CN116487864A - 适用于六边形卫星的分布式y形天线阵展开装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，包括三组周向均匀设置在六边形卫星上的天线阵展开组件，天线阵展开组件包括根部支座、第一天线框架、第二天线框架以及展开锁定组件；第一天线框架的一端通过展开锁定组件与根部支座转动连接形成第一转动关节，另一端通过展开锁定组件与第二天线框架转动连接形成第二转动关节；第一天线框架上设置有用于约束的压紧释放组件和约束释放组件。本发明通过展开锁定组件实现各个活动关节精简，转动关节均独立并可自行调节，有助于降低系统复杂度，通过压紧释放组件和约束释放组件，精准控制天线阵展开组件的收拢和展开状态以及展开时序，有助于提高适应性和拓展性。
Description
技术领域
本发明涉及航天器结构与机构技术领域，适用于卫星载荷天线展开领域，具体地，涉及一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置。
背景技术
一箭多星并联发射是一种常用发射形式，具有提高运载火箭发射效能、快速实现多星在轨组网等优点，但受限于火箭整流罩横向包络限制，对并联发射的卫星横向包络提出了严格要求，六边形构型是多星并联发射卫星的一种常用卫星构型。
分布式Y形天线阵是一种新型载荷体制构型，具有多点灵活布局、组阵基线长等特点，目前现有构型的天线展开装置无法满足Y形天线阵应用需求，为实现该型载荷的天基应用，需要开发相适应的展开装置。
现有公开号为CN106742084B的中国专利，其公开了一种适用于15个天线均布安装的八棱柱支撑装置，包括八棱柱支撑框架和天线安装板组件，所述八棱柱支撑框架由框架杆件、框架底板框架、安装接头和框架支撑接头胶接而成；所述天线安装板组件通过安装接头与八棱柱支撑框架连接，所述天线安装板组件由蜂窝夹层板、加强杆件和伸展机构组成。该装置具有部组件构成复杂、活动关节偏多等缺点。
现有公开号为CN106025488B的中国专利，其公开了一种二维平板天线展开装置，包括卫星的主体结构，主列板，辅助列板和桁架；所述主列板安装在卫星主体结构的两侧，所述主列板两侧与两个辅助列板铰接在一起，组成单元平面结构；垂直桁架固定在主列板的两侧，横向桁架与垂直桁架固定连接；前横向桁架与相邻的两个前垂直桁架铰接在一起，后横向桁架与相邻的两个后垂直桁架铰接在一起，组成单元桁架结构；所述单元桁架结构与单元平面结构构成一个面单元；几个面单元连接在一起构成整个二维展开装置。该天线展开装置构型主要适用于平板天线，无法适应于分布式Y形天线阵展开需求、并且具有系统重量偏大等缺点。
现有公开号为CN106486730B的中国专利，其公开了一种星载可展开平板天线支撑桁架及其装配方法，本发明提供的星载可展开平板天线支撑桁架包括：相对卫星平台对称分布的第一天线侧板和第二天线侧板，以及固定安装在所述卫星平台的顶部的天线中板；所述第一天线侧板和第二天线侧板结构相同；连接第一天线侧板一端与卫星平台的第一展开机构，连接第二天线侧板一端与卫星平台的第二展开机构；连接第一天线侧板另一端与卫星平台的第一桁架杆系，连接第二天线侧板另一端与卫星平台的第二桁架杆系。该天线展开装置构型主要适用于平板天线，无法适应于分布式Y形天线阵展开需求、并且具有系统重量偏大等缺点。
现有公开号为CN103700920B的中国专利，其公开了一种航天飞行器平面天线拼接式展开装置，包括航天器平台、平面天线、安装支座、安装在航天器平台上的驱动装置、展开装置主动杆及展开装置从动杆；平面天线在收拢状态相对航天器平台呈“H”型布局，且其左、右翼相对航天器平台对称；展开装置主动杆及展开装置从动杆与平面天线连接；驱动装置驱动所述展开装置主动杆、展开装置从动杆及平面天线运动，使平面天线完成平移和转动两种形式的合成展开运动过程，最终到达展开状态的指定位置，且相对航天器平台从收拢位置到展开位置转动90°，并沿航天器平台方向平移一段行程。该天线展开装置具有齿轮传动环节多、零部件制造精度要求高、同步传动精度要求高等缺点，系统复杂度较高。
现有公开号为CN105470620B的中国专利，其公开了一种太阳翼/天线可展开支撑桁架，包括第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆。该申请无法直接适用于分布式Y形天线阵。
