CN202042601U - 一种带绳索排布管理的环形天线展开机构 - Google Patents
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Abstract
一种带绳索排布管理的环形天线展开机构，包括电机(1)、卷绳轮(2)、底座(3)、传动齿轮轴(4)和绳索排布管理机构主体，绳索排布管理机构主体由三级齿轮减速器(5)、圆柱凸轮(6)和导杆(8)、过线滑块(7)四部分组成，工作时由电机(1)通过传动齿轮轴(4)带动卷绳轮(2)转动来收卷绳索(9)，同时传动轴上的齿轮将电机动力引出，经过三级齿轮减速器(5)，使圆柱凸轮(6)以一定的减速比与卷绳轮(2)同步转动。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带绳索排布管理的环形天线展开机构，属于卫星天线机构技术领域。
背景技术
本申请提及的动力展开绳索排布管理机构的载体是星载大型可展开天线。环形可展开反射器为圆环形桁架结构，其展开和收拢原理是依据平行四边形对角线长度的可伸缩性完成的。环形可展开天线的展开是平行四边形结构斜伸缩杆的缩短过程，即通过电机驱动动力展开机构，收卷穿在斜伸缩杆中的绳索，进而带动斜伸缩杆缩短。在环形桁架展开过程中，展开控制器检测展开到位指示信号，展开到位后动力展开机构停止展开操作。
反射器由收拢状态到展开锁定状态是一个连续的变换过程，尤其是最终的锁定状态，是指示反射器是否完成展开的一个重要参数，此参数的准确性和实时性则是两个需重点关注的方面。其一，如果到位指示信号不够准确，发生误判断，则展开控制器指示动力展开机构停止工作，环形桁架处于半展开状态，反射面无法形成预定的工作面。其二，如果到位指示信号不及时，则环形桁架已展开到位，而动力展开机构因展开控制器未接收到到位指示信号而继续工作，不停的收卷绳索，将会产生两种后果，当动力绳索的强度小于桁架的强度时，动力绳索被拉断；当环形桁架的强度小于动力绳索的强度时，桁架被破坏。两种结果都将对环形桁架造成不同程度的破坏。因此反射器的展开到位指示信号必须准确和及时。采用“间接”法，测量动力展开机构收卷的动力绳索的长度，可以反映反射器的展开状态，因此可作为一种辅助的天线展开到位遥测手段，来判断天线是否展开到位。动力展开机构收卷的动力绳索的长度可以通过统计电机实际转动的圈数来间接计算得到，因此要求绳索在卷绳轮上排布整齐，从而才能精确测算出已收卷的绳索长度。
国内目前的环形可展开天线反射器的动力展开机构的形式为，机构底座装有电机和卷绳轮，电机输出轴通过减速器带动卷绳轮直接收卷动力绳索。美国AstroSpace公司的环形可展开天线也采用同样的原理来完成天线展开功能。两者的动力展开机构功能只是收卷动力绳索，绳索在卷绳轮上的收卷过程并无规律可循，也并未将已收卷的绳长作为天线展开状况的判据。
发明内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种具备绳索排布管理功能的天线展开机构，可以确保天线展开过程中动力绳索在卷绳轮上能够按照一定规律被收卷，使已收卷的绳索长度能够被精确测算，将其作为一种辅助的天线展开到位遥测手段，来判断天线是否展开到位。
本实用新型的技术解决方案是：一种带绳索排布管理的环形天线展开机构，其特征在于：包括电机、卷绳轮、底座、传动齿轮轴和绳索排布管理机构主体，绳索排布管理机构主体由三级齿轮减速器、圆柱凸轮和导杆、过线滑块四部分组成；电机安装在底座上，传动齿轮轴与电机出轴连接，卷绳轮一端连接传动齿轮轴，一端通过轴承安装在底座上，传动齿轮轴同时作为三级齿轮减速器的第一级主动轮，三级齿轮减速器的三级齿轮轴通过减速器上下箱体安装定位，三级齿轮减速器下箱体固接在底座上，第三级齿轮轴为悬臂结构，一端安装第三级从动轮，另一端带法兰盘与圆柱凸轮固接，圆柱凸轮另一端装深沟球轴承，通过上下轴承座定位并安装在底座上，过线滑块上平行开两孔，由两根导杆穿过；导杆的一端固接在三级齿轮减速器箱体上，另一端固定在底座上；过线滑块的圆柱凸起上开过线孔，动力绳索穿过过线孔，安装时圆柱凸起嵌入圆柱凸轮的凹槽内。
