一种桁架式同步可展开天线制造技术

本发明专利技术公开了一种桁架式同步可展开天线，由天线索网、同步可展机构和驱动组件组成；同步可展机构按结构类型分为第一同步可展机构、第二同步可展机构和第三同步可展机构。天线索网和驱动组件分别与第一同步可展机构、第二同步可展机构、第三同步可展机构构成三种类型的桁架式同步可展开天线；在驱动组件的作用下，天线索网通过同步可展机构实现空间同步展开，展开完成后，在锁止机构的作用下，天线整体稳定在完全展开状态。桁架式同步可展开天线具有展开口径大、收纳率高、空间同步展开精度高、支撑刚度强的特点。同步可展机构可用于太阳能帆板、开合屋盖结构工程领域，天线还可用于太空或地面作为反射器或汇聚器。

A synchronous deployable truss antenna

The invention discloses a truss type synchronous deployable antenna, which consists of an antenna cable net, a synchronous deployable mechanism and a driving component. The synchronous deployable mechanism can be divided into the first synchronous deployable mechanism, the second synchronous deployable mechanism and the third synchronous deployable mechanism according to the structure type. Three types of synchronous deployable truss antennas are composed of antenna cable net and driving component, respectively, with the first synchronous deployable mechanism, the second synchronous deployable mechanism and the third synchronous deployable mechanism. Under the action of driving component, the space synchronous deployment of antenna cable net is realized by synchronous deployable mechanism. After deployment, the whole antenna is stable in full deployment state under the action of locking mechanism. \u3002 The truss synchronous deployable antenna has the characteristics of large deployable aperture, high receiving rate, high precision of space synchronous deployment and strong support stiffness. Synchronized deployable mechanisms can be used in solar panels, open and close roof structures, and antennas can also be used as reflectors or collectors in space or on the ground.

【技术实现步骤摘要】
一种桁架式同步可展开天线
本专利技术涉及星载天线结构设计领域，具体地说，涉及一种桁架式同步可展开天线。
技术介绍
随着航天科技发展，航天器正朝着日益大型化和复杂化发展，尤其是空间天线、星载雷达、空间电站等对大型可展开结构的需求越来越多，与之相关的技术面临着前所未有的发展机遇与挑战。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，空间可展开结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；大型空间可展开结构成为近年来宇航科学与技术研究领域的热点。大型星载可展开天线的研究也成为卫星有效载荷研制工作中的关键技术，故天线的可展开成为大型星载天线的一个显著特征，可从收纳率、型面精度、展开精度及可靠性、展开及支撑刚度诸多方面来衡量星载天线的综合特性。在各类星载天线中，对桁架式可展开天线的研究一直是一个重点。桁架式可展开天线由于其具有大口径、高收纳率、低面密度的特点，是空间几十米到上百米大口径可展开天线的理想结构形式，已成为目前国际宇航界研究最活跃的天线结构。虽然各国科研人员在桁架天线展开机构方面做了大量研究，但是现有的桁架机构类型较少，并且随着天线口径的增大，天线刚度下降较为严重，且天线在展开过程中不可控，无法实现精确同步自动展开，降低了展开机构的可靠性，容易导致桁架天线展开失败，直接影响卫星的使用寿命和工作性能，已难以满足大型星载天线系统的需要。专利技术专利CN106972280A公开了“一种绳索驱动片弹簧式星载天线环形桁架结构”，该桁架结构的特点是环形桁架之间采用的二杆可展开机构增加了环形桁架与前、后索网面连接节点数量，保证了环形桁架天线索网面的稳定性及精度，片弹簧自身的柔性变形增加了展开过程中的平稳性。然而，该天线结构为单环环形桁架天线，其展开及支撑刚度较小，且展开过程不可控、展开精度及可靠性较低，进而影响到天线反射器的性能。