一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置及其收拢展开方法制造方法及图纸

一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，包括收拢解锁装置(1)、底部馈电杆铰链(2)、中间折叠铰链(3)、顶部馈电杆铰链(4)、顶部非馈电杆铰链(5)、底部非馈电杆铰链(7)、根部展开铰链(8)。卫星发射前，通过收拢解锁装置(1)将偶极子天线阵(6)收拢在卫星本体(9)上。卫星入轨后，收拢解锁装置(1)解除约束，各铰链同时作用展开，展开到位后，通过根部展开铰链(8)及中间折叠铰链(3)的到位锁定功能，锁定偶极子天线阵(6)的主体，同时通过底部馈电杆铰链(2)、顶部馈电杆铰链(4)、底部非馈电杆铰链(7)及顶部非馈电杆铰链(5)的保持力矩，使得偶极子天线阵(6)在最终的展开位置保持稳定状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械领域，涉及一种星载天线阵的收拢展开方法。
技术介绍
目前，多种航天任务需要采用偶极子天线阵或者振子天线，并且在天线工作时需要具备一定的形态以保证电性能设计要求，如舰船定位用的AIS卫星，卫星需携带约8套甚至更多套偶极子天线组阵以实现任务功能。偶极子天线的工作形态往往占据较大的空间，并且发射时难以满足力学要求。因此需要针对此类天线设计收拢/展开方式，即天线在运输发射时收拢至卫星本体上，到达预定工作轨道后，收拢装置可靠解锁，天线进行空间展开，并保持工作状态。当前卫星较少使用偶极子天线阵，偶有使用的卫星往往具有较大的体积并且天线阵不需要占据较大面积，因此没有较为严格的收拢要求，星载偶极子天线往往不需要收拢展开或者天线阵整体展开即可。还有就是部分卫星携带较长的振子天线，但是由于天线较为简单，不需要组成复杂天线阵完成所要求任务，以此往往采用套筒式展开或者弹性自回弹展开，而这些展开方式不适合复杂偶极子天线阵的展开。综上所述，当前没有较为合适的小型卫星所携带的复杂星载偶极子天线阵收拢展开方法研究。因此需要根据实际情况设计天线阵可靠的收拢展开方式，从而满足小型卫星星载偶极子天线阵及振子的可靠收拢/展开需求，并且具备将天线阵展开至足够面积的能力。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载偶极子天线阵的收拢展开方法，可以使得具有较大展开面积的复杂偶极子天线阵较为可靠的收拢至较小的收拢体积内，并通过收拢释放装置将其可靠解锁，解锁后利用无源自驱动铰链展开至工作形态，并可以较好保持所要求的形态。本专利技术的技术解决方案是：一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，其特征在于包括：收拢解锁装置、底部馈电杆铰链、中间折叠铰链、顶部馈电杆铰链、顶部非馈电杆铰链、底部非馈电杆铰链、根部展开铰链，所述的收拢解锁装置在解锁前将偶极子天线阵收拢在卫星本体上，并通过火工品解除对偶极子天线阵的约束；所述的偶极子天线阵包括根部固定杆、底部左振子、底部右振子、底部馈电杆、底部非馈电杆、顶部馈电杆、顶部非馈电杆、顶部左振子、顶部右振子；根部展开铰链将阵根部固定杆与卫星本体底部棱角相连，提供90°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；中间折叠铰链连接底部非馈电杆与顶部非馈电杆，提供180°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；底部馈电杆铰链连接底部左振子与底部馈电杆，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；底部非馈电杆铰链连接底部右振子与底部非馈电杆，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部馈电杆铰链连接顶部左振子与顶部馈电杆，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部非馈电杆铰链连接顶部右振子与顶部非馈电杆，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态。所述的收拢解锁装置包括火工品、紧固螺栓、锁紧固定座、三个金属片、三个弹簧、四个连接轴以及底座；所述的底座和锁紧固定座分别固定在卫星本体上，四个连接轴将底座、三个金属片以及紧固螺栓的一端顺序连接成链式结构，其中底座与三个金属片之间相连的连接轴上还分别安装有弹簧，紧固螺栓的另一端通过火工品与锁紧固定座固定连接。所述的底部馈电杆铰链、中间折叠铰链、顶部馈电杆铰链、顶部非馈电杆铰链、底部非馈电杆铰链或者根部展开铰链的展开力矩不小于0.18Nm。