本发明专利技术公开了一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构，包括天线收纳筒、定轴轮系、丝杠、中心轮毂、天线肋、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面、弹簧，其特征在于：所述的天线收纳筒为固定构件，用于包络整个伞状天线的收拢状态；所述的定轴轮系安装在收纳筒的底部，每个齿轮能够绕自身的轴线转动；所述的丝杠下端与对应定轴轮系的齿轮同轴心固连在一起，与齿轮连成一体；所述的中心轮毂与丝杠通过传动螺纹连接，通过丝杠的转动带动中心轮毂的上升。本发明专利技术具有收拢体积小，展开精度高的优点，可用于小型高精度伞状天线设计中。
An umbrella antenna deployment mechanism with fixed-axis gear train and lead screw
【技术实现步骤摘要】
一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构
本专利技术属于星载天线
，具体涉及星载天线
中的一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构,可应用于立方星小型高精度伞状天线设计中。
技术介绍
航天科技的快速发展对星载可展开天线提出了越来越高的要求，星载可展开天线是卫星结构的重要组成部分。目前发展较为成熟的星载可展开天线，例如固面式、充气式、构架式及周边桁架等可展开反射面天线等都难以同时满足高收纳比、高精度的要求。而伞状可展开天线在收纳比、面密度、展开性能以及在轨热环境下的形面保持等方面，具有突出的优势，因此受到了众多国际宇航研究机构的高度关注和广泛研究。2016年，加州理工学院喷气推进实验室（JPL）N.Chahat等人在文献“CubeSatDeployableKa-BandMeshReflectorAntennaDevelopmentforEarthScienceMissions”（IEEETransactionsonAntennasandPropagation,vol.64,no.6,pp.2083-2093,June2016.）中公开了一种伞状可展开天线的原理样机。该伞状可展开天线通过加热一种固体粉末，粉末升华变为气体，借助气体压力来推动天线的展开，类似于空气压缩机这种机构的作用。这种伞状可展开天线展开机构是基于气体膨胀提供压强，从而在固定容积里产生足够的推力推动天线上升；这种机构对气密性要求较高，当气体发生泄漏时，无法保持天线的形态、精度；气体推动时天线瞬间上升，产生较大的冲击；气体推动时，无法保证天线底座压力的均匀性，即无法保证天线的平稳上升，容易产生倾角；天线展开后，无法实现自动收拢。2018年，张立华等人在文献“嫦娥四号任务中继星‘鹊桥’技术特点”（中国科学:技术科学,2019,49(02):138-146.）公开了一种“鹊桥”伞状可展开天线。该伞状可展开天线主要由展开肋、金属索网、中心圆柱组成。展开时由弹簧机构驱动肋展开。“鹊桥”伞状可展开天线的展开方式虽相对于气体推动增加了可靠性，但是弹簧系统作用时产生较大的冲击，易对天线系统产生破坏；收拢时形状不规则，且收纳比不足；天线展开后，无法实现自动收拢。因此，需要解决上述天线展开时冲击较大、展开精度不够、收纳比小、不可自动收拢的问题，提出了一种新型伞状天线展开机构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构，以便解决目前伞状天线展开冲击大、展开后可靠性不足、天线收纳体积大及不可自动收拢的问题。