一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁制造技术

本发明专利技术提出一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，属于卫星天线技术领域，由环向分布的多个相同的基本四边形单元连接而成，各基本四边形单元均包括两纵杆、两横杆、一斜杆和两个相同的同步展开机构；每个同步展开机构包括配套设置的一滑动铰链、一同步绳和三个滑轮；滑动铰链位于一纵杆上，该滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与一根横杆的两端通过转动副相连；第一滑轮和第二滑轮固定在滑动铰链上且两者均与同步绳相切，第三滑轮固定在另一纵杆的T型铰链上；同步绳一端固定在一根纵杆的纵杆固定接头上，另一端依次绕过三个滑轮后与另一纵杆上的滑动铰链固连。本发明专利技术具有结构简单、同步性好、同步绳长和张力值均保持恒定的特点。

A synchronous deployable ring beam for annular truss reflectors

The invention provides a synchronously deployable ring beam for a ring truss reflector, belonging to the technical field of satellite antenna, which is connected by a plurality of basic quadrilateral elements with the same circumferential distribution. Each basic quadrilateral element comprises two longitudinal bars, two transverse bars, one inclined bar and two identical synchronous deployment mechanisms; each synchronous element is composed of two longitudinal bars, two transverse bars, and one inclined bar. The deployment mechanism consists of a sliding hinge, a synchronous rope and three pulleys; the sliding hinge is located on a longitudinal bar, and the sliding hinge and the T-type hinge on the other longitudinal bar are connected with both ends of a transverse bar by rotating pairs, respectively; the first pulley and the second pulley are fixed on the sliding hinge and both are in phase with the synchronous rope. The third pulley is fixed on the T hinge of the other longitudinal bar; one end of the synchronous rope is fixed on the fixed joint of the longitudinal bar of one longitudinal bar, and the other end is fixed on the sliding hinge of the other longitudinal bar after bypassing three pulleys in turn. The invention has the advantages of simple structure, good synchronization, constant rope length and constant tension value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁
本专利技术属于卫星天线
，涉及一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁。
技术介绍
