；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元横向展开到位后两侧的模块化灯阵天线单元对接锁定；驱动两侧的多支链剪式机构，由多支链剪式机构带动模块化灯阵天线单元纵向展开；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元纵向展开到位，多支链剪式机构展开到位后锁定，锁定状态下的多支链剪式机构形成支撑桁架。

本发明具有收拢折叠展开可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好等优点。

附图说明

图1为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的组成单元零部件图；

图2为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的收拢折叠状态图；

图3为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的横向折叠展开过程图；

图4为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开完成图；

图5为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开过程图；

图6为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开完成图。

附图标记说明：

1：桁架支撑杆 2：2R桁架连杆A 3：2R桁架连杆B

4：3R桁架连杆A 5：3R桁架连杆B 6：阵面A

7：阵面连杆A 8：阵面轴 9：阵面B 10：阵面连杆B

具体实施方式

为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构是航天领域内刚性/柔性可展天线的一种收展机构，也可以用作以及民用领域内大型LED灯阵快速搭建和快速撤收的一种可收展机构。本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构通过在模块化灯阵天线单元两侧设置多支链剪式机构构建侧向高刚度支撑桁架，结合模块化阵面展开机构实现高收纳比和快速收展的要求。

所述多支链剪式机构是一种单自由度展开机构，由多组单支链剪式机构组成，其构型布局可以是多种多样，从稳定性考虑为三支链剪式机构，可以出于其他强度等考虑，设置为四支链剪式机构。所述多支链剪式机构例如三支链剪式机构不仅可以驱动模块化灯阵天线单元展开，而且待三支链剪式机构展开锁定后可作为模块化灯阵天线单元支承结构。

图1中左侧是三支链剪式机构及其零件；右侧为单个模块化灯阵天线单元。图5中，两侧是三支链剪式机构，中间是多个模块化灯阵天线单元组成的阵面。所述三支链剪式机构主要作为可展收的支撑桁架控制展开和收拢，根据三支链剪式机构的特点实现支撑桁架单自由度收拢与展开，在三支链剪式机构支撑杆平行时设计锁定机构保证剪式桁架展开到位后的刚度。

所述模块化灯阵天线单元利用三支链剪式机构形成一维展开的天线单元。所述模块化灯阵天线单元可以是多个天线单元模块，也可以是多个LED灯阵模块，其数量和具体构型不做限制，只要单个模块是阵面模块即可。

模块化灯阵天线单元和三支链剪式机构可以先实现纵向收拢折叠，然后收拢后的模块化灯阵天线单元可以实现横向折叠，故此可以实现二维折叠。该二维折叠适用于航天领域内的模块化天线和模块化电池阵等；而在民用领域内三支链剪式机构和模块化LED灯阵设计成快速拆装接口，且模块化LED灯阵在横向和竖向的两个方向上的数量根据需要可增加。

图1为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的组成单元零部件图。图1显示的是一组三支链剪式机构的零件图和单个模块化灯阵天线单元。如图1所示，本发明的的高收纳比可展灯阵天线收展机构包括多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元，所述多支链剪式机构为三支链剪式机构，包括桁架支撑杆1、2R桁架连杆A2、2R桁架连杆B3、3R桁架连杆A4、3R桁架连杆B5，所述模块化灯阵天线单元包括阵面A6、阵面连杆A7、阵面轴8、阵面B9、阵面连杆B10。其中2R和3R的含义分别是指2个旋转副和3个旋转副。因此，2R桁架连杆A即为具有2个旋转副的桁架连杆，其他类似。上述多支链剪式机构即为支撑桁架模块，上述模块化灯阵天线单元即为天线或LED灯阵模块，所述天线或LED灯阵模块安装在支撑桁架模块上。

在三支链剪式机构中，所述桁架支撑杆1为T字结构，具有三个可连接连杆的接口，是收展桁架的支撑结构，保持单向展开及其展开后桁架的刚度。此外也可以采用十字结构的桁架支撑杆1以组合形成四支链剪式机构。

所述2R桁架连杆A2和2R桁架连杆B3均是两个旋转副连杆，是收展桁架端部和尾部的连杆，其中一端与桁架支撑杆1的三个可连接的接口之一连接，另一端与3R桁架连杆A4或3R桁架连杆B5连接。可以选择其中的一根连杆可作为驱动杆实现整个桁架的展开和收拢，即整个桁架为单自由度展开机构。

所述3R桁架连杆A4和3R桁架连杆B5均是三个旋转副连杆，是收展桁架的中间的连杆；其中一端与2R桁架连杆A2和2R桁架连杆B3连接，中间与桁架支撑杆1的三个可连接的接口之一连接，另一端与另外一组的3R桁架连杆A4或3R桁架连杆B5的端部连接。在三支链剪式机构中，具有三组3R桁架连杆A4和3R桁架连杆B5，构成三支链剪式机构。

