一种模块化空间抛物柱面折展天线机构制造技术

一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，它涉及一种天线机构，以解决现有展开式抛物柱面天线结构存在型面精度较低、稳定性较差，整体刚度较差、伞状天线结构存在不适用于反射面拉伸成型的结构，可展开桁架天线结构只能单向展开，无法形成抛物柱面的问题，它包括两个同步折展模块架、多个定位折展模块架、若干个折展臂和若干个张紧拉绳；每个折叠臂包括弹性铰链、两个折展臂杆和两个外连接头；每个同步折展模块架包括外支撑板、内支撑板、锁定限位装置和回转连接装置；多个定位折展模块架的两侧分别布置有同步折展模块，同步折展模块架的外支撑板的安装端和内支撑板的安装端通过回转连接装置转动连接。本发明专利技术用于卫星或空间站。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化空间抛物柱面折展天线机构
[0001 ] 本专利技术涉及一种天线机构，具体涉及一种由多个模块组成的用于展开并支撑星载抛物柱面反射面天线的模块化可展开天线机构，属于卫星天线结构
。
技术介绍
随着技术的发展以及应用的推广，在卫星通信、无线广播系统、地球观测、陆地遥感、深空探测和深空通信等领域，星载大型可展开天线已被广泛应用于导航卫星、通信卫星、中继卫星、气象卫星和侦查卫星等方面。为了满足多功能、多波段、大容量、大功率、长寿命等需要，对卫星天线提出了大口径化、高精度、轻质量及高刚性的要求，但由于火箭有效运载空间及运载力的限制，要求天线在发射阶段折叠起来固定在运载工具有效载荷舱内，待航天器进入轨道后，再由地面控制中心指令其在空间轨道按设计要求，逐步完成展开动作，然后锁定并保持为工作状态。因此，卫星天线需做成可折叠式的。传统的抛物柱面反射器天线由金属的抛物面反射表面构成，由支撑构件来支撑，结构整体尺寸与质量较大，不能直接运用于星载卫星天线。采用展开形式的抛物柱面反射器天线多为充气展开式或可展开固体表面式。其中，充气天线采用充气的形式实现结构的展开，可展开固体表面式天线采用形状记忆聚合物材料作为展开驱动，这两种结构虽然具有较小的收纳体积，但存在相同的缺点，即型面精度较低，稳定性较差，整体刚度较差。网状可展开反射面天线结构目前主要有以下两种形式:一种是伞状结构可展开天线，该结构多用于旋转抛物面天线，不适用于反射面拉伸成型的结构，如抛物柱面天线。另一种为可展开桁架结构，该结构利用大量可展开桁架单元，由铰链连接构成支撑骨架，再在支撑骨架上铺设金属网。可展开桁架结构能够单向展开，或者做成环形进行展开。该结构只能提供一个自由度的运动，无法形成抛物柱面。
技术实现思路
本专利技术为解决现有展开式抛物柱面天线结构存在型面精度较低、稳定性较差，整体刚度较差、伞状天线结构存在不适用于反射面拉伸成型的结构，可展开桁架天线结构只能单向展开，无法形成抛物柱面的问题，进而提供一种模块化空间抛物柱面折展天线机构。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是:本专利技术的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构包括两个同步折展模块架、多个定位折展模块架、若干个折展臂和若干个张紧拉绳；每个折叠臂包括弹性铰链、两个折展臂杆和两个外连接头，两个折展臂杆的一端通过弹性铰链连接，两个折展臂杆的另一端各安装有外连接接头；每个定位折展模块架包括外支撑板和内支撑板，外支撑板的安装端和内支撑板的安装端转动连接；每个同步折展模块架包括外支撑板、内支撑板、锁定限位装置和回转连接装置；多个定位折展模块架并列设置，多个定位折展模块架的两侧分别布置有同步折展模块架；同步折展模块架的外支撑板的安装端和内支撑板的安装端通过回转连接装置转动连接，外支撑板和内支撑板展开后通过锁定限位装置锁紧定位；同步折展模块架与其相邻的定位折展模块架的两个外支撑板的安装端之间设置有两个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个外支撑板铰接；同步折展模块架与其相邻的定位折展模块架的两个外支撑板的自由端之间设置有一个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个外支撑板铰接；同步折展模块架与其相邻的定位折展模块架的两个内支撑板的自由端之间设置有张紧拉绳和四个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个内支撑板铰接，张紧拉绳的两端分别与两个内支撑板连接；相邻两个定位折展模块架的两个外支撑板的安装端之间设置有两个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个外支撑板铰接；相邻两个定位折展模块架的两个外支撑板的自由端之间设置有一个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个外支撑板铰接；相邻两个定位折展模块架的两个内支撑板的自由端之间设置有张紧拉绳和四个折展臂，每个折展臂的两个外连接接头与两个外支撑板铰接；张紧拉绳的两端分别与两个内支撑板连接。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术实现了该类机构的模块化拓展，适用于反射面拉伸成型的抛物柱面天线结构，可支撑大尺寸抛物柱面反射面天线，可实现模块化生产，降低制造成本和难度。2、本专利技术设计折叠臂、回转连接装置和锁定限位装置，和折叠臂可作为纵向折展的驱动源，回转连接装置和锁定限位装置可作为横向折展的驱动源。天线机构横向和纵向收拢时收拢体积小、收拢刚度大，相比于同等尺寸的固面抛物柱面天线，收纳体积显著减小，可节省发射火箭上有效载荷空间，显著降低发射成本，发射成本降低了 35% -50%。