一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线制造技术

本发明专利技术属于天线领域，涉及星载展开天线，确切讲是一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，可应用于空中目标搜索和资源探测，其特征在于：至少包括：剪式桁架、张拉膜、索网以及金属丝网，所述剪式桁架用于天线的支撑和展开机构，用来形成抛物柱面的基本形状，为张拉膜、索网和金属丝网提供支撑，同时，通过其收拢或者展开实现天线整体的收拢或展开；所述张拉膜上侧为抛物线形状，与索网相连接，其下侧和左右两侧均为直线，与剪式桁架相连接，为索网提供竖向张拉力。它克服目前的抛物柱面天线由于收纳比或质量等因素无法进行大口径设计的问题，以实现较高的形面精度和结构刚度以及较高的收纳比，为空间大型可展开抛物柱面天线提供解决方案。

A kind of deployable mesh paraboloid cylindrical antenna based on tension film

【技术实现步骤摘要】
一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线
本专利技术属于天线领域，涉及星载展开天线，确切讲是一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，可应用于空中目标搜索和资源探测。
技术介绍
随着航天事业的发展，抛物柱面天线凭借高增益、强方向性、易于光束自动扫描等独特优势成为星载天线主要发展方向之一，在地球观测、雷达技术、远程通信等领域均得到广泛应用。在诸多空间任务中，通常要求这类天线沿基线方向具有极长的尺寸，如几十米甚至上百米，沿抛物线方向尺寸约5~10m。然而，受到火箭的运载能力的限制，如此尺寸的大型天线要在太空中得以应用，传统的固面反射面天线已无法满足要求，必须依靠可展开天线。空间可展开天线作为目前空间通讯卫星广泛采用的一种星载天线结构形式，具有质量轻、易折叠的优点，可以实现大口径且收纳率高，能够满足大型乃至超大型空间天线的需求。目前国内外可展开天线的研究主要集中在抛物面天线，关于大型可展开抛物柱面天线的研究并不多。而所出现的一些可展开抛物柱面天线多采用充气展开式或构架网面式。其中，充气式天线通过充气展开成抛物柱面天线，虽然实现了轻量化和高收纳比，但形面精度往往不如网状天线形面精度高，且稳定性也存在一定的问题。而构架网面式天线虽然具有较高的精度，但由于其模块较多，导致天线设计复杂，面密度较大，收纳比较小。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，以克服目前的抛物柱面天线由于收纳比或质量等因素无法进行大口径设计的问题，以实现较高的形面精度和结构刚度以及较高的收纳比，为空间大型可展开抛物柱面天线提供解决方案。本专利技术的技术方案是：一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：至少包括：剪式桁架、张拉膜、索网以及金属丝网，所述剪式桁架用于天线的支撑和展开机构，用来形成抛物柱面的基本形状，为张拉膜、索网和金属丝网提供支撑，同时，通过其收拢或者展开实现天线整体的收拢或展开；所述张拉膜上侧为抛物线形状，与索网相连接，其下侧和左右两侧均为直线，与剪式桁架相连接，为索网提供竖向张拉力；所述的索网交错地设置在剪式桁架之上，在张拉膜的张拉作用下与金属丝网形成所需的抛物柱面形状；所述金属丝网铺设在索网上，形成天线反射面，用于接收和发射电磁波。上述剪式桁架包括横向展开机构和纵向展开机构，横向展开机构和纵向展开机构通过位于横向展开机构中间和两侧的伸缩杆以及四向铰接接头实现连接，形成天线的支撑和展开，横向展开机构和纵向展开机构通过连接处的伸缩杆相对滑动实现天线横、纵向同时展开。上述横向展开机构包括：2m个剪式展开单元、3根中心伸缩杆、6个四向铰接接头、4m+2个两向铰接接头以及2根张拉膜支撑杆和2根同步杆，m≥2；所述剪式展开单元阵列分布于抛物线方向形成横向展开机构，中心伸缩杆和四向铰接接头安装在横向展开机构的中心和两侧，张拉膜支撑杆和同步杆对称安装在横向展开机构的两侧。上述纵向展开机构由n个剪式展开单元、2n+2个两向铰接接头、2根辅助索网支撑杆和2根同步杆组成，n≥2，所述剪式展开单元阵列分布于基线方向形成纵向展开机构，辅助索网支撑杆和同步杆对称安装在纵向展开机构的两侧。上述剪式展开单元包括：2根交叉分布的斜杆、1个套筒铰接接头，两根斜杆通过套筒铰接接头连接在一起，可以相对转动。上述四向铰接接头由1个五向接头、4个杆件接头、4个旋转轴、4个锁紧螺母和2个套筒组成，五向接头的上侧接点与中心伸缩杆采用轴孔连接；五向接头的左侧节点、右侧节点与横向展开机构中的剪式展开单元通过旋转轴连接；五向接头的前侧节点、后侧节点与纵向展开机构中的剪式展开单元通过旋转轴连接。