一种索杆张拉式环形可展开天线机构制造技术

一种索杆张拉式环形可展开天线机构，它涉及一种可展开天线机构，以解决现有的环环形桁架机构随天线口径的增大而刚度下降，无法达到使用刚度要求及现有的环形桁架天线存在驱动机构复杂，机构重量大、展开可靠性较低的问题。它包括多个索杆张拉式可展开单元模块；每个索杆张拉式可展开单元模块包括连接在一起的第一可展开单元模块和第二可展开单元模块，多个第一可展开单元模块和多个第二可展开单元模块相间布置并连接在一起展开后为一个索杆张拉式环形桁架。本发明专利技术可靠性好，结构紧凑，重量轻，驱动简单，完全展开后刚度高，满足空间大口径天线的使用要求，本发明专利技术用于通讯卫星、空间站和空间探测器上。

A Cable-strut Tension Annular Deployable Antenna Mechanism

A cable-strut tensioned annular deployable antenna mechanism involves a deployable antenna mechanism to solve the problem that the rigidity of the existing annular truss mechanism decreases with the increase of antenna aperture, and can not meet the requirement of using rigidity. The existing annular truss antenna has complex driving mechanism, large mechanism weight and low deployment reliability. It consists of several cable-strut stretchable deployable unit modules, and each cable-strut stretchable deployable unit module includes the first deployable unit module and the second deployable unit module connected together. The first deployable unit module and the second deployable unit module are arranged and connected together to form a cable-strut stretching ring truss. The invention has good reliability, compact structure, light weight, simple driving, high stiffness after full deployment, and meets the use requirements of large aperture space antenna. The invention is applied to communication satellites, space stations and space detectors.

【技术实现步骤摘要】
一种索杆张拉式环形可展开天线机构
本专利技术涉及一种可展开天线机构，具体涉及一种索杆张拉式环形可展开天线机构，属于航天器材与设备

技术介绍
随着空间通信、对地观测、深空探测、载人航天等事业的迅猛发展，对大尺度、轻量化、高几何稳定性的宇航空间机构的需求变得非常迫切，但受火箭整流罩容积的限制，需要设计具有大折展比的空间折展式机构，在运输和发射阶段处于折叠状态，而在航天器入轨后展开成工作状态。空间折展机构的设计和相关研究是未来航天事业发展的关键基础性问题之一。随着宇航空间研究计划的逐步发展和空间系统的复杂化程度升级，空间折展机构已从过去简单单一的形式向复杂、多自由度、模块化方向发展，大型空间折展机构成为近年来宇航科学与技术研究领域的热点。大型可展开卫星天线的研究成为了卫星研制工作中的关键技术，对天线的口径要求越来越高，但对单环环形桁架机构，随着天线口径的增大，天线刚度下降，达不到实际的使用要求刚度。而如何提高天线整体刚度，还没有很好的解决方案。