专利技术专利CN104319453A提出了一种“基于无源驱动的双层环形桁架天线机构”，该天线机构的特点是解决了现有的大口径单环环形桁架天线刚度较小，无法达到使用刚度要求以及现有环形桁架天线机构的驱动结构复杂、采用拉索展开容易发生缠绕的问题，但无法实现天线机构的精确同步展开，且展开精度及可靠性较低，难以保证天线机构的每个单元都能顺利展开。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种桁架式同步可展开天线：该天线在驱动组件的作用下，通过同步可展机构实现空间同步展开，具有展开口径大、收纳率高、空间同步展开精度高、展开支撑刚度强的特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括天线索网、同步可展机构和用于动力装置的驱动组件；驱动组件包括第一驱动电机和第二驱动电机，天线索网与同步可展机构连接；所述同步可展机构按结构类型分为三种，分别是第一同步可展机构、第二同步可展机构和第三同步可展机构，天线索网和驱动组件分别与第一同步可展机构、第二同步可展机构、第三同步可展机构组成三种类型的桁架式同步可展开天线，其特征在于所述第一同步可展机构由多个第一同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第一同步可展机构双层组合单元包括二个第一同步可展机构基本单元和多根第一支撑杆，第一同步可展机构双层组合单元关于第一支撑杆的中间圆截面对称；所述第一同步可展机构基本单元由多个第一同步二杆可展单元、多个第一同步三杆可展单元、若干根第一连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构；其中，二个第一同步可展机构基本单元正反相向对称布置，第一同步二杆可展单元与第二同步二杆可展单元之间通过第一支撑杆固连，进而连接二个第一同步可展机构基本单元；所述第一同步二杆可展单元与第一同步三杆可展单元之间通过第一连接杆螺纹连接；所述第一驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步三杆可展单元连接，第二驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步三杆可展单元连接；所述第一同步二杆可展单元包括不完全圆柱齿轮副、第一轴承、同步二杆可展单元节点，第一同步二杆可展单元的接头与第一连接杆螺纹连接，同步二杆可展单元节点的侧端面设有第一限位挡板；第一同步二杆可展单元完全收拢时，两端接头之间的夹角为0°；完全展开时，两端接头之间的夹角为180°；所述第二同步二杆可展单元与第一同步二杆可展单元结构相同；所述第一同步三杆可展单元包括三对第一锥齿轮副、多个第二轴承、三个第一T型转轴及同步三杆可展单元节点；相互啮合的第一锥齿轮副包括两个完全相同的锥齿轮，且其轴交角为60°；相邻的两对第一锥齿轮副之间通过第一T型转轴固连，三对锥齿轮副依轴线中心呈正三角形分布在同一平面内，第一T型转轴的接头与第一连接杆螺纹连接；所述同步三杆可展单元节点包括第一V型板、第一底座、第二上限位挡板、第二下限位挡板，第一V型板为多块结构相同的矩形板两两连接而成，每两块矩形板之间的夹角为120°，矩形板上分别设有轴孔，且轴孔位于同一平面内，轴孔用于安装第二轴承；V型板固定在第一底座上，每两对V型板之间均设有第二上限位挡板和第二下限位挡，用于限定第一T型转轴的转动角度为0～90°，第一同步三杆可展单元在完全展开时，三个第一T型转轴位于同一平面内；所述第二同步三杆可展单元与第一同步三杆可展单元结构相同；所述第二同步可展机构是由多个第二同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第二同步可展机构双层组合单元包括两个第二同步可展机构基本单元和三根第二支撑杆，第二同步可展机构双层组合单元关于第二支撑杆的中间圆截面对称；所述第二同步可展机构基本单元由多个第一同步三杆可展单元、若干根第二连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构，其中，相邻的两个第一同步三杆可展单元正反相向布置，且两两之间通过第二连接杆螺纹连接，实现第二同步可展机构基本单元收拢和展开；两个第二同步可展机构基本单元一正一反相向对称布置，并通过三根第二支撑杆固连，且第二支撑杆固连在第一同步三杆可展单元与第二同步三杆可展单元的第一底座上；所述第一驱动电机与第二同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步三杆可展单元连接，第二驱动电机与第二同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步三杆可展单元连接；第二同步可展机构基本单元在完全展开时，所有第一T型转轴、第二连接杆均位于同一平面内；所述第二同步三杆可展单元与第一同步三杆可展单元结构相同；所述第三同步可展机构由多个第三同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第三同步可展机构双层组合单元包括两个第三同步可展机构基本单元和四根第三支撑杆，第一同步可展机构双层组合单元关于第三支撑杆的中间圆截面对称；所述第三同步可展机构基本单元是由四个第一同步三杆可展单元、三个第一同步六杆可展单元、若干根第三连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构；其中，两个第三同步可展机构基本单元正反相向对称布置，第一同步三杆可展单元与第二同步三杆可展单元之间通过第三支撑杆固连，进而连接两个第三同步可展机构基本单元；所述第一同步三杆可展单元与第一同步六杆可