上述两向铰接接头包括：2个杆件接头、1个旋转轴、1个锁紧螺母和1个套筒组成，杆件接头通过旋转轴实现分层连接，中间利用套筒实现定位。上述的张拉膜的上侧根据天线设计参数裁剪成抛物线形状，并与索网连接，左右两侧根据张拉膜支撑杆的倾角和长度裁剪成直线，并与张拉膜支撑杆连接，下侧根据剪式单元的展开高度裁剪成直线，通过绳索和各个铰接接头连接。上述的索网包括p根横索、l根纵索、2l根斜向辅助拉索，用于形成抛物柱面形状，支撑金属丝网。每个横向展开单元的两侧杆件末端处开有小孔，以便柔索穿过，杆件与横索、纵索相连，采用固定连接。本专利技术的有益效果：本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1.本专利技术采用剪式单元，可实现抛物线方向和基线方向两个方向的同步收拢和展开，相比于现有的可展开抛物柱面天线，结构简单、展开控制方便、质量较轻，同时具有较高的收纳比和结构刚度，为大型乃至超大型可展开抛物柱面天线设计提供了一种有效的解决方案。2.本专利技术采用张拉膜为索网提供竖向拉力，由于张拉膜上侧可以根据天线设计参数裁剪成抛物线形状，通过和索网、金属反射网连接可以形成理想的抛物柱面，相比传统的竖向索结构，反射面形面精度得到很大提高。同时，张拉膜可以有效降低天线展开过程中索网钩挂风险，提高天线整体展开可靠性。3.本专利技术采用模块化设计思想，模块数量可以根据天线尺寸进行拓展，因此结构具有较强的拓展性，方便加工制造。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的描述：图1是本专利技术的整体展开结构示意图；图2是本专利技术中的剪式桁架的结构示意图；图3是本专利技术中的横向展开单元的结构示意图；图4是本专利技术中的纵向展开机构的结构示意图；图5是本专利技术中的剪式展开单元的结构示意图；图6是本专利技术中的四向铰接接头连接关系示意图；图7是本专利技术中的两向铰接接头连接关系结构示意图；图8是本专利技术中的张拉膜的结构示意图；图9是本专利技术中的索网结构示意图：图10是本专利技术中的抛物柱面天线收拢结构示意图。图中，1、剪式桁架；2、张拉膜；3、索网；4、金属丝网。具体实施方式如图1所示，一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，包括：剪式桁架1、张拉膜2、索网3以及金属丝网4，其中，剪式桁架1作为天线的支撑和展开机构，用来形成抛物柱面的基本形状，为张拉膜2、索网3和金属丝网4提供支撑，同时，通过其收拢或者展开可以实现天线整体的收拢或展开；张拉膜2上侧为抛物线形状，与索网3相连接，其下侧和左右两侧均为直线，与剪式桁架1相连接，为索网3提供竖向张拉力；索网3交错地设置在剪式桁架1之上，在张拉膜2的张拉作用下与金属丝网4形成所需的抛物柱面形状；金属丝网4铺设在索网3上，形成天线反射面，用于接收和发射电磁波。如图2所示，剪式桁架1由横向展开机构11和纵向展开机构12组成，两者通过位于横向展开机构11中间和两侧的伸缩杆以及四向铰接接头实现连接。其作为天线的支撑和展开机构，通过横向展开机构11和纵向展开机构12连接处伸缩杆的相对滑动实现天线横、纵向同时展开。如图3所示，横向展开机构11包括2m个剪式展开单元111、3根中心伸缩杆112、6个四向铰接接头113、4m+2个两向铰接接头114以及2根张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：至少包括剪式桁架(1)、张拉膜(2)、索网(3)以及金属丝网(4)，/n所述剪式桁架(1)作为天线的支撑和展开机构，用来形成抛物柱面的基本形状，为张拉膜(2)、索网(3)和金属丝网(4)提供支撑，同时，通过其收拢或者展开可以实现天线整体的收拢或展开；/n所述张拉膜(2)上侧为抛物线形状，与索网(3)相连接，其下侧和左右两侧均为直线，与剪式桁架(1)相连接，为索网(3)提供竖向张拉力；/n所述的索网(3)交错地设置在剪式桁架(1)之上，在张拉膜(2)的张拉作用下与金属丝网(4)形成所需的抛物柱面形状；/n所述金属丝网(4)铺设在索网(3)上，形成天线反射面，用于接收和发射电磁波。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：至少包括剪式桁架(1)、张拉膜(2)、索网(3)以及金属丝网(4)，
所述剪式桁架(1)作为天线的支撑和展开机构，用来形成抛物柱面的基本形状，为张拉膜(2)、索网(3)和金属丝网(4)提供支撑，同时，通过其收拢或者展开可以实现天线整体的收拢或展开；
所述张拉膜(2)上侧为抛物线形状，与索网(3)相连接，其下侧和左右两侧均为直线，与剪式桁架(1)相连接，为索网(3)提供竖向张拉力；
所述的索网(3)交错地设置在剪式桁架(1)之上，在张拉膜(2)的张拉作用下与金属丝网(4)形成所需的抛物柱面形状；
所述金属丝网(4)铺设在索网(3)上，形成天线反射面，用于接收和发射电磁波。