现有的环形桁架可展开天线大多采用电机拉动驱动绳索从而实现整个机构的展开，电机驱动虽然可以有效的控制展开速度，减少机构展开过程中的冲击振动，但复杂的驱动机构不但增加了结构的重量，也降低了结构的可靠性，容易引起环形桁架可展开天线展开失败，导致空间探测任务无法实现，从而造成巨大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术不足，提供一种索杆张拉式环形可展开天线机构，该机构可靠性好，结构紧凑，克服了现有单环环形桁架机构随天线口径的增大而刚度下降的问题。本专利技术的技术方案是：一种索杆张拉式环形可展开天线机构包括多个索杆张拉式可展开单元模块；每个索杆张拉式可展开单元模块包括连接在一起的第一可展开单元模块和第二可展开单元模块，多个第一可展开单元模块和多个第二可展开单元模块相间布置并连接在一起展开后为一个索杆张拉式环形桁架。进一步地，第一可展开单元模块包括拉索组件、第一上弦杆、第一上对角弦杆、第一下对角弦杆、第一上对角支杆、第一下对角支杆、支撑竖杆、第一下弦杆、斜支杆、铰链接头、弦杆铰链接头、对角支杆旋转铰链接头、扭簧、滑块和曲柄；所述拉索组件包括周边拉索、上对角拉索、下对角拉索、周边对角拉索和斜拉索；第一上弦杆和第一下弦杆的两端分别布置有一个弦杆铰链接头，第一上弦杆和第一下弦杆分别与弦杆铰链接头铰接，上下对应布置的两个弦杆铰链接头之间设置与二者铰接的支撑竖杆，第一可展开单元模块处于展开状态时，第一上弦杆、第一下弦杆及两个支撑竖杆构成在第一竖直平面内转动的四边形连杆机构；第一上对角弦杆一端与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头中的一个弦杆铰链接头铰接，第一下对角弦杆的一端与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头中的另一个弦杆铰链接头铰接，第一上对角弦杆另一端与第一下对角弦杆另一端铰接；第一上对角弦杆另一端与第一下对角弦杆另一端可在所述第一竖直平面内旋转，另一组对角设置的两个弦杆铰链接头上连接有可在所述第一竖直平面内旋转的对角支杆旋转铰链接头，第一上对角支杆的一端和第一下对角支杆的一端分别固接有一个铰链接头，铰链接头与对角支杆旋转铰链接头铰接，铰链接头与对角支杆旋转铰链接头的铰接轴与对角支杆旋转铰链接头与弦杆铰链接头的铰接轴垂直，第一上对角支杆另一端连接第一上对角支杆铰链接头，第一下对角支杆另一端连接第一下对角支杆铰链接头，第一上对角支杆铰链接头与第一下对角支杆铰链接头铰接且二者的铰接轴与第一上对角支杆或第一下对角支杆垂直；每根支撑竖杆上滑动设置有滑块，滑块与第一上弦杆之间布置有与二者铰接的曲柄，滑块邻近第一上弦杆设置；每个弦杆铰链接头上布置一个斜支杆，斜支杆通过铰链接头与弦杆铰链接头铰接，铰链接头与对角支杆旋转铰链接头铰接的铰接轴以及弦杆铰链接头与斜支杆的铰链接头铰接的铰接轴上分别安装有扭簧；每根支撑竖杆上对应布置一对斜支杆，相邻两对斜支杆旋向相反，其中一个支撑竖杆对应布置的两个弦杆铰链接头与第二可展开单元模块铰接，相邻两个斜支杆之间连接有周边拉索；由周边拉索、第一上弦杆及两个斜支杆构成的四边形内布置有两根上对角拉索，上对角拉索两端分别与斜支杆端部和第一上弦杆端部固接，周边拉索、下弦杆及两根斜支杆构成的四边形内布置有两根下对角拉索，下对角拉索两端分别与斜支杆端部和第一下弦杆端部固接；四根周边拉索围成的四边形内布置有四根周边对角拉索，上部的两根周边对角拉索一端与斜支杆固接，上部的两根周边对角拉索另一端与第一上对角支杆铰链接头固接，下部的两根周边对角拉索一端与斜支杆固接，下部的两根周边对角拉索另一端与第一下对角支杆铰链接头固接；两根斜拉索布置在第一上对角支杆铰链接头两侧，两根斜拉索一端与第一上对角支杆铰链接头固接，两根斜拉索另一端分别与第一上弦杆和第一下弦杆固接。更进一步地，第一可展开单元模块处于折叠状态时，第一上对角弦杆和第一下对角弦杆向下折叠，第一上对角支杆和第一下对角支杆展开后成一条直线。