发明人认为现有“平板天线展开装置”、“均布天线支撑装置”等技术存在不适用于新型Y形天线阵应用、复杂度高、系统重量大等不足，无法满足Y形天线阵多点灵活布局、组阵长基线需求。因此，需要提供一种能够有效降低系统复杂度的适用于六边形卫星的构型紧凑、适应性强、重量轻、拓展性好的分布式Y形天线阵展开装置。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置。
根据本发明提供的一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置,包括三组周向均匀设置在六边形卫星上的天线阵展开组件，所述天线阵展开组件包括根部支座、第一天线框架、第二天线框架以及展开锁定组件；所述根部支座与所述六边形卫星紧固连接；所述第一天线框架的一端通过所述展开锁定组件与所述根部支座转动连接形成第一转动关节，另一端通过所述展开锁定组件与所述第二天线框架转动连接形成第二转动关节；所述第一天线框架上设置有用于约束的压紧释放组件和约束释放组件；当所述压紧释放组件和所述约束释放组件均进行约束时，所述天线阵展开组件处于收拢状态；当所述压紧释放组件解除约束时，所述第一转动关节处于展开状态；当所述约束释放组件解除约束时，所述第二转动关节处于展开状态。
优选地，所述六边形卫星包括等边或不等边六边形柱状构型，所述卫星上设置有个互相呈60°夹角的天线阵展开组件安装面，所述根部支座分别安装在个所述安装面上。
优选地，当所述天线阵展开组件处于收拢状态时，所述第一天线框架、所述第二天线框架均与所述六边形卫星的中心轴线平行设置。
优选地，所述第一转动关节能够转动预设角度并锁定，所述预设角度包括0-90°。
优选地，所述第二转动关节能够转动预设角度并锁定，所述预设角度包括0-180°。
优选地，当所述六边形卫星处于发射状态时，所述天线阵展开组件处于收拢状态；当所述六边形卫星入轨后，所述天线阵展开组件能够进入展开状态。
优选地，当所述压紧释放组件和所述约束释放组件同时解除约束，所述第一转动关节与所述第二转动关节能够同步展开。
优选地，当所述压紧释放组件和所述约束释放组件依次解除约束，所述第一转动关节与所述第二转动关节能够依次展开。
优选地，所述第一天线框架与所述第二天线框架上均通过点式连接有天线。
优选地，所述第一天线框架、所述第二天线框架均采用空心杆系结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过三组天线阵展开组件呈Y形安装在六边形卫星上，实现多点灵活布局、组阵基线长，通过展开锁定组件实现各个活动关节精简，转动关节均独立并可自行调节，有助于降低系统复杂度，通过压紧释放组件和约束释放组件，精准控制天线阵展开组件的收拢和展开状态以及展开时序，有助于提高适应性和拓展性。
2、本发明通过天线阵展开组件的双层折展设计，有助于实现构型紧凑，具有较大的天线阵收展比，通过压紧释放组件起主承载作用，约束释放组件用于控制运动时序，通过部分组件通用、精简活动关节，有助于有效降低系统复杂度。
3、本发明通过设置第一天线框架和第二天线框架通过采用空心杆系结构，有助于构型紧凑、减轻重量、提高拓展性，通过点式连接有天线，有助于实现天线灵活布局，有助于提高对载荷天线布局适应性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的展开状态示意图；
图2为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的的天线阵展开组件示意图；
图3为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的收拢状态示意图；
图4为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的第一转动关节和第二转动关节同步展开示意图；
图5为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的第一转动关节和第二转动关节分步展开示意图；
图6为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的含天线的展开状态示意图；
图7为本发明主要体现适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置的装配方法示意图。
图中所示：
天线阵展开组件1 根部支座101 第一天线框架102
第二天线框架103 展开锁定组件104 压紧释放组件105
约束释放组件106