2.根据权利要求1所述的一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：
所述的剪式桁架(1)由横向展开机构(11)和纵向展开机构(12)组成，两者通过位于横向展开机构(11)中间和两侧的伸缩杆以及四向铰接接头实现连接；其作为天线的支撑和展开机构，通过横向展开机构(11)和纵向展开机构(12)连接处伸缩杆的相对滑动实现天线横、纵向同时展开。


3.根据权利要求2所述的一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：所述横向展开机构(11)的上侧连接张拉膜(2)使得索网(3)形成抛物柱面形状，其主要包括2m个剪式展开单元(111)、3根中心伸缩杆(112)、6个四向铰接接头(113)、4m+2个两向铰接接头(114)以及2根张拉膜支撑杆(115)和2根同步杆(116)；所述剪式展开单元（111）阵列分布于抛物线方向形成横向展开机构，中心伸缩杆（112）和四向铰接接头(113)安装在横向展开机构(11)的中心和两侧，张拉膜支撑杆(115)和同步杆(116)对称安装在横向展开机构的两侧，m≥2。


4.根据权利要求2所述的一种基于张拉膜的可展开网状抛物柱面天线，其特征在于：
所述纵向展开机构(12)用于连接横向展开机构(11)，并与横向展开机构(11)一起构成抛物柱面天线的支撑背架，包括：n个剪式展开单元(121)、2n+2个两向铰接接头(122)、2根辅助索网支撑杆(123)和2根同步杆(124)，所述剪式展开单元（121）阵列分布于基线方向形成纵向展开机构，辅助索网支撑杆(123)和同步杆(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树新，叶靖，张顺吉，段宝岩，闫雷东，潘海洋，李昊天，
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