近年来随着通讯及深空探测等需求日益提高，卫星天线的口径逐渐增大。然而受到火箭发射空间的限制，需要研制可以展开的卫星天线。环形桁架式可展开(理解为既可展开也可收拢)反射器Astromesh(美国专利NO.5680145)是可展开卫星天线的典型成功代表之一，其具有质量轻、刚度大、收缩比大且易于展开的优点。该反射器Astromesh由可展开的环梁和由该环梁支撑的网面两部分组成，其中环梁可以实现环形反射器从收拢态到展开态的转变(目前而言，环形反射器完全展开后，将一直维持该状态)。具体来说，环梁为沿环向分布的周期性结构，由各个相同的四边形单元连接而成，四边形单元可以实现收拢和展开，参见图1，其中图(a)为环梁展开的中间过程构型示意图，图(b)为环梁完全展开的构型示意图。根据收拢方式的差异，环形反射器可分为一代构型(简称AM1)和二代构型(简称AM2)。AM2的显著特点在于其采用了滑动铰链沿纵杆滑动的方式实现收拢高度的降低，在相同焦径比下AM2收拢高度比AM1降低40％。考虑到火箭运输空间有限，AM2收拢时高度更小，因此AM2适宜实现更大口径的环形反射器。对于二代构型的环形反射器的可展环梁，参见图1中的(c)、(d),环梁中每个四边形单元均分别包括2根平行等长的纵杆(3和9)、2根等长的横杆(6和11)和1根斜杆12，各纵杆两端分别固定有一个纵杆固定接头(1和7)和一个T型铰链(4和10)，且两纵杆(3和9)上的纵杆固定接头和T型铰链均呈对角布置，斜杆12的两端分别与1个T型铰链通过转动副相连。完全展开状态时环梁的每个基本四边形单元均为矩形。环梁展开的关键在于每一个四边形单元均要同步展开，即保证各个基本四边形单元运动是一致的。为此，现有环梁中每个基本四边形单元内还设有两个同步展开机构，每个同步展开机构通过一组绕过滑轮的同步绳来保证相邻的滑动铰链在纵杆上滑动相同的距离。对于其中的一个同步展开机构(位于左下方)而言，具体包括配套设置的一个滑动铰链2、一根同步绳13和两个滑轮(5和14)，另外一个同步展开机构(位于右上方)与之相似；各滑动铰链分别位于1根纵杆上，可沿相应纵杆上下滑动；各滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与相应横杆的两端通过转动副相连；两个滑轮分别固定在与不同纵杆固连的T型铰链和滑动铰链上；下同步绳13在两个拐点处分别绕过两个滑轮5和14，下同步绳13一端固定在左滑动铰链2上、另一端固定在右纵杆固定接头7上。上同步绳16的布置与绕法与下同步绳13相似。在基本四边形单元由收拢到展开的运动过程中，每个滑轮的包角(同步绳与滑轮的接触弧长对应的圆心角)会由约180度减小至约90度，考虑到滑轮的尺寸不可忽略，整根同步绳的长度在展开过程中会发生改变。如果同步绳在收拢态时张紧，展开过程中会逐步松弛，从而大大削弱同步效果，因此不能保证各个四边形单元的运动一致性，严重时甚至导致环梁不能完全展开。
技术实现思路
本专利技术是为了克服已有技术的不足之处，提供一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，可实现环梁各基本四边形单元的同步展开，具有形式简单、易于实现的特点。为实现本专利技术目的，采用如下技术方案：一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，由沿环向分布的多个相同的基本四边形单元连接而成，各基本四边形单元均分别包括两根纵杆、两根横杆、一根斜杆和两个相同的同步展开机构，各纵杆两端分别固定有一个纵杆固定接头和一个T型铰链，且两纵杆上的纵杆固定接头和T型铰链均呈对角布置，斜杆的两端分别与一个T型铰链通过转动副相连；相邻两基本四边形单元共用一根纵杆，且两基本四边形单元关于该纵杆对称布置；每个同步展开机构均包括配套设置的一个滑动铰链、一根固定绳长的同步绳和三个滑轮；其中，所述滑动铰链位于一根纵杆上，且沿该纵杆上下滑动，该滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与一根横杆的两端通过转动副相连；第一滑轮和第二滑轮固定在所述滑动铰链上且两者均与同步绳相切，第三滑轮固定在另一纵杆的T型铰链上，所述同步绳一端固定在一根纵杆的纵杆固定接头上，另一端依次绕过三个滑轮后与另一纵杆上的滑动铰链固连；三个滑轮的设置还需满足以下要求：所述第二滑轮和第三滑轮半径相等；所述第二滑轮和第三滑轮的圆心分别与一根横杆两端的转动中心重合；所述第二滑轮的圆心与相应横杆的水平距离比第一滑轮近，与此同时第二滑轮的圆心与相应纵杆上纵杆固定接头的竖直距离比第一滑轮近，且第一滑轮至相应纵杆上纵杆固定接头间同步绳的方向与第一滑轮至第二滑轮间同步绳的方向均与该纵杆平行，第三滑轮至另一纵杆上滑动铰链间同步绳的方向与该另一纵杆平行；两个同步展开机构关于该基本四边形单元的几何形心成中心对称布置。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，通过改进同步展开机构，保证环形反射器展开过程中同步绳的长度不随基本四边形单元构型的变化而变化,因此环梁中各个滑动铰链均产生相同的位移，从而确保各基本四边形单元运动的同步性。