一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其包括若干相同的基本展開單元；其中，基本展開單元包括：第一立桿和第二立桿；上弦桿，其始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的上端，其末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的上端；下弦桿，其始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的下端，其末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的下端；上斜桿和下斜桿，上斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的上端；下斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的下端；上斜桿的末端和下斜桿的末端通過轉(zhuǎn)動副互相連接；上斜桿通過滑塊曲柄機構(gòu)與第一立桿可動連接，滑塊套設(shè)于第一立桿；曲柄的一端通過轉(zhuǎn)動副連接于上斜桿，另一端通過轉(zhuǎn)動副連接于滑塊；第一立桿上套設(shè)有驅(qū)動彈簧，驅(qū)動彈簧一端固定于第一立桿的下端，另一端連接于滑塊。
【專利說明】一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器材與設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，可用于人造衛(wèi)星以及太空探測器的大口徑拋物面天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著人類太空活動的不斷增加，空間可展天線在諸如遠(yuǎn)程通信，地球監(jiān)測以及各種各樣的外太空探索中扮演了非常重要的角色。以反射面介質(zhì)的不同，可以將空間可展天線分為三類，分別是固體表面可展天線，充氣可展天線以及金屬網(wǎng)面可展天線。其中以金屬網(wǎng)面可展天線的應(yīng)用最為廣泛，原因是其具有很高的收藏比和較輕的質(zhì)量。金屬網(wǎng)面可展天線的種類繁多，日本宇宙探索局(JAXA)提出了一種構(gòu)架式空間可展天線(LDR)，它由十個展開模塊構(gòu)成，而每個展開模塊由金屬反射網(wǎng)面、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及包括六個基本展開單元的展開機構(gòu)構(gòu)成。日本的ETS-VIII衛(wèi)星攜帶了兩個LDR于2006年12月18日發(fā)射升空。它們的展開口徑和質(zhì)量分別為13m和170kg。同樣的，美國Astro空間探索公司開發(fā)了一種名為AstroMesh的空間可展天線,至今已經(jīng)有超過15年的歷史。在AstroMesh中，由金屬反射網(wǎng)面、環(huán)形展開機構(gòu)以及連接在環(huán)形展開機構(gòu)上的前后索網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。首例AstroMesh于2000年12月5日發(fā)射升空，它的展開口徑和質(zhì)量分別為12.25m和55kg。LDR和AstiOMesh是目前性能較好而且最為著名的空間可展天線。
[0003]為了在不久的將來實現(xiàn)人造衛(wèi)星與地面之間的高效通信，空間可展天線的展開口徑需要達(dá)到30m以上，原因是移動電話的信號接收能力較弱。一種直接的方法是增加LDR中展開單元的尺寸，但是這樣將導(dǎo)致LDR的質(zhì)量增量很大。同樣的，對AstroMesh的展開機構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展也將使機構(gòu)的一階固有頻率降低非常多。因此，單純依賴對現(xiàn)有天線的擴(kuò)展無法實現(xiàn)天線的大口徑化。
[0004]中國專利申請201110377047.X公開了一種大收縮比的可陣列十桿可展單元機構(gòu)，包括基架桿、驅(qū)動彈簧、兩個滑移桿、四個T形連桿和三個普通連桿，由驅(qū)動彈簧作用于滑移桿上的力進(jìn)行驅(qū)動。該方案的缺點在于:1、桿件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，可靠性低；2、使用兩個滑塊驅(qū)動，展收同步性差，展收過程中易卡死。
[0005]因此，如何提供一種可靠性高、同步性好的空間可展天線展開機構(gòu)成為了業(yè)界需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)架式空間可展天線(LDA)展開機構(gòu)，其具有可靠性高、同步性好、一階固有頻率較AstroMesh高而質(zhì)量較LDR輕的優(yōu)點。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其包括若干相同的基本展開單元；其中，該基本展開單元包括:
[0008]第一立桿和第二立桿，基本展開單元展開時，第一立桿和第二立桿縱向平行設(shè)置；[0009]上弦桿，該上弦桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的上端；上弦桿的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的上端；