本专利技术的技术方案是：一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构,包括天线收纳筒、定轴轮系、丝杠、中心轮毂、天线肋、丝网反射面、馈源喇叭、副反射面、弹簧，其特征在于：所述的天线收纳筒为固定构件，用于包络整个伞状天线的收拢状态；所述的定轴轮系安装在收纳筒的底部，每个齿轮能够绕自身的轴线转动；所述的丝杠下端与对应定轴轮系的齿轮同轴心固连在一起，与齿轮连成一体；所述的中心轮毂与丝杠通过传动螺纹连接，通过丝杠的转动带动中心轮毂的上升；所述的天线肋与中心轮毂通过铰链连接，其根部能够绕着铰链转动；所述的丝网反射面铺设在天线肋的上侧，并通过缝合固定在天线肋上侧；所述的馈源喇叭与中心轮毂同轴心连接固定于中心轮毂上表面；所述的副反射面与馈源喇叭同轴心连接，与馈源喇叭滑动连接；所述的弹簧套在馈源喇叭上，与副反射面底部相接触，在天线展开过程中推出副反射面；所述的四个小齿轮反向转动，带动中心轮毂下降、天线肋收回到天线收纳筒中，所述四个小齿轮正向转动，带动中心轮毂上升，天线肋受挡臂的作用，完成天线的展开。所述丝杠由四个丝杠组成，四个丝杠中心是以中心轮的中心为中心的圆周上，四个小齿轮中心与四个丝杠轴心同心，四个丝杠通过螺母与中心轮毂连接；四个丝杠尺寸完全相同，从而保证丝杠同步转动时，中心轮毂稳定上升。所述的中心轮毂包括筒状的轮毂体、底座、螺母、根肋槽以及轮毂铰链；筒状的轮毂体在底座正中央固定，在底座四角分布有一个螺母；四角分布的螺母螺母中心是在以筒状的轮毂体中心圆上；筒状的轮毂体上端沿筒状外沿固定轮毂铰链，筒状的轮毂体下端沿筒状外沿固定根肋槽，轮毂铰链底部和根肋槽顶部之间有间隔；根肋槽用于天线展开后对天线肋进行周向固定，轮毂铰链用于将中心轮毂与天线肋进行铰接；四角分布有一个螺母与四个丝杠之间通过传动螺纹配合连接，底座与天线收纳筒之间组成滑动连接。所述的天线肋包括根肋铰链、根肋、近根肋铰链、近尖肋铰链、尖肋、开孔；开孔在根肋和尖肋的内圆弧上，根肋铰链与中心轮毂进行铰接，根肋与近根肋铰链通过铰链上槽孔固定连接；近根肋铰链与近尖肋铰链通过各自的铰链孔进行铰接；近尖肋铰链与尖肋通过铰链槽孔固定连接；肋上的开孔与丝网反射面进行缝合连接。所述的根肋包括圆柱凸起、矩形挡板；圆柱凸起用来受天线收纳筒的挡臂力的作用，使天线肋进行展开；矩形挡板在天线收拢时压缩弹簧，阻挡副反射面弹出。所述的副反射面包括：下端套筒、副面撑腿、副面，下端套筒上端圆环按120度均分有三个槽孔，三个副面撑腿下端插入三个槽孔内；副面上端圆环也按120度均分有三个槽孔，三个副面撑腿上端形成弯沟，弯沟插入副面上端圆环三个槽孔内固定；副面的下表面为双曲面，下端套筒(中心通孔大于馈源喇叭的外部直径，与馈源喇叭形成滑动连接；下端套筒的下表面与弹簧相接触，通过弹簧撑起副面。本专利技术的有益效果：本专利技术将伞状天线结构中的中心轮毂、天线肋、天线收纳筒等结构与定轴轮系机构、丝杠机构相结合，即采用定轴轮系与丝杠相结合实现伞状天线展开与收拢。与现有技术相比具有以下优点：1.本专利技术采用了一种定轴轮系与丝杠相结合的机构完成天线系统的展开，在展开时，通过齿轮系的传递，丝杠完成同步转动，带动中心轮毂稳定上升，由于螺纹传动有较大的传动比，相比于气体推动和弹簧机构驱动相同尺寸的伞状天线展开时，展开过程更加平稳，对天线系统造成冲击更小；2.本专利技术采用了一种定轴轮系与丝杠相结合的机构完成天线系统的自动收拢，收拢过程同展开过程，仅需改变齿轮转动方向，即可完成伞状天线的平稳收拢过程，解决了气体推动和弹簧机构驱动无法完成天线自动收拢的问题。3.本专利技术采用了天线收纳筒挡臂与丝杆螺母机构相结合的方式来固定天线完全展开后状态，避免了气体推动产生的气体泄露现象，使天线保持展开后形状更加可靠。附图说明以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明:图1是本专利技术的整体展开结构示意图；图2是本专利技术中天线收纳筒示意图；图3是本专利技术中定轴轮系示意图；图4是本专利技术中丝杠示意图；图5是本专利技术中中心轮毂示意图；图6是本专利技术中天线肋示意图；图7是本专利技术中天线肋上的根肋示意图；图8是本专利技术中副反射面示意图；图9是本专利技术的整体收拢结构示意图。