[0021 ] 3、由于本专利技术的模块化整体结构，可将固定在内外边框上的金属丝网形成的反射面能够达到比较高的精度，相比于同样尺寸的充气天线与可展开固体表面天线，型面精度得到显著提升，型面精度提高了 30% -65%。4、本专利技术展开运动简单、可靠性高，随着模块化拓展以后不需要刻意增加另外的驱动组件，锁定限位装置和回转连接装置使得本专利技术展开控制简单，稳定性好。5、本专利技术所有结构都是由航天常用材料加工制造，材料资源丰富，加工工艺成熟，便于机构的顺利实施。6、本专利技术也满足其他可展开探测天线的基本要求，便于展开技术的推广。【附图说明】图1为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构连接在卫星本体上收拢状态示意图；图2为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构连接在卫星本体上的第一展开状态示意图；图3为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构连接在卫星本体上的第二展开状态示意图；图4为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构连接在卫星本体后横向展开状态示意图；图5为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构连接在卫星本体后纵向展开状态示意图；图6为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构的单个同步折展模块架和单个定位折展模块架的结构示意图，图7为图6的俯视图，图8为图6的D处放大图，图9为图6的G处放大图，图10为图6的F处放大图，图11为图6的H处放大图，图12为图7的E处放大图，图13为本专利技术的折展臂的展开状态示意图，图14为本专利技术的折展臂的折叠状态示意图，图15为回转连接装置的立体结构示意图，图16为回转连接装置的主剖视结构示意图，图17为图16的右视图，图18为图16的K-K向视图，图19为图16的左视图，图20为锁定限位装置的立体结构示意图，图21为锁定限位装置的主剖视结构示意图，图22为图21的俯视不意图，图23为图21的左视不意图，图24为本专利技术的|旲块化空间抛物柱面折展天线机构纵向收拢放大结构示意图，图25为本专利技术的模块化空间抛物柱面折展天线机构纵向展开放大结构示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:结合图1-图25说明，本实施方式的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构包括两个同步折展模块架A、多个定位折展模块架B、若干个折展臂C和若干个张紧拉绳48 ；每个折叠臂C包括弹性铰链Cl、两个折展臂杆26和两个外连接头25，两个折展臂杆26的一端通过弹性铰链Cl连接，两个折展臂杆26的另一端各安装有外连接接头25 ；每个定位折展模块架B包括外支撑板3和内支撑板15，外支撑板3的安装端3_1和内支撑板15的安装端15-1转动连接；每个同步折展模块架A包括外支撑板3、内支撑板15、锁定限位装置7和回转连接装置22 ；多个定位折展模块架B并列设置，多个定位折展模块架B的两侧分别布置有同步折展模块架A ;同步折展模块架A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于，所述天线机构包括两个同步折展模块架(A)、多个定位折展模块架(B)、若干个折展臂(C)和若干个张紧拉绳(48)；每个折叠臂(C)包括弹性铰链(C1)、两个折展臂杆(26)和两个外连接头(25)，两个折展臂杆(26)的一端通过弹性铰链(C1)连接，两个折展臂杆(26)的另一端各安装有一个外连接接头(25)；每个定位折展模块架(B)包括外支撑板(3)和内支撑板(15)，外支撑板(3)的安装端(3‑1)和内支撑板(15)的安装端(15‑1)转动连接；每个同步折展模块架(A)包括外支撑板(3)、内支撑板(15)、锁定限位装置(7)和回转连接装置(22)；多个定位折展模块架(B)并列设置，多个定位折展模块架(B)的两侧分别布置有同步折展模块架(A)；同步折展模块架(A)的外支撑板(3)的安装端(3‑1)和内支撑板(15)的安装端(15‑1)通过回转连接装置(22)转动连接，外支撑板(3)和内支撑板(15)展开后通过锁定限位装置(7)锁紧定位；同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的安装端(3‑1)之间设置有两个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的自由端(3‑2)之间设置有一个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个内支撑板(15)的自由端(15‑2)之间设置有张紧拉绳(48)和四个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个内支撑板(15)铰接，张紧拉绳(48)的两端分别与两个内支撑板(15)连接；相邻两个定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的安装端(3‑1)之间设置有两个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；相邻两个定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的自由端(3‑2)之间设置有一个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；相邻两个定位折展模块架(B)的两个内支撑板(15)的自由端(15‑2)之间设置有张紧拉绳(48)和四个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；张紧拉绳(48)的两端分别与两个内支撑板(15)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于，所述天线机构包括两个同步折展模块架(A)、多个定位折展模块架(B)、若干个折展臂(C)和若干个张紧拉绳(48)； 