在天线或LED灯阵模块中，阵面A6和阵面B9是天线或LED灯阵的模块阵面，有相应的机械接口，其端部安装在阵面轴8上。一对阵面A6和阵面B9作为一个展开单元，单元尺寸大小可以根据需要可设计，展开单元的数量也可以根据需要确定。

所述阵面连杆A7和阵面连杆B10是阵面展开单元的支撑桁架构件，一端安装在阵面轴8上，另一端分别与阵面A6或阵面B9的接口连接。

所述阵面轴8与桁架支撑杆1连接。

以下借助图2～图6来说明本发明的本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的从折叠状态展开的过程：

图2为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的收拢折叠状态图。如图2所示，折叠状态下三支链剪式机构和模块化灯阵天线单元处于横向折叠压紧状态。

图3为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的横向折叠展开过程图。如图3所示，三支链剪式机构和模块化灯阵天线单元解锁后横向展开过程状态。

图4为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开完成图。如图4所示，三支链剪式机构和模块化灯阵天线单元横向展开到位，且两侧的模块化灯阵天线单元对接锁定。

图5为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开过程图。如图5所示，驱动两侧的三支链剪式机构，由三支链剪式机构带动模块化灯阵天线单元纵向展开。

图6为本发明的高收纳比可展灯阵天线收展机构的纵向折叠展开完成图。如图6所示，三支链剪式机构和模块化灯阵天线单元纵向展开到位，三支链剪式机构展开到位后锁定，锁定状态下的三支链剪式机构形成支撑桁架。

由此本发明通过剪式支撑桁架实现整个天线的一维收拢折叠，然后再进行二维收拢折叠，解决了高收纳比的问题。本发明是航天领域内刚性/柔性可展天线的一种收展机构，以及民用领域内大型LED灯阵快速搭建和快速撤展的一种可收展机构。本发明具有收拢折叠展开可靠、操作简单、安装便捷、加工工艺及经济性好等优点。

需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，其包括多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元，所述多支链剪式机构位于模块化灯阵天线单元两侧，不仅驱动所述模块化灯阵天线单元展开，而且待多支链剪式机构展开锁定后多支链形成多条支柱作为所述模块化灯阵天线单元的支承结构，所述多支链大于等于三支链。

2.如权利要求1所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述多支链剪式机构包括多个连接的剪式单元，每个剪式单元包括一个桁架支撑杆(1)、与多支链数量相同的多组2R桁架连杆A(2)和2R桁架连杆B或者多组3R桁架连杆A(4)和3R桁架连杆B(5)，所述桁架支撑杆(1)具有支撑结构和与多支链数量相同的多个接口，所述2R桁架连杆A(2)和2R桁架连杆B(3)均是两个旋转副连杆，是所述多支链剪式机构端部和尾部的连杆，所述3R桁架连杆A(4)、3R桁架连杆B(5)为三个旋转副连杆，端部分别与2R桁架连杆A(2)和2R桁架连杆B(3)，或者分别与另外一个剪式单元的3R桁架连杆A(4)或3R桁架连杆B(5)的端部连接，中间与桁架支撑杆(1)的多个接口中的任意一个连接。

3.如权利要求2所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述多支链剪式机构为三支链剪式机构，所述桁架支撑杆(1)为T字结构，具有三个可连接连杆的接口。

4.如权利要求2所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述多支链剪式机构为四支链剪式机构，所述桁架支撑杆(1)为十字结构，具有四个可连接连杆的接口。

5.如权利要求1所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述模块化灯阵天线单元是多个天线单元模块或者是多个LED灯阵模块，单个模块是阵面模块。

6.如权利要求1或2所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述模块化灯阵天线单元包括阵面A(6)、阵面连杆A(7)、阵面轴(8)、阵面B(9)、阵面连杆B(10)，阵面A(6)和阵面B(9)的端部安装在阵面轴(8)上，一对阵面A(6)和阵面B(9)作为一个阵面展开单元，所述阵面连杆A(7)和阵面连杆B(10)一端安装在阵面轴(8)上，另一端分别与阵面A(6)或阵面B(9)的接口连接，所述阵面轴(8)连接于所述多支链剪式机构。

7.如权利要求6所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述阵面轴(8)连接于所述桁架支撑杆(1)的接口。

8.如权利要求6所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述多支链剪式机构是一种单自由度展开机构，由多组单支链剪式机构组成。

9.如权利要求6所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构，其特征在于，所述模块化灯阵天线单元为模块化天线或模块化电池阵。

10.如权利要求1～9中任一项所述的高收纳比可展灯阵天线收展机构的展开方法，其特征在于，包括：折叠状态下多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元处于横向折叠压紧状态；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元解锁后横向展开；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元横向展开到位后两侧的模块化灯阵天线单元对接锁定；驱动两侧的多支链剪式机构，由多支链剪式机构带动模块化灯阵天线单元纵向展开；多支链剪式机构和模块化灯阵天线单元纵向展开到位，多支链剪式机构展开到位后锁定，锁定状态下的多支链剪式机构形成支撑桁架。

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