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和2所示，根据本发明提供的一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，包括三组周向均匀设置在六边形卫星上的天线阵展开组件1，天线阵展开组件1包括根部支座101、第一天线框架102、第二天线框架103以及展开锁定组件104；根部支座101与六边形卫星紧固连接；第一天线框架102的一端通过展开锁定组件104与根部支座101转动连接形成第一转动关节，另一端通过展开锁定组件104与第二天线框架103转动连接形成第二转动关节；第一天线框架102上设置有用于约束的压紧释放组件105和约束释放组件106；当压紧释放组件105和约束释放组件106均进行约束时，天线阵展开组件1处于收拢状态；当压紧释放组件105解除约束时，第一转动关节处于展开状态；当约束释放组件106解除约束时，第二转动关节处于展开状态。
天线阵展开组件1采用双层折展设计，构型紧凑、适应性强、重量轻、拓展性好，具有较大的天线阵收展比。本申请的压紧释放组件105起主承载作用，约束释放组件106用于控制运动时序，部分组件通用性强，活动关节精简，转动关节均独立并可自行调节，有效降低了系统复杂度。
六边形卫星包括等边或不等边六边形柱状构型，卫星上的侧面顶部设置有3个互相呈60°夹角的天线阵展开组件安装面，根部支座101分别安装在3个安装面上，三组天线阵展开组件1展开后呈Y形。
第一转动关节能够转动预设角度并锁定，预设角度包括0-90°。一般的，第一转动关节转动90°，使得第一天线框架102与卫星顶部处于同一平面。第二转动关节能够转动预设角度并锁定，预设角度包括0-180°。一般的，第二转动关节转动180°，使得第一天线框架102与第二天线框架103处于同一平面。
如图3所示，当六边形卫星处于发射状态时，压紧释放组件105和约束释放组件106均对天线阵展开组件1进行约束，天线阵展开组件1处于收拢状态，此时，第一天线框架102、第二天线框架103均与六边形卫星的中心轴线平行设置。第一天线框架102通过多个均匀设置的压紧释放组件105与卫星的侧面紧固连接，起到压紧承载作用，使得第一天线框架102牢牢地压紧在卫星上。第一天线框架102通过其中部设置的约束释放组件106与第二天线框架103紧固连接，使得第一天线框架102与第二天线框架103保持近乎贴合的状态，维持最小的体积状态，不干扰卫星发射过程。
如图4和5所示，当六边形卫星入轨后，天线阵展开组件1能够进入展开状态，此时，按指令解除约束，允许天线阵展开组件1执行展开动作，压紧释放组件105用于控制两个框架间相对运动时序。当压紧释放组件105和约束释放组件106同时解除约束，第一转动关节与第二转动关节能够同步展开。当压紧释放组件105和约束释放组件106依次解除约束，第一转动关节与第二转动关节能够依次展开。优选地，先解除压紧释放组件105，使第一转动关节按照预设角度运动到位，然后解除约束释放组件406，使第二转动关节按照预设角度运动到位。
如图6所示，第一天线框架102、第二天线框架103均采用空心杆系结构。第一天线框架102与第二天线框架103上均通过点式连接有天线。根据天线布局要求设计连接点，实现天线灵活布局，天线阵展开组件1与天线采用点式连接，大幅减少了不必要的结构部件，有利于实现结构轻量化。进一步的，对载荷天线布局适应性强，能够满足天线高精度组阵要求，具有重量轻、拓展性好等有益效果。
如图7所示，本申请的安装步骤如下：
步骤一：在六边形卫星上预留3个互相呈60°夹角的天线阵展开组件安装面；
步骤二：卫星结构装配过程中，安装3件根部支座101并进行高精度组合加工，保证天线阵方向及基线精度基础要求；
步骤三：将第一天线框架102、第二天线框架103在大理石平台上气浮支撑，安装第二转动关节的展开锁定组件104，形成展开状态组合体；
步骤四：卫星翻身平躺，将步骤三形成的组合体与卫星通过展开锁定组件104连接紧固，同时形成第一转动关节；
步骤五：转动第二转动关节收拢，安装约束释放组件106,使第一天线框架102、第二天线框架103约束连接形成组合体；
步骤六：转动第一转动关节收拢，使步骤五形成的组合体收拢，安装压紧释放组件105,使组合体与卫星连接紧固；
步骤七：卫星绕中心轴转动120°，重复以上步骤三～步骤六，安装另外2组天线阵展开组件1；
步骤八：卫星翻身恢复竖直状态，组装完成。
本申请通过天线阵展开组件1与卫星结构协同设计，构型紧凑、适应性强、重量轻、拓展性好，解决了新型分布式Y形天线阵载荷天基应用的构型设计问题，并通过部组件通用、精简活动关节等方法，有效降低了系统复杂度。
工作原理