进一步地，第二可展开单元模块包括拉索组件、第二上弦杆、第二上对角弦杆、第二下对角弦杆、第二上对角支杆、第二下对角支杆、第二下弦杆、铰链接头、对角支杆旋转铰链接头、第二上对角支杆铰链接头、第二下对角支杆铰链接头和扭簧；所述拉索组件包括周边拉索、上对角拉索、下对角拉索、周边对角拉索和斜拉索；第二上弦杆和第二下弦杆的两端分别与相邻的第一可展开单元模块中的弦杆铰链接头铰接，第一可展开单元模块和第二可展开单元模块处于展开状态时，第二上弦杆、第二下弦杆及与相邻设置的第一可展开单元模块中的两个支撑竖杆一起构成在第二竖直平面内转动的四边形连杆机构；此时，第二上对角弦杆和第二下对角弦杆一端分别与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头铰接，且第一上对角弦杆和第二上对角弦杆相对支撑竖杆镜像布置，第一下对角弦杆和第二下对角弦杆相对支撑竖杆镜像布置，第二上对角弦杆和第二下对角弦杆可在所述第二竖直平面内旋转；另一组对角设置的两个弦杆铰链接头上连接有可在所述第二竖直平面内旋转的对角支杆旋转铰链接头，第二上对角支杆的一端和第二下对角支杆的一端分别固接有一个铰链接头，铰链接头与对角支杆旋转铰链接头铰接，铰链接头和对角支杆旋转铰链接头铰接的铰接轴与对角支杆旋转铰链接头和弦杆铰链接头铰接的铰接轴垂直，第二上对角支杆的另一端连接第二上对角支杆铰链接头，第二下对角支杆的另一端连接第二下对角支杆铰链接头，第二上对角支杆铰链接头与第二下对角支杆铰链接头铰接且二者的铰接轴与第二上对角支杆或第二下对角支杆垂直，滑块与第二上弦杆之间布置有与二者铰接的曲柄，铰链接头与对角支杆旋转铰链接头铰接的铰接轴上以及弦杆铰链接头与斜支杆上的铰链接头铰接的铰接轴上分别安装有扭簧；多个第一可展开单元模块和多个第二可展开单元模块连接在一起构成的索杆张拉式环形桁架中每根支撑竖杆上对应布置有一对斜支杆，相邻两对斜支杆旋向相反；由周边拉索、第二上弦杆及两个斜支杆构成的四边形内布置有两根上对角拉索，上对角拉索两端分别与斜支杆的端部和第二上弦杆的端部固接，周边拉索、第二下弦杆及两根斜支杆构成的四边形内布置有两根下对角拉索，下对角拉索两端分别与斜支杆端部和第二下弦杆的端部固接；第二可展开单元模块中四根周边拉索围成的四边形内布置有四根周边对角拉索，上部的两根周边对角拉索一端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种索杆张拉式环形可展开天线机构，其特征在于，所述天线机构包括多个索杆张拉式可展开单元模块(A)；每个索杆张拉式可展开单元模块(A)包括连接在一起的第一可展开单元模块(A1)和第二可展开单元模块(A2)，多个第一可展开单元模块(A1)和多个第二课展开单元模块(A2)相间布置并连接在一起展开后为一个索杆张拉式环形桁架。

【技术特征摘要】
1.一种索杆张拉式环形可展开天线机构，其特征在于，所述天线机构包括多个索杆张拉式可展开单元模块(A)；每个索杆张拉式可展开单元模块(A)包括连接在一起的第一可展开单元模块(A1)和第二可展开单元模块(A2)，多个第一可展开单元模块(A1)和多个第二课展开单元模块(A2)相间布置并连接在一起展开后为一个索杆张拉式环形桁架。2.根据权利要求1所述的一种索杆张拉式环形可展开天线机构，其特征在于：所述第一可展开单元模块(A1)包括拉索组件(1)、第一上弦杆(3)、第一上对角弦杆(4)、第一下对角弦杆(5)、第一上对角支杆(6)、第一下对角支杆(7)、支撑竖杆(8)、第一下弦杆(26)、斜支杆(9)、铰链接头(10)、弦杆铰链接头(11)、对角支杆旋转铰链接头(13)、扭簧(16)、滑块(17)和曲柄(18)；所述拉索组件(1)包括周边拉索(28)、上对角拉索(32)、下对角拉索(33)、周边对角拉索(34)和斜拉索(35)；第一上弦杆(3)和第一下弦杆(26)的两端分别布置有一个弦杆铰链接头(11)，第一上弦杆(3)和第一下弦杆(26)分别与弦杆铰链接头(11)铰接，上下对应布置的两个弦杆铰链接头(11)之间设置与二者铰接的支撑竖杆(8)，第一可展开单元模块(A1)处于展开状态时，第一上弦杆(3)、第一下弦杆(26)及两个支撑竖杆(8)构成在第一竖直平面内转动的四边形连杆机构；第一上对角弦杆(4)一端与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头(11)中的一个弦杆铰链接头(11)铰接，第一下对角弦杆(5)的一端与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头(11)中的另一个弦杆铰链接头(11)铰接，第一上对角弦杆(4)另一端与第一下对角弦杆(5)另一端铰接；第一上对角弦杆(4)另一端与第一下对角弦杆(5)另一端可在所述第一竖直平面内旋转，另一组对角设置的两个弦杆铰链接头(11)上连接有可在所述第一竖