一种星载偶极子天线阵的收拢展开方法，包括：(A)通过将根部展开铰链将阵根部固定杆与卫星本体底部棱角相连；通过中间折叠铰链连接底部非馈电杆与顶部非馈电杆；通过底部馈电杆铰链连接底部左振子与底部馈电杆；通过底部非馈电杆铰链连接底部右振子与底部非馈电杆；通过顶部馈电杆铰链连接顶部左振子与顶部馈电杆；通过顶部非馈电杆铰链连接顶部右振子与顶部非馈电杆；(B)控制底部馈电杆铰链、中间折叠铰链、顶部馈电杆铰链、顶部非馈电杆铰链、底部非馈电杆铰链和根部展开铰链全部处于非展开状态，由此使得由包括根部固定杆、底部左振子、底部右振子、底部馈电杆、底部非馈电杆、顶部馈电杆、顶部非馈电杆、顶部左振子、顶部右振子的偶极子天线阵收拢在卫星本体侧面，并通过卫星本体上的收拢解锁装置进行固定；(C)将处于收拢状态的偶极子天线阵与卫星本体一起发射入轨，入轨后，收拢解锁装置的火工品起爆，收拢释放装置解除对偶极子天线阵的约束；(D)底部馈电杆铰链、中间折叠铰链、顶部馈电杆铰链、顶部非馈电杆铰链、底部非馈电杆铰链、根部展开铰链同时作用展开；其中根部展开铰链将根部固定杆与卫星底部展开90°；中间折叠铰链将底部非馈电杆与顶部非馈电杆展开180°；底部馈电杆铰链将连接底部左振子与底部馈电杆展开90°；顶部馈电杆铰链将顶部左振子与顶部馈电杆展开90°；顶部非馈电杆铰链将顶部右振子与顶部非馈电杆展开90°；底部非馈电杆铰链将底部右振子与底部非馈电杆展开90°；(E)展开到位后，通过根部展开铰链及中间折叠铰链的到位锁定功能，锁定偶极子天线阵的主体，同时通过底部馈电杆铰链、顶部馈电杆铰链、底部非馈电杆铰链及顶部非馈电杆铰链的保持力矩，使得偶极子天线阵在最终的展开位置保持稳定状态。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术方法通过设计不同展开角度的铰链，并将其合理利用于偶极子天线的馈电杆、非馈电杆以及振子连接处，可以在不增大卫星包络尺寸的前提下，使得卫星携带较大工作面积的复杂偶极子天线阵，避免了天线阵整体展开需要占据较大的收拢空间问题，并且具有较高的展开/收拢比；(2)本专利技术方法基于可靠性思想，取消了复杂的展开控速机构、展开过程控制机构及外接动力源。通过运动学分析其展开运动空间，从原理上避免了展开过程中各杆件的干涉问题；(3)本方法同时设计了可靠展开的收拢释放装置，采用自回弹表链式包带将收拢后的天线阵紧固在卫星本体上，通过采用自驱动弹簧铰链来提供动力，在展开时确保包带回弹较小，减小了对天线杆件的影响；(4)本方法权衡展开机构的可靠性及复杂性的问题，在部分关键铰链设计了到位锁定机构，在其它部分设计较大的保持力矩，综合作用可以将展开后天线阵保持所需的工作形态；(5)采用本专利技术方法，可以根据实际要求在卫星上布置其它工作形态的展开偶极子天线阵，满足多种任务需求。附图说明图1为本专利技术偶极子天线阵展开后各铰链安装位置立体图；图2为本专利技术偶极子天线阵中各铰链结构图一；图3为本专利技术偶极子天线阵中各铰链结构图二；图4为本专利技术收拢释放机构释放中间过程示意图；图5为本专利技术根部展开铰链示意图；图6为本专利技术底部非馈电杆铰链示意图；图7为本专利技术底部馈电杆铰链、顶部馈电杆铰链及顶部非馈电杆铰链示意图；图8为本专利技术中间折叠铰链示意图；图9为本专利技术天线阵收拢状态示意图；图10为本专利技术天线阵展开过程中间示意图。图中各部件分别为：收拢解锁装置1、底部馈电杆铰链2、中间折叠铰链3、顶部馈电杆铰链4、顶部非馈电杆铰链5、偶极子天线阵6、底部非馈电杆铰链7、根部展开铰链8、卫星本体9、火工品11、紧固螺栓12、金属片13，14，15、底座16、锁紧固定座17、弹簧18，19，20、连接轴21，22，23，24、底部左振子31、底部馈电杆32、顶部馈电杆33、顶部左振子34、顶部右振子35、顶部非馈电杆36、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，其特征在于包括：收拢解锁装置(1)、底部馈电杆铰链(2)、中间折叠铰链(3)、顶部馈电杆铰链(4)、顶部非馈电杆铰链(5)、底部非馈电杆铰链(7)、根部展开铰链(8)，所述的收拢解锁装置(1)在解锁前将偶极子天线阵(6)收拢在卫星本体(9)上，并通过火工品(11)解除对偶极子天线阵(6)的约束；所述的偶极子天线阵(6)包括根部固定杆(39)、底部左振子(31)、底部右振子(38)、底部馈电杆(32)、底部非馈电杆(37)、顶部馈电杆(33)、顶部非馈电杆(36)、顶部左振子(34)、顶部右振子(35)；根部展开铰链(8)将阵根部固定杆(39)与卫星本体(9)底部棱角相连，提供90°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；中间折叠铰链(3)连接底部非馈电杆(37)与顶部非馈电杆(36)，提供180°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；底部馈电杆铰链(2)连接底部左振子(31)与底部馈电杆(32)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；底部非馈电杆铰链(7)连接底部右振子(38)与底部非馈电杆(37)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部馈电杆铰链(4)连接顶部左振子(34)与顶部馈电杆(33)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部非馈电杆铰链(5)连接顶部右振子(35)与顶部非馈电杆(36)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态。...