[0010]下弦桿，該下弦桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的下端；下弦桿的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的下端；
[0011]上斜桿和下斜桿，上斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿的上端；下斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿的下端；上斜桿的末端和下斜桿的末端通過轉(zhuǎn)動副互相連接;
[0012]上斜桿通過滑塊曲柄機構(gòu)與第一立桿可動連接，滑塊套設(shè)于第一立桿；曲柄的一端通過轉(zhuǎn)動副連接于上斜桿，另一端通過轉(zhuǎn)動副連接于滑塊；第一立桿上套設(shè)有驅(qū)動彈簧，驅(qū)動彈簧一端固定于第一立桿的下端，另一端連接于滑塊。
[0013]本發(fā)明中，LDA展開機構(gòu)由LDR展開機構(gòu)中的基本展開單元構(gòu)成，但是構(gòu)成方式卻不相同。LDR展開機構(gòu)的每個展開模塊由六個展開單元構(gòu)成，為放射線型布置。但是LDA展開機構(gòu)的展開單元則為環(huán)形狀布置，即先由基本展開單元通過共用第一立桿(中心桿)、滑塊和驅(qū)動彈簧連接成二模塊展開單元和三模塊展開單元。其中，二模塊展開單元中包含兩個基本展開單元，它們的夾角為120度；三模塊展開單元中包含三個基本展開單元，它們之間的夾角互為120度。然后再由二模塊展開單元和三模塊展開單元通過共用第二立桿相互連接成包含若干個基本展開模塊的展開機構(gòu)。
[0014]因此，與同樣展開口徑的LDR展開機構(gòu)相比，LDA展開機構(gòu)減少了基本展開單元的數(shù)量，即減小了展開機構(gòu)的質(zhì)量。此外，隨著展開模塊(二模塊展開單元和/或三模塊展開單元)數(shù)量的增加，LDA展開機構(gòu)與LDR展開機構(gòu)相比，質(zhì)量的減小量增大，而一階固有頻率的減小量越小。
[0015]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】，構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)包括多個展開模塊，展開模塊包括二模塊展開單元和/或三模塊展開單元；二模塊展開單元包括兩個基本展開單元，兩個基本展開單元共用第一立桿，兩個基本展開單元之間的夾角為120° ;三模塊展開單元包括三個基本展開單元，三個基本展開單元共用第一立桿，三個基本展開單元之間的夾角為120°。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】，多個展開模塊通過共用第二立桿相互連接成包含若干個展開模塊的展開機構(gòu)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】，基本展開單元的第一立桿、第二立桿、上弦桿和下弦桿的長度相同。
[0018]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】，基本展開單元的展開狀態(tài)為:滑塊位于第一立桿的中部，第一立桿與第二立桿平行，上弦桿與下弦桿平行。
[0019]根據(jù)本發(fā)明另一【具體實施方式】，基本展開單元的收縮狀態(tài)為:滑塊位于第一立桿的上端，上斜桿和下斜桿拉直，上弦桿和第二立桿拉直，第一立桿和下弦桿拉直，基本展開單元收攏為一捆。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的展開機構(gòu)由基本展開單元環(huán)形狀布置構(gòu)成，驅(qū)動方式簡單且可控，能夠完全展開和收攏，展開機構(gòu)中各個展開單元能夠同步展開和收攏。它與類似的展開機構(gòu)相比，質(zhì)量小而一階固有頻率不低。因此，它適用于展開口徑達(dá)到30m的空間可展天線展開機構(gòu)。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基本展開單元所使用的桿件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；僅僅使用一個滑塊驅(qū)動，展收同步性好，展收過程中不易卡死。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為實施例1中，基本展開單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]本實施例的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)包括若干相同的基本展開單元；如圖1所示，該基本展開單元包括:
[0024]第一立桿101和第二立桿102，基本展開單元展開時，第一立桿101和第二立桿102縱向平行設(shè)置；
[0025]上弦桿201，該上弦桿201的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿101的上端；上弦桿201的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿102的上端；
[0026]下弦桿202，該下弦桿202的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿101的下端；下弦桿202的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿102的下端；
