CN202153555U - 双环形桁架式可展开天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开的双环形桁架式可展开天线，包括：内圈、外圈，所述外圈的相邻上下弦杆与两侧的竖杆连接为并行四边形的对角连接设置有滑动套筒式伸缩杆，该滑动套筒式伸缩杆包括套管外管和套管内管；滑动套筒式伸缩杆内穿设用于控制套管外管和套管内管移动的有驱动绳索，同步齿轮节点通过相邻单元弦杆的作用，实现天线结构同步、对称自动展开。有益效果：本实用新型结构简单、使用操作简便，能较好解决大口径可展开天线刚度问题，防止天线初始展开时锁止问题和展开终了的反向运动问题。节点整体性好、强度大，运动机构、控制系统简单，在电机驱动下能实现机构自动展开，可反复多次展开。

Description

双环形桁架式可展开天线
技术领域
本实用新型涉及航天航空可展开天线，具体为一双环形桁架式可展开天线。 
背景技术
随着通信技术与空间科学和地球观测事业的迅猛发展，人类对大型空间天线的需求量以及对星载天线的技术性能要求也越来越高。由于运载工具有效空间的限制，许多空间结构(如空间平台、大型可展式天线、太阳帆、伸展臂等)不得不以折叠压缩状态送入太空，进入预定轨道后再展开并组装为所设计的几何构形。在此背景下，大型可展开卫星天线的研究也成为卫星研制工作中的关键技术，对天线的口径要求越来越高，但对单环形结构，随着天线口径的增大，天线重量和折叠高度也会成比例增加，这样会增加天线的发射成本，而且如何防止展开初始时的锁止，保证环形桁架天线顺利地自动展开，还没有很好的解决方案。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有新的结构特点的双环形桁架式可展开天线，并降低天线总重量和折叠时的高度，保证环形桁架天线顺利地自动展开和定型。 
为解决上述技术问题采用的技术方案是： 
双环形桁架式可展开天线，包括：内圈和外圈， 
其中内圈包括，内圈弦杆、内圈竖杆，通过齿轮节点和四支杆节点连接成为上下结构的多边形环状，相邻上下弦杆与两侧的竖杆连接为展开时的并 行四边形结构；齿轮节点上设置的同步齿轮，保证其两端连接的弦杆端绕齿轮节点可对称、同步折叠和展开； 
外圈包括，弦杆、竖杆，通过齿轮节点和六支杆节点连接成为上下结构的多边形环状，相邻上下弦杆与两侧的竖杆连接为展开时的并行四边形结构；齿轮节点两侧的设置同步齿轮，其两端连接的弦杆端绕齿轮节点对称、同步可折叠和展开； 
齿轮节点上设置扭簧，防止天线初始展开锁止现象，保证天线顺利、自动展开； 
内圈和外圈之间通过连杆连接成一体，对应的上下两个连杆和内外两个竖杆构成平行四边形结构，当外圈在拉索的驱动下展开时，通过连杆带动内圈展开； 
齿轮节点上的同步齿轮，保证天线同步、对称顺利展开，两端设置防止弦杆过度展开的限位块。 
所述外圈的相邻上下弦杆与两侧的竖杆连接为并行四边形的对角连接设置有滑动套筒式伸缩杆，该滑动套筒式伸缩杆包括套管外管和套管内管；滑动套筒式伸缩杆内穿设用于控制套管外管和套管内管移动的有驱动绳索，通过电机拉动对角套筒杆内的驱动绳索，实现天线机构自动展开。 
有益效果：双环形桁架可展开天线的应用范围比较大，天线口径可以满足较大范围的需求，并且随着口径增大，天线重量和总的折叠高度不会成比例增加。 
本实用新型结构简单、使用操作简便，能较好解决大口径可展开天线刚度问题，防止天线初始展开时锁止问题和展开终了的反向运动问题。节点整体性好、强度大，运动机构、控制系统简单，在电机驱动下能实现机构自动展开，可反复多次展开。 
附图说明
图1、本实用新型双环形桁架式可展开天线的展开结构示意图； 
图2、本实用新型双环形桁架式可展开天线折叠时示意图； 
图3、本实用新型双环形桁架式可展开天线局部单元折叠时示意图； 
图4、本实用新型双环形桁架式可展开天线局部单元展开时结构示意图； 
图5、本实用新型双环形桁架式可展开天线的同步齿轮和扭簧连接结构折叠状态示意图； 
图6、本实用新型双环形桁架式可展开天线的同步齿轮和扭簧连接结构展开状态示意图； 
图7、本实用新型双环形桁架式可展开天线的同步齿轮与限位块的约束作用示意图； 
图8、本实用新型双环形桁架式可展开天线的滑动套筒式伸缩杆的剖面图。 
图中，1、捆绑绳索  2、竖杆  3、齿轮节点  4、驱动绳索  5、扭簧  6、套管内管  7、套管外管  8、同步齿轮  9、弦杆  10、连杆  11、限位块  12、内圈四支杆节点  13内圈竖杆  14、外圈六支杆节点  15、内圈弦杆。 
具体实施方式
如图1、图2所示意，本实用新型双环形桁架可展开天线，包括：内圈和外圈。 
其中内圈包括内圈弦杆15、内圈竖杆13，通过齿轮节点3和四支杆节点12连接成为上下结构的多边形环状，相邻上下弦杆9与两侧的竖杆2连接为并行四边形结构；齿轮节点3两侧的设置同步齿轮8，其两端连接的弦杆9端绕齿轮节点3对称可折叠、展开； 
外圈包括弦杆9、竖杆2，通过齿轮节点3连接成为上下结构的多边形 环状，相邻上下弦杆9与两侧的竖杆2连接为并行四边形结构；齿轮节点3两侧的设置同步齿轮8，其两端连接的弦杆9端绕齿轮节点3对称可折叠、展开； 
如图5，图6所示，相邻的同步齿轮8之间设置扭簧，方便弦杆9初始展开； 
内圈和外圈之间通过连杆10连接成一体，对应的上下两个连杆和内外两个竖杆构成平行四边形结构，当外圈在拉索的驱动下展开时，通过连杆带动内圈展开； 
如图7所示，齿轮节点3两端设置防止弦杆9过度展开的限位块11。 
如图4、图8所示意，外圈的相邻上下弦杆9与两侧的竖杆2连接为并行四边形的对角连接设置有滑动套筒式伸缩杆，该滑动套筒式伸缩杆包括套管外管7和套管内管6；滑动套筒式伸缩杆内穿设用于控制套管外管7和套管内管6移动的有驱动绳索4，通过电机拉动对角套筒杆内的绳索，实现天线机构自动展开。 
双环形桁架可展开天线是由内、外两圈组成的对称的正多边形闭环结构，相对单环可展开天线，可提高环形桁架可展开天线结构的整体刚度；天线展开过程涉及解锁、展开、定位三个阶段。具体展开过程如下： 
1、解锁阶段： 
天线初始状态为折叠状态，如图2所示，解锁阶段，首先，天线外圈的捆绑绳索1解开，由于天线收笼时，相邻两单元弦杆9与竖杆2之间几乎成竖直状态，如图3所示，初始展开时，可能出现展开锁止现象，在齿轮节点3上安装扭簧5，如图5所示，当收笼时捆绑天线外圈的捆绑绳索1解开后，扭簧5稍微收笼一个角度以摆脱自锁位置，带动扭簧5上的同步齿轮8及桁架的弦杆9，使得桁架结构随着扭簧的收笼微微展开一个角度，解锁阶段，主要是由扭簧起作用的阶段； 
2、展开阶段， 
电机启动，将穿过桁架外圈对角杆的驱动绳索4收紧缠绕在绳轮上，滑动套筒式伸缩杆的套筒外管7向内管6收缩，如图8所示；再用电机拉动滑动套筒式对角杆内的驱动绳索4，滑动套筒式对角伸缩杆的套筒外管6进一步向内管7收缩，桁架单元由细长菱形逐渐变为矩形，在同步齿轮8驱动作用下，使得天线外圈平稳展开，同时，通过内、外圈之间连杆10带动内圈展开，实现天线的内、外圈同时展开。 
3、定位阶段，电机停止转动，拉索拉紧，驱动外圈对角杆套筒外管7向内管6收缩到位，稳定天线最终展开状态，防止其发生反向收笼运动。同时，当天线展开到弦杆9与竖杆2成90°时，在齿轮节点3上的限位块11的作用下，如图7所示，阻止天线发生反向运动，天线展开到位，完成展开过程。 
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。 