本专利技术具有结构简单、同步性好、同步绳绳长和张力值均保持恒定的特点。附图说明图1是现有Astromesh二代构型(AM2)环梁展开示意图，图(a)为环梁展开的中间过程构型示意图，图(b)为环梁完全展开的构型示意图，图(c)是图(a)中基本四边形单元的结构示意图，图(d)是图(b)中基本四边形单元的结构示意图。图2是本专利技术的环梁在收拢状态下基本四边形单元的结构示意图。图3是本专利技术的环梁在完全展开状态下基本四边形单元的结构示意图。图4是本实施例的左右两个滑动铰链的滑动距离。图5是本实施例的上下两根同步绳长度变化。图6是本实施例的滑移距离与输入距离之差的曲线图。具体实施方式本专利技术提出的环形桁架式反射器的可同步展开环梁结合附图及实施例进一步说明如下：本专利技术提出的一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，由沿环向分布的多个结构相同的基本四边形单元连接而成，各基本四边形单元均分别包括两根平行等长的纵杆、两根等长的横杆和一根斜杆，各纵杆两端分别固接有一个纵杆固定接头和一个T型铰链，且两纵杆上的纵杆固定接头和T型铰链均呈对角布置，斜杆的两端分别与一个T型铰链通过转动副相连；相邻两基本四边形单元共用一根纵杆，且两基本四边形单元关于该纵杆对称布置；各基本四边形单元还分别均包括两个相同的同步展开机构，每个同步展开机构均包括配套设置的一个滑动铰链、一根固定绳长的同步绳和三个滑轮；滑动铰链位于一根纵杆上，且可沿该纵杆上下滑动；该滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与一根横杆的两端通过转动副相连，第一滑轮和第二滑轮固定在一根纵杆的滑动铰链上且两者均与同步绳相切，第三滑轮固定在另一纵杆的T型铰链上，同步绳一端固定在一根纵杆的纵杆固定接头上，另一端依次绕过三个滑轮后与另一纵杆上的滑动铰链固连；三个滑轮的设置还需满足以下要求：(1)第二滑轮和第三滑轮半径相等；(2)第二滑轮和第三滑轮的圆心分别与一根横杆两端的转动中心重合；(3)第二滑轮的圆心与相应横杆的水平距离比第一滑轮近，与此同时第二滑轮的圆心与相应纵杆上纵杆固定接头的竖直距离比第一滑轮近，且第一滑轮至一根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，由沿环向分布的多个相同的基本四边形单元连接而成，各基本四边形单元均分别包括两根纵杆、两根横杆、一根斜杆和两个相同的同步展开机构，各纵杆两端分别固定有一个纵杆固定接头和一个T型铰链，且两纵杆上的纵杆固定接头和T型铰链均呈对角布置，斜杆的两端分别与一个T型铰链通过转动副相连；相邻两基本四边形单元共用一根纵杆，且两基本四边形单元关于该纵杆对称布置；其特征在于：各同步展开机构分别均包括配套设置的一个滑动铰链、一根固定绳长的同步绳和三个滑轮；其中，所述滑动铰链位于一根纵杆上，且沿该纵杆上下滑动，该滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与一根横杆的两端通过转动副相连；第一滑轮和第二滑轮固定在所述滑动铰链上且两者均与同步绳相切，第三滑轮固定在另一纵杆的T型铰链上，所述同步绳一端固定在一根纵杆的纵杆固定接头上，另一端依次绕过三个滑轮后与另一纵杆上的滑动铰链固连；三个滑轮的设置还需满足以下要求：所述第二滑轮和第三滑轮半径相等；所述第二滑轮和第三滑轮的圆心分别与一根横杆两端的转动中心重合；所述第二滑轮的圆心与相应横杆的水平距离比第一滑轮近，与此同时第二滑轮的圆心与相应纵杆上纵杆固定接头的竖直距离比第一滑轮近，且第一滑轮至相应纵杆上纵杆固定接头间同步绳的方向与第一滑轮至第二滑轮间同步绳的方向均与该纵杆平行，第三滑轮至另一纵杆上滑动铰链间同步绳的方向与该另一纵杆平行；两个同步展开机构关于该基本四边形单元的几何形心成中心对称布置。...

【技术特征摘要】
1.一种用于环形桁架式反射器的可同步展开环梁，由沿环向分布的多个相同的基本四边形单元连接而成，各基本四边形单元均分别包括两根纵杆、两根横杆、一根斜杆和两个相同的同步展开机构，各纵杆两端分别固定有一个纵杆固定接头和一个T型铰链，且两纵杆上的纵杆固定接头和T型铰链均呈对角布置，斜杆的两端分别与一个T型铰链通过转动副相连；相邻两基本四边形单元共用一根纵杆，且两基本四边形单元关于该纵杆对称布置；其特征在于：各同步展开机构分别均包括配套设置的一个滑动铰链、一根固定绳长的同步绳和三个滑轮；其中，所述滑动铰链位于一根纵杆上，且沿该纵杆上下滑动，该滑动铰链和位于另一纵杆上的T型铰链分别与一根横杆的两端通过转动副相连；第一滑轮和第二滑轮固定在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵治华，付康佳，任革学，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11