[0027]上斜桿301和下斜桿302，上斜桿301的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第一立桿101的上端；下斜桿302的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于第二立桿102的下端；上斜桿301的末端和下斜桿302的末端通過轉(zhuǎn)動副互相連接；
[0028]上斜桿301通過滑塊曲柄機構(gòu)4與第一立桿101可動連接，滑塊401套設(shè)于第一立桿101 ；曲柄402的一端通過轉(zhuǎn)動副連接于上斜桿301，另一端通過轉(zhuǎn)動副連接于滑塊401 ；第一立桿101上套設(shè)有驅(qū)動彈簧5,驅(qū)動彈簧5 —端固定于第一立桿101的下端,另一端連接于滑塊401。
[0029]本實施例的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)包括多個展開模塊，展開模塊包括二模塊展開單元和三模塊展開單元；二模塊展開單元包括兩個基本展開單元，兩個基本展開單元共用第一立桿，兩個基本展開單元之間的夾角為120° ;三模塊展開單元包括三個基本展開單元，三個基本展開單元共用第一立桿，三個基本展開單元之間的夾角為120°。
[0030]本實施例中，多個展開模塊通過共用第二立桿相互連接成包含若干個展開模塊的展開機構(gòu)。
[0031]實施例2
[0032]本實施例與實施例1的區(qū)別在于:基本展開單元的第一立桿、第二立桿、上弦桿和下弦桿的長度相同。
[0033]雖然本發(fā)明以較佳實施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明實施的范圍。任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改進(jìn)，即凡是依照本發(fā)明所做的同等改進(jìn)，應(yīng)為本發(fā)明的范圍所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其包括若干相同的基本展開單元；其中，所述基本展開單元包括: 第一立桿和第二立桿，所述基本展開單元展開時，所述第一立桿和所述第二立桿縱向平行設(shè)置； 上弦桿，所述上弦桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第一立桿的上端；所述上弦桿的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第二立桿的上端； 下弦桿，所述下弦桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第一立桿的下端；所述下弦桿的末端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第二立桿的下端； 上斜桿和下斜桿，所述上斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第一立桿的上端；所述下斜桿的始端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述第二立桿的下端；所述上斜桿的末端和所述下斜桿的末端通過轉(zhuǎn)動副互相連接； 所述上斜桿通過滑塊曲柄機構(gòu)與所述第一立桿可動連接，所述滑塊套設(shè)于所述第一立桿；所述曲柄的一端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述上斜桿，另一端通過轉(zhuǎn)動副連接于所述滑塊；所述第一立桿上套設(shè)有驅(qū)動彈簧，所述驅(qū)動彈簧一端固定于所述第一立桿的下端，另一端連接于所述滑塊。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其中，所述構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)包括多個展開模塊，所述展開模塊包括二模塊展開單元和/或三模塊展開單元；所述二模塊展開單元包括兩個基本展開單元，所述兩個基本展開單元共用第一立桿，所述兩個基本展開單元之間的夾角為120° ;所述三模塊展開單元包括三個基本展開單元，所述三個基本展開單元共用第一立桿，所述三個基本展開單元之間的夾角為120°。
3.如權(quán)利要求2所述的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其中，所述多個展開模塊通過共用第二立桿相互連接成包含若干個展開模塊的展開機構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其中，所述基本展開單元的第一立桿、第二立桿、上弦桿和下弦桿的長度相同。
5.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其中，所述基本展開單元的展開狀態(tài)為:滑塊位于所述第一立桿的中部，所述第一立桿與所述第二立桿平行，所述上弦桿與所述下弦桿平行。
6.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)架式空間可展天線展開機構(gòu)，其中，所述基本展開單元的收縮狀態(tài)為:所述滑塊位于所述第一立桿的上端，所述上斜桿和下斜桿拉直，所述上弦桿和所述第二立桿拉直，所述第一立桿和所述下弦桿拉直，所述基本展開單元收攏為一捆。
【文檔編號】H01Q1/12GK103825098SQ201410055151
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】李兵, 楚爭榮, 黃海林, 鄧宗全 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院