直平面内旋转的对角支杆旋转铰链接头(13)，第一上对角支杆(6)的一端和第一下对角支杆(7)的一端分别固接有一个铰链接头(10)，铰链接头(10)与对角支杆旋转铰链接头(13)铰接，铰链接头(10)与对角支杆旋转铰链接头(13)的铰接轴与对角支杆旋转铰链接头(13)与弦杆铰链接头(11)的铰接轴垂直，第一上对角支杆(6)另一端连接第一上对角支杆铰链接头(14)，第一下对角支杆(7)另一端连接第一下对角支杆铰链接头(15)，第一上对角支杆铰链接头(14)与第一下对角支杆铰链接头(15)铰接且二者的铰接轴与第一上对角支杆(6)或第一下对角支杆(7)垂直；每根支撑竖杆(8)上滑动设置有滑块(17)，滑块(17)与第一上弦杆(3)之间布置有与二者铰接的曲柄(18)，滑块(17)邻近第一上弦杆(3)设置；每个弦杆铰链接头(11)上布置一个斜支杆(9)，斜支杆(9)通过铰链接头(10)与弦杆铰链接头(11)铰接，铰链接头(10)与对角支杆旋转铰链接头(13)铰接的铰接轴以及弦杆铰链接头(11)与斜支杆(9)的铰链接头(10)铰接的铰接轴上分别安装有扭簧(16)；每根支撑竖杆(8)上对应布置一对斜支杆(9)，相邻两对斜支杆(9)旋向相反，其中一个支撑竖杆(8)对应布置的两个弦杆铰链接头(11)与第二可展开单元模块(A2)铰接，相邻两个斜支杆(9)之间连接有周边拉索(28)；由周边拉索(28)、第一上弦杆(3)及两根斜支杆(9)构成的四边形内布置有两根上对角拉索(32)，上对角拉索(32)两端分别与斜支杆(9)端部和第一上弦杆(3)端部固接，由周边拉索(28)、第一下弦杆(26)及两根斜支杆(9)构成的四边形内布置有两根下对角拉索(33)，下对角拉索(33)两端分别与斜支杆(9)端部和第一下弦杆(26)端部固接；四根周边拉索(28)围成的四边形内布置有四根周边对角拉索(34)，上部的两根周边对角拉索(34)一端与斜支杆(9)固接，上部的两根周边对角拉索(34)另一端与第一上对角支杆铰链接头(14)固接，下部的两根周边对角拉索(34)一端与斜支杆(9)固接，下部的两根周边对角拉索(34)另一端与第一下对角支杆铰链接头(15)固接；两根斜拉索(35)布置在第一上对角支杆铰链接头(14)两侧，两根斜拉索(35)一端与第一上对角支杆铰链接头(14)固接，两根斜拉索(35)另一端分别与第一上弦杆(3)和第一下弦杆(26)固接。3.根据权利要求2所述一种索杆张拉式环形可展开天线机构，其特征在于：所述第一可展开单元模块(A1)处于折叠状态时，第一上对角弦杆(4)和第一下对角弦杆(5)向下折叠，第一上对角支杆(6)和第一下对角支杆(7)展开后成一条直线。4.根据权利要求2所述一种索杆张拉式环形可展开天线机构，其特征在于：所述第二可展开单元模块(A2)包括拉索组件(1)、第二上弦杆(43)、第二上对角弦杆(21)、第二下对角弦杆(22)、第二上对角支杆(23)、第二下对角支杆(24)、第二下弦杆(46)、铰链接头(10)、对角支杆旋转铰链接头(13)、第二上对角支杆铰链接头(36)、第二下对角支杆铰链接头(37)和扭簧(16)；所述拉索组件(1)包括周边拉索(28)、上对角拉索(32)、下对角拉索(33)、周边对角拉索(34)和斜拉索(35)；第二上弦杆(43)和第二下弦杆(46)的两端分别与相邻的第一可展开单元模块(A1)中的弦杆铰链接头(11)铰接；第一可展开单元模块(A1)和第二可展开单元模块(A2)处于展开状态时，第二上弦杆(43)、第二下弦杆(36)及与相邻设置的第一可展开单元模块(A1)中的两个支撑竖杆(8)一起构成在第二竖直平面内转动的四边形连杆机构；此时，第二上对角弦杆(21)和第二下对角弦杆(22)一端分别与其中一组对角设置的两个弦杆铰链接头(11)铰接，且第一上对角弦杆(4)和第二上对角弦杆(21)相对支撑竖杆(8)镜像布置，第一下对角弦杆(5)和第二下对角弦杆(22)相对支撑竖杆(8)镜像布置，第二上对角弦杆(21)和第二下对角弦杆(22)可在所述第二竖直平面内旋转；另一组对角设置的两个弦杆铰链接头(11)上连接有可在所述第二竖直平面内旋转的对角支杆旋转铰链接头(13)，第二上对角支杆(23)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣强，史创，张月，郭宏伟，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23