每个折叠臂(C)包括弹性铰链(Cl)、两个折展臂杆(26)和两个外连接头(25)，两个折展臂杆(26)的一端通过弹性铰链(Cl)连接，两个折展臂杆(26)的另一端各安装有一个外连接接头(25)； 每个定位折展模块架(B)包括外支撑板(3)和内支撑板(15)，外支撑板(3)的安装端(3-1)和内支撑板(15)的安装端(15-1)转动连接；每个同步折展模块架(A)包括外支撑板(3)、内支撑板(15)、锁定限位装置(7)和回转连接装置(22);多个定位折展模块架(B)并列设置，多个定位折展模块架(B)的两侧分别布置有同步折展模块架(A)； 同步折展模块架⑷的外支撑板⑶的安装端(3-1)和内支撑板(15)的安装端(15-1)通过回转连接装置(22)转动连接，外支撑板(3)和内支撑板(15)展开后通过锁定限位装置(7)锁紧定位； 同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的安装端(3-1)之间设置有两个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板⑶铰接； 同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的自由端(3-2)之间设置有一个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板⑶铰接； 同步折展模块架(A)与其相邻的定位折展模块架(B)的两个内支撑板(15)的自由端(15-2)之间设置有张紧拉绳(48)和四个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个内支撑板(15)铰接，张紧拉绳(48)的两端分别与两个内支撑板(15)连接； 相邻两个定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的安装端(3-1)之间设置有两个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接； 相邻两个定位折展模块架(B)的两个外支撑板(3)的自由端(3-2)之间设置有一个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接； 相邻两个定位折展模块架⑶的两个内支撑板(15)的自由端(15-2)之间设置有张紧拉绳(48)和四个折展臂(C)，每个折展臂(C)的两个外连接接头(25)与两个外支撑板(3)铰接；张紧拉绳(48)的两端分别与两个内支撑板(15)连接。2.根据权利要求1所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:所述张紧拉绳48为凯夫拉绳或碳纤维绳。3.根据权利要求1或2所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:所述折展臂杆(26)由碳纤维缠绕制成。4.根据权利要求3所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:所述外支撑板⑶和内支撑板(15)均碳纤维制成。5.根据权利要求1、2或4所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:所述弹簧铰链(Cl)包括夹持臂(28)和两个弹簧片(27)，夹持臂(28)的一端通过一个弹簧片(27)与折展臂杆(26)的一端连接，夹持臂(28)的另一端通过另一个弹簧片(27)与折展臂杆(26)的一端连接。6.根据权利要求5所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:两个弹簧片(27)由弹簧钢、铍青铜或记忆合金制成。7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种模块化空间抛物柱面折展天线机构，其特征在于:每个回转连接装置(22)包括第一铰接座(30)、连接板(31)、盖板(32)、两个扇形齿轮(33)、销轴(35)、第二涡卷弹簧(36)和第二铰接座(37)； 第一铰接座(30)安装在外支撑板(3)的安装端(3-1)，第二铰接座(37)安装在内支撑板(15)的安装端(15-1)，第一铰接座(30)和第二铰接座(37)通过连接板(31)连接为一体，位于第二铰接座(37) —侧的连接板(31)上安装有盖板(32)，其中一个扇形齿轮(33)安装在第一铰接座(30)上，剩余一个扇形齿轮(34)安装在第二铰接座(37)上，销轴(35)穿过连接板(31)和所述其中一个扇形齿轮(33)并固装在第二铰接座(37)上，连接板(31)能绕销轴(35)转动，第二涡卷弹簧(36)的内端固定在销轴(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏伟，刘荣强，邓宗全，史创，
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