附图标记说明：1、天线收纳筒；2、定轴轮系；3、丝杠；4、中心轮毂；5、天线肋；6、丝网反射面；7、馈源喇叭；8、副反射面；9、弹簧；11、筒身；12、挡臂；21、四个小齿轮；22、中心轮；23、底板；31、四个丝杠；41、底座；42、螺母；43、根肋槽；44、轮毂铰链；45、轮毂体、51、根肋铰链；52、根肋；53、近根肋铰链；54、近尖肋铰链；55、尖肋；56、开孔；521、圆柱凸起；522、矩形挡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构,包括天线收纳筒（1）、定轴轮系（2）、丝杠（3）、中心轮毂（4）、天线肋（5）、丝网反射面（6）、馈源喇叭（7）、副反射面（8）、弹簧（9），其特征在于：所述的天线收纳筒（1）为固定构件，用于包络整个伞状天线的收拢状态；所述的定轴轮系（2）安装在收纳筒（1）的底部，每个齿轮能够绕自身的轴线转动；所述的丝杠（3）下端与对应定轴轮系（2）的齿轮同轴心固连在一起，与齿轮连成一体；所述的中心轮毂（4）与丝杠（3）通过传动螺纹连接，通过丝杠（3）的转动带动中心轮毂（4）的上升；所述的天线肋（5）与中心轮毂（4）通过铰链连接，其根部能够绕着铰链转动；所述的丝网反射面（6）铺设在天线肋（5）的上侧，并通过缝合固定在天线肋（5）上侧；所述的馈源喇叭（7）与中心轮毂（5）同轴心连接固定于中心轮毂（5）上表面；所述的副反射面（8）与馈源喇叭（7）同轴心连接，与馈源喇叭（7）滑动连接；所述的弹簧（9）套在馈源喇叭（7）上，与副反射面（8）底部相接触，在天线展开过程中推出副反射面（6）；所述的四个小齿轮（21）反向转动，带动中心轮毂下降、天线肋（5）收回到天线收纳筒（1）中，所述四个小齿轮（21）正向转动，带动中心轮毂上升，天线肋（5）受挡臂（12）的作用，完成天线的展开。...
【技术特征摘要】
1.一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构,包括天线收纳筒（1）、定轴轮系（2）、丝杠（3）、中心轮毂（4）、天线肋（5）、丝网反射面（6）、馈源喇叭（7）、副反射面（8）、弹簧（9），其特征在于：所述的天线收纳筒（1）为固定构件，用于包络整个伞状天线的收拢状态；所述的定轴轮系（2）安装在收纳筒（1）的底部，每个齿轮能够绕自身的轴线转动；所述的丝杠（3）下端与对应定轴轮系（2）的齿轮同轴心固连在一起，与齿轮连成一体；所述的中心轮毂（4）与丝杠（3）通过传动螺纹连接，通过丝杠（3）的转动带动中心轮毂（4）的上升；所述的天线肋（5）与中心轮毂（4）通过铰链连接，其根部能够绕着铰链转动；所述的丝网反射面（6）铺设在天线肋（5）的上侧，并通过缝合固定在天线肋（5）上侧；所述的馈源喇叭（7）与中心轮毂（5）同轴心连接固定于中心轮毂（5）上表面；所述的副反射面（8）与馈源喇叭（7）同轴心连接，与馈源喇叭（7）滑动连接；所述的弹簧（9）套在馈源喇叭（7）上，与副反射面（8）底部相接触，在天线展开过程中推出副反射面（6）；所述的四个小齿轮（21）反向转动，带动中心轮毂下降、天线肋（5）收回到天线收纳筒（1）中，所述四个小齿轮（21）正向转动，带动中心轮毂上升，天线肋（5）受挡臂（12）的作用，完成天线的展开。2.根据权利要求1所述的一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构，其特征在于：所述丝杠（3）由四个丝杠（31）组成，四个丝杠（31）中心是以中心轮（22）的中心为中心的圆周上，四个小齿轮（21）中心与四个丝杠（31）轴心同心，四个丝杠（31）通过螺母（42）与中心轮毂（4）连接；四个丝杠（31）尺寸完全相同，从而保证丝杠同步转动时，中心轮毂（4）稳定上升。3.根据权利要求1所述的一种定轴轮系与丝杠相结合的伞状天线展开机构，其特征在于：所述的中心轮毂（4）包括筒状的轮毂体（45）、底座（41）、螺母（42）、根肋槽（43）以及轮毂铰链（44）；筒状的轮毂体（45）在底座（41）正中央固定，在底座（41）四角分布有一个螺母（42）；四角分布的螺母（42）螺母中心是在以筒...
【专利技术属性】
技术研发人员：张树新，韩晓童，邢永涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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