所述的圆柱凸轮的直径要保证凹槽廓线在圆柱轴截面的投影与轴向夹角大于60°。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
(1)本实用新型能够精确测算已收卷绳索的长度，从而准确的判断环形天线的实时展开状态以及是否完全展开到位，为地面卫星测控提供依据。
(2)本实用新型结构简洁，零件数量少，因此具有体积小，重量轻，安装方便的优点，适用于航天工业。
(3)本实用新型展开机构(即环形天线展开机构)上对称安装的两套动力展开组件相互独立，可以同时工作，也可互为备份，提高了产品的可靠性。
(4)本实用新型绳索排布机构与卷绳轮共用同一动力源，通过齿轮传动来控制两者之间的速比，因此该机构具有强的自适应性，即当天线展开速度需要改变时，只要调节电机转速，无须再对排布机构做出相应调整。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型绳索排布管理机构内部结构示意图；
图3为本实用新型绳索与排布机构位置关系示意图；
图4为本实用新型过线滑块与导杆的安装结构示意图；
图5为本实用新型绳索排布原理图，其中a是圆柱凸轮的起始状态，b是凸轮旋转90°的状态，c是凸轮旋转180°的状态；
图6为本实用新型三维示意图。
具体实施方式
如图1、2、6所示，本实用新型结构包括电机1、卷绳轮2、底座3、传动齿轮轴4(亦称齿轮轴4)和绳索排布管理机构主体，上述部件构成一套动力展开组件，为了提高产品的可靠性，可以采用两套动力展开组件对称安装的结构，两套动力展开组件可独立工作、互为备份，也可同时工作。所述的绳索排布管理机构主体由三级齿轮减速器5、圆柱凸轮6和导杆8、过线滑块7四部分组成，结构如图1所示(两套机构对称安装)。电机1安装在动力展开机构底座3上，齿轮轴4与电机输出轴连接，卷绳轮2一端连接齿轮轴，一端通过深沟球轴承安装在底座3上，齿轮轴4同时作为三级齿轮减速器5的第一级主动轮，减速器5的三级齿轮轴通过减速器上下箱体安装定位，减速器5下箱体通过螺钉固接在展开机构底座3上，第三级齿轮轴为悬臂结构，一端安装第三级从动轮，另一端带法兰盘，通过螺钉与圆柱凸轮6固接，圆柱凸轮6另一端装深沟球轴承，通过上下轴承座定位并安装在底座3上，两根导杆8平行安装，两端分别固定在减速器箱体和展开机构底座3上，如图4所示，过线滑块7开有两孔，先固装上两个低摩擦材料的轴套(充当滑动轴承)，再穿过两根导杆8，过线滑块7的圆柱突起上开过线孔(动力绳索9穿过过线孔)，安装时圆柱凸起需要嵌入圆柱凸轮6的凹槽10内。
本实用新型安装在可展开天线环形反射器与展开臂连接的位置，工作时由电机1通过传动齿轮轴4带动卷绳轮2转动来收卷绳索9，同时传动齿轮轴4将电机动力引出，经过三级齿轮减速器5，使圆柱凸轮6以一定的减速比与卷绳轮2同步转动。绳索与本机构的位置关系如图3所示。
动力展开机构的工作过程原理如图5所示，绳索9在被卷绳轮2收卷之前，先要穿过过线滑块7，过线滑块7的末端潜入圆柱凸轮6凹槽，随着圆柱凸轮6的转动，过线滑块7带动绳索沿导杆8做匀速往复运动，圆柱凸轮6转一圈，过线滑块7往返一次，带动绳索排布两层，从而达到使绳索在卷绳轮上排列整齐的目的。圆柱凸轮6上凹槽的廓线设计是使滑块在导杆上匀速往复直线运动的关键，廓线上不能有较突兀的尖点，圆柱凸轮6的直径不能过小，一般要保证廓线在圆柱轴截面的投影与轴向夹角大于60°。凸轮的凹槽廓线是根据过线滑块所需要的移动路径(即确定行程的往复直线运动)，通过三维软件仿真得出，零件加工的时候将三维模型直接导入数控机床编程加工。对廓线的要求关键有两点：一是保证能带动过线滑块做确定行程的往复直线运动；二是凹槽无影响过线滑块灵活运动的尖点。