【技术特征摘要】
1.一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，其特征在于包括：收拢解锁装置(1)、底部馈电杆铰链(2)、中间折叠铰链(3)、顶部馈电杆铰链(4)、顶部非馈电杆铰链(5)、底部非馈电杆铰链(7)、根部展开铰链(8)，所述的收拢解锁装置(1)在解锁前将偶极子天线阵(6)收拢在卫星本体(9)上，并通过火工品(11)解除对偶极子天线阵(6)的约束；所述的偶极子天线阵(6)包括根部固定杆(39)、底部左振子(31)、底部右振子(38)、底部馈电杆(32)、底部非馈电杆(37)、顶部馈电杆(33)、顶部非馈电杆(36)、顶部左振子(34)、顶部右振子(35)；根部展开铰链(8)将阵根部固定杆(39)与卫星本体(9)底部棱角相连，提供90°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；中间折叠铰链(3)连接底部非馈电杆(37)与顶部非馈电杆(36)，提供180°的运动自由度，展开到位后具有机械锁定功能；底部馈电杆铰链(2)连接底部左振子(31)与底部馈电杆(32)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；底部非馈电杆铰链(7)连接底部右振子(38)与底部非馈电杆(37)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部馈电杆铰链(4)连接顶部左振子(34)与顶部馈电杆(33)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态；顶部非馈电杆铰链(5)连接顶部右振子(35)与顶部非馈电杆(36)，提供90°的运动自由度，展开到位后通过保持力矩保持90°展开状态。2.根据权利要求1所述的一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，其特征在于：所述的收拢解锁装置(1)包括火工品(11)、紧固螺栓(12)、锁紧固定座(17)、三个金属片(13，14，15)、三个弹簧(18，19，20)、四个连接轴(21，22，23，24)以及底座(16)；所述的底座(16)和锁紧固定座(17)分别固定在卫星本体(9)上，四个连接轴(21，22，23，24)将底座(16)、三个金属片(13，14，15)以及紧固螺栓(12)的一端顺序连接成链式结构，其中底座(16)与三个金属片(13，14，15)之间相连的连接轴(22，23，24)上还分别安装有弹簧(18，19，20)，紧固螺栓(12)的另一端通过火工品(11)与锁紧固定座(17)固定连接。3.根据权利要求1或2所述的一种星载偶极子天线阵的收拢展开装置，其特征在于：所述的底部馈电杆铰链(2)、中间折叠铰链(3)、顶部馈电杆铰链(4)、顶部非馈电杆铰链(5)、底部非馈电杆铰链(7)或者根部展开铰链(8)的展开力矩不小于0.18Nm。4.一种星载偶极子天线阵的收拢展开方法，其特征在于包括：(A)通过将根部展开铰链(8)将阵根部固定杆(39)与卫星本体(9)底部棱角相连；通过中间折叠铰链(3)连接底部非馈电杆(37)与顶部非馈电杆(36)；通过底部馈电杆铰链(2)连接底部左振子(31)与底部馈电杆(32)；通过底部非馈电杆铰链(7)连接底部右振子(38)与底部非馈电杆(37)；通过顶部馈电杆铰链(4)连接顶部左振子(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，彭健，万小平，郑士坤，赵将，杨军刚，冯涛，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61