Claims (2)

1.双环形桁架式可展开天线，其特征在于，包括：内圈和外圈，
其中内圈包括，内圈弦杆(15)、内圈竖杆(13)，通过齿轮节点(3)和四杆节点(12)连接成为上下结构的多边形环状，相邻上下弦杆(9)与两侧的内圈竖杆(13)连接为并行四边形结构；齿轮节点(3)两侧的设置同步齿轮(8)，其两端连接的内圈弦杆(15)端绕齿轮节点(3)对称可折叠；
外圈包括，外圈弦杆(9)、竖杆(2)，通过齿轮节点(3)和六支杆节点(14)连接成为上下结构的多边形环状，相邻上下弦杆(9)与两侧的竖杆(2)连接为并行四边形结构；齿轮节点(3)上设置同步齿轮(8)，其两端连接的弦杆(9)端绕齿轮节点(3)对称可折叠；
齿轮节点(3)上设置扭簧(5)，防止天线在初始展开时的锁上现象，实现天线的顺利展开；内圈和外圈之间通过连杆(10)连接成一体，对应的上下两个连杆(10)和内外两个竖杆(2和13)构成平行四边形结构，当外圈在电机带动拉索的驱动下展开时，通过连杆(10)带动内圈展开；
同步齿轮节点(3)上的同步齿轮(8)与弦杆(9)或内圈弦杆(15)相连接，保证天线结构同步、对称展开，并通过节点上限位块(11)的约束，防止天线发生逆向运动。
2.根据权利要求1所述的双环形桁架式可展开天线，其特征在于：所述外圈的相邻上下弦杆(9)与两侧的竖杆(2)连接为并行四边形的对角连接设置有滑动套筒式伸缩杆，该滑动套筒式伸缩杆包括套管外管(7)和套管内管(6)；滑动套筒式伸缩杆内穿设用于控制套管外管(7)和套管内管(6)移动的有驱动绳索(4)，驱动绳索(4)在电机驱动下，实现天线展开。 
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