当六边形卫星处于发射状态时，压紧释放组件105和约束释放组件106均对天线阵展开组件1进行约束，天线阵展开组件1处于收拢状态，此时，第一天线框架102、第二天线框架103均与六边形卫星的中心轴线平行设置。第一天线框架102通过多个均匀设置的压紧释放组件105与卫星的侧面紧固连接，第一天线框架102通过其中部设置的约束释放组件106与第二天线框架103紧固连接，使得第一天线框架102与第二天线框架103保持近乎贴合的状态，维持最小的体积状态，不干扰卫星发射过程。当六边形卫星入轨后，天线阵展开组件1能够进入展开状态，此时，按指令解除约束，允许天线阵展开组件1执行展开动作，压紧释放组件105用于控制两个框架间相对运动时序。当压紧释放组件105和约束释放组件106同时解除约束，第一转动关节与第二转动关节能够同步展开。当压紧释放组件105和约束释放组件106依次解除约束，第一转动关节与第二转动关节能够依次展开。优选地，先解除压紧释放组件105，使第一转动关节按照预设角度运动到位，然后解除约束释放组件406，使第二转动关节按照预设角度运动到位。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，包括三组周向均匀设置在六边形卫星上的天线阵展开组件(1)，所述天线阵展开组件(1)包括根部支座(101)、第一天线框架(102)、第二天线框架(103)以及展开锁定组件(104)；
所述根部支座(101)与所述六边形卫星紧固连接；
所述第一天线框架(102)的一端通过所述展开锁定组件(104)与所述根部支座(101)转动连接形成第一转动关节，另一端通过所述展开锁定组件(104)与所述第二天线框架(103)转动连接形成第二转动关节；
所述第一天线框架(102)上设置有用于约束的压紧释放组件(105)和约束释放组件(106)；
当所述压紧释放组件(105)和所述约束释放组件(106)均进行约束时，所述天线阵展开组件(1)处于收拢状态；
当所述压紧释放组件(105)解除约束时，所述第一转动关节处于展开状态；
当所述约束释放组件(106)解除约束时，所述第二转动关节处于展开状态。
2.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，所述六边形卫星包括等边或不等边六边形柱状构型，所述卫星上设置有3个互相呈60°夹角的天线阵展开组件安装面，所述根部支座(101)分别安装在3个所述安装面上。
3.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，当所述天线阵展开组件(1)处于收拢状态时，所述第一天线框架(102)、所述第二天线框架(103)均与所述六边形卫星的中心轴线平行设置。
4.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，所述第一转动关节能够转动预设角度并锁定，所述预设角度包括0-90°。
5.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，所述第二转动关节能够转动预设角度并锁定，所述预设角度包括0-180°。
6.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，当所述六边形卫星处于发射状态时，所述天线阵展开组件(1)处于收拢状态；当所述六边形卫星入轨后，所述天线阵展开组件(1)能够进入展开状态。
7.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，当所述压紧释放组件(105)和所述约束释放组件(106)同时解除约束，所述第一转动关节与所述第二转动关节能够同步展开。
8.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，当所述压紧释放组件(105)和所述约束释放组件(106)依次解除约束，所述第一转动关节与所述第二转动关节能够依次展开。
9.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，所述第一天线框架(102)与所述第二天线框架(103)上均通过点式连接有天线。
10.如权利要求1所述的适用于六边形卫星的分布式Y形天线阵展开装置，其特征在于，所述第一天线框架(102)、所述第二天线框架(103)均采用空心杆系结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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