展单元之间通过第三连接杆螺纹连接；所述第一驱动电机与第三同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步六杆可展单元连接，第二驱动电机与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桁架式同步可展开天线，包括天线索网、同步可展机构和用于动力装置的驱动组件；驱动组件包括第一驱动电机和第二驱动电机，天线索网与同步可展机构连接；所述同步可展机构按结构类型分为三种，分别是第一同步可展机构、第二同步可展机构和第三同步可展机构，天线索网和驱动组件分别与第一同步可展机构、第二同步可展机构、第三同步可展机构组成三种类型的桁架式同步可展开天线，其特征在于:所述第一同步可展机构由多个第一同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第一同步可展机构双层组合单元包括二个第一同步可展机构基本单元和多根第一支撑杆，第一同步可展机构双层组合单元关于第一支撑杆的中间圆截面对称；所述第一同步可展机构基本单元由多个第一同步二杆可展单元、多个第一同步三杆可展单元、若干根第一连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构；其中，二个第一同步可展机构基本单元正反相向对称布置，第一同步二杆可展单元与第二同步二杆可展单元之间通过第一支撑杆固连，进而连接二个第一同步可展机构基本单元；所述第一同步二杆可展单元与第一同步三杆可展单元之间通过第一连接杆螺纹连接；所述第一驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步三杆可展单元连接，第二驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步三杆可展单元连接；所述第一同步二杆可展单元包括不完全圆柱齿轮副、第一轴承、同步二杆可展单元节点，第一同步二杆可展单元的接头与第一连接杆螺纹连接，同步二杆可展单元节点的侧端面设有第一限位挡板；第一同步二杆可展单元完全收拢时，两端接头之间的夹角为0°；完全展开时，两端接头之间的夹角为180°；所述第二同步二杆可展单元与第一同步二杆可展单元结构相同；所述第一同步三杆可展单元包括三对第一锥齿轮副、多个第二轴承、三个第一T型转轴及同步三杆可展单元节点；相互啮合的第一锥齿轮副包括两个完全相同的锥齿轮，且其轴交角为60°；相邻的两对第一锥齿轮副之间通过第一T型转轴固连，三对锥齿轮副依轴线中心呈正三角形分布在同一平面内，第一T型转轴的接头与第一连接杆螺纹连接；所述同步三杆可展单元节点包括第一V型板、第一底座、第二上限位挡板、第二下限位挡板，第一V型板为多块结构相同的矩形板两两连接而成，每两块矩形板之间的夹角为120°，矩形板上分别设有轴孔，且轴孔位于同一平面内，轴孔用于安装第二轴承；V型板固定在第一底座上，每两对V型板之间均设有第二上限位挡板和第二下限位挡，用于限定第一T型转轴的转动角度为0～90°，第一同步三杆可展单元在完全展开时，三个第一T型转轴位于同一平面内；所述第二同步三杆可展单元与第一同步三杆可展单元结构相同；所述第二同步可展机构是由多个第二同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第二同步可展机构双层组合单元包括两个第二同步可展机构基本单元和三根第二支撑杆，第二同步可展机构双层组合单元关于第二支撑杆的中间圆截面对称；所述第二同步可展机构基本单元由多个第一同步三杆可展单元、若干根第二连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构，其中，相邻的两个第一同步三杆可展单元正反相向布置，且两两之间通过第二连接杆螺纹连接，实现第二同步可展机构基本单元收拢和展开；两个第二同步可展机构基本单元一正一反相向对称布置，并通过三根第二支撑杆固连，且第二支撑杆固连在第一同步三杆可展单元与第二同步三杆可展单元的第一底座上；所述第一驱动电机与第二同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步三杆可展单元连接，第二驱动电机与第二同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步三杆可展单元连接；第二同步可展机构基本单元在完全展开时，所有第一T型转轴、第二连接杆均位于同一平面内；所述第二同步三杆可展单元与第一同步三杆可展单元结构相同；所述第三同步可展机构由多个第三同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第三同步可展机构双层组合单元包括两个第三同步可展机构基本单元和四根第三支撑杆，第一同步可展机构双层组合单元关于第三支撑杆的中间圆截面对称；所述第三同步可展机构基本单元是由四个第一同步三杆可展单元、三个第一同步六杆可展单元、若干根第三连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构；其中，两个第三同步可展机构基本单元正反相向对称布置，第一同步三杆可展单元与第二同步三杆可展单元之间通过第三支撑杆固连，进而连接两个第三同步可展机构基本单元；所述第一同步三杆可展单元与第一同步六杆可展单元之间通过第三连接杆螺纹连接；所述第一驱动电机与第三同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步六杆可展单元连接，第二驱动电机与第三同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步六杆可展单元连接；所述第一同步六杆可展单元包括多对第二...