动力展开机构的详细结构如图2所示。三级齿轮减速箱的尺寸设计原则有两点，一是外包络尺寸要尽可能小，但是各级齿轮中心矩之和又必须大于卷绳轮半径，否则会引起干涉。减速比由卷绳轮2的有效宽度决定，本实用新型中圆柱凸轮6旋转一周，绳索在卷绳轮2上排布整齐紧密的缠绕两层。若卷绳轮2的卷绕部位宽度为B，绳索截面直径为d，则圆柱凸轮6与卷绳轮2的速比为：使已收卷的绳索长度能够被精确测算，将其作为一种辅助的天线展开到位遥测手段，来判断天线是否展开到位。
为防止过线滑块7发生转动导致脱离圆柱凸轮6凹槽，本机构采用了平行双导杆的结构形式，如图4所示。过线滑块7与导杆8之间需要加滑动轴承或低摩擦材料导套来保证滑块往返运动顺畅。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (2)
1.一种带绳索排布管理的环形天线展开机构，其特征在于：包括电机(1)、卷绳轮(2)、底座(3)、传动齿轮轴(4)和绳索排布管理机构主体，绳索排布管理机构主体由三级齿轮减速器(5)、圆柱凸轮(6)和导杆(8)、过线滑块(7)四部分组成；电机(1)安装在底座(3)上，传动齿轮轴(4)与电机(1)输出轴连接，卷绳轮(2)一端连接传动齿轮轴(4)，一端通过轴承安装在底座(3)上，传动齿轮轴(4)同时作为三级齿轮减速器(5)的第一级主动轮，三级齿轮减速器(5)的三级齿轮轴通过减速器上下箱体安装定位，三级齿轮减速器(5)下箱体固接在底座(3)上，第三级齿轮轴为悬臂结构，一端安装第三级从动轮，另一端带法兰盘与圆柱凸轮(6)固接，圆柱凸轮(6)另一端装深沟球轴承，通过上下轴承座定位并安装在底座(3)上，过线滑块(7)上平行开两孔，由两根导杆(8)穿过；导杆(8)的一端固接在三级齿轮减速器(5)箱体上，另一端固定在底座(3)上；过线滑块(7)的圆柱凸起上开过线孔，动力绳索(9)穿过过线孔，安装时圆柱凸起嵌入圆柱凸轮(6)的凹槽(10)内。
2.根据权利要求1所述的一种带绳索排布管理的环形天线展开机构，其特征在于：所述的圆柱凸轮(6)的直径要保证凹槽廓线在圆柱轴截面的投影与轴向夹角大于60°。
Priority Applications (1)
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| CN 201120046299 CN202042601U (zh) | 2011-02-24 | 2011-02-24 | 一种带绳索排布管理的环形天线展开机构 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 201120046299 CN202042601U (zh) | 2011-02-24 | 2011-02-24 | 一种带绳索排布管理的环形天线展开机构 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103487193A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载环形反射器用绳索测力装置 |
| CN108183306A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-06-19 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种伞状天线展开同步装置 |
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2011
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103487193A (zh) * | 2013-09-26 | 2014-01-01 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载环形反射器用绳索测力装置 |
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