【技术特征摘要】
1.一种桁架式同步可展开天线，包括天线索网、同步可展机构和用于动力装置的驱动组件；驱动组件包括第一驱动电机和第二驱动电机，天线索网与同步可展机构连接；所述同步可展机构按结构类型分为三种，分别是第一同步可展机构、第二同步可展机构和第三同步可展机构，天线索网和驱动组件分别与第一同步可展机构、第二同步可展机构、第三同步可展机构组成三种类型的桁架式同步可展开天线，其特征在于:所述第一同步可展机构由多个第一同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第一同步可展机构双层组合单元包括二个第一同步可展机构基本单元和多根第一支撑杆，第一同步可展机构双层组合单元关于第一支撑杆的中间圆截面对称；所述第一同步可展机构基本单元由多个第一同步二杆可展单元、多个第一同步三杆可展单元、若干根第一连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构；其中，二个第一同步可展机构基本单元正反相向对称布置，第一同步二杆可展单元与第二同步二杆可展单元之间通过第一支撑杆固连，进而连接二个第一同步可展机构基本单元；所述第一同步二杆可展单元与第一同步三杆可展单元之间通过第一连接杆螺纹连接；所述第一驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第一同步三杆可展单元连接，第二驱动电机与第一同步可展机构双层组合单元的其中一个第二同步三杆可展单元连接；所述第一同步二杆可展单元包括不完全圆柱齿轮副、第一轴承、同步二杆可展单元节点，第一同步二杆可展单元的接头与第一连接杆螺纹连接，同步二杆可展单元节点的侧端面设有第一限位挡板；第一同步二杆可展单元完全收拢时，两端接头之间的夹角为0°；完全展开时，两端接头之间的夹角为180°；所述第二同步二杆可展单元与第一同步二杆可展单元结构相同；所述第一同步三杆可展单元包括三对第一锥齿轮副、多个第二轴承、三个第一T型转轴及同步三杆可展单元节点；相互啮合的第一锥齿轮副包括两个完全相同的锥齿轮，且其轴交角为60°；相邻的两对第一锥齿轮副之间通过第一T型转轴固连，三对锥齿轮副依轴线中心呈正三角形分布在同一平面内，第一T型转轴的接头与第一连接杆螺纹连接；所述同步三杆可展单元节点包括第一V型板、第一底座、第二上限位挡板、第二下限位挡板，第一V型板为多块结构相同的矩形板两两连接而成，每两块矩形板之间的夹角为120°，矩形板上分别设有轴孔，且轴孔位于同一平面内，轴孔用于安装第二轴承；V型板固定在第一底座上，每两对V型板之间均设有第二上限位挡板和第二下限位挡，用于限定第一T型转轴的转动角度为0～90°，第一同步三杆可展单元在完全展开时，三个第一T型转轴位于同一平面内；所述第二同步三杆可展单元与第一同步三杆可展单元结构相同；所述第二同步可展机构是由多个第二同步可展机构双层组合单元阵列组合而成的三维闭环同步多杆对称可展机构；所述第二同步可展机构双层组合单元包括两个第二同步可展机构基本单元和三根第二支撑杆，第二同步可展机构双层组合单元关于第二支撑杆的中间圆截面对称；所述第二同步可展机构基本单元由多个第一同步三杆可展单元、若干根第二连接杆阵列组合而成的正六边形单元同步多杆对称可展机构，其中，相邻的两个第一同步三杆可展单元正反相向布置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王三民，卢江昇，高举，余澍民，姚亮，司令，朱慧玲，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61