本发明专利技术提供了一种涉及航天技术中卫星技术领域的具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线及方法，包括板状天线、子板以及展开锁定铰链，板状天线拆分为多个依次排列的子板，子板之间通过展开锁定铰链连接；子板两侧从内到外依次各连接有内腹板、中腹板以及外腹板，内腹板与子板处于同一个平面内固连，中腹板与内腹板、外腹板与中腹板之间均通过转动铰链和扭转弹簧连接。该发明专利技术设计逻辑清晰，方法简单可行，便于操作实施，满足了板状天线的高收纳比和展开锁定的需求，经仿真和试验证明，该技术有效可行，在工程上有较广的适用范围。在工程上有较广的适用范围。在工程上有较广的适用范围。
【技术实现步骤摘要】
具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线及方法
[0001]本专利技术涉及航天技术中卫星
，具体地，涉及一种具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线及方法。
技术介绍
[0002]为保证星载平板式天线卫星发射状态下保持最紧凑的收拢构型，又能在卫星发射入轨后能正常展开锁定，为天线提供形面精度和刚度保持功能，需要开展创新型的展开机构设计方法研究。传统的星载的平板式天线一般具有尺寸大、重量重、展开机构复杂等特点，星载的平板式天线为了适应运载火箭整流罩的包络限制，一般通过展开机构折叠收拢压紧在卫星星体的侧面，发射入轨后再通过展开机构展开为一块平板式天线。传统的平板式天线展开试验一般具有前期准备周期长、精度调试耗时耗力、状态转换工序复杂的工艺特点。随着我国航天事业的蓬勃发展，特别是近年来轻量化、小型化技术的快速发展，对轻质薄板型有效载荷的需求日益迫切。同时，为了适应运载火箭的发射需求，在发射状态下需要将平板式有效载荷折叠收拢压紧在卫星平台上，因此，开发高收纳比和展开稳妥可靠的新型平板式天线展开机构成为迫切需要解决的问题。
[0003]本专利技术一种零撑杆刚度自保持展开锁定方法，在板状天线由收拢状态在轨展开后，通过天线板两侧机构的折叠自锁功能，为展开后的平板天线提供刚度。目前，在公开的文献和资料中，关于板状天线零撑杆刚度自保持展开锁定方法尚无记载。经查，公开了一种《飞行器可折叠双翼板展开机构》的专利技术专利(钟世宏，专利号：ZL201010291506.4)，该方法是通过燃气作动装置驱动滑块沿着直线导轨做直线运动，两根连杆各与一根摇杆铰接，每根摇杆的另一度分别与固定在翼板支架上的翼板转轴铰接，当滑块运动时，通过摇杆传递带动翼板转动。该专利技术是在动力装置下驱动的连杆机构，因此，该文献与本专利技术所介绍的专利技术方法是属于不同的
公开了一种《固面天线可展开机构设计及动力学分析》的论文(郭宏伟，等，哈尔滨工业大学学报，2019,51(7)1
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8),介绍了一种固体反射面可展开天线机构，分析了天线展开功能和结构动力学。因此，该文献与本专利技术所介绍的专利技术方法是属于不同的技术方向以及不同的技术应用范围。公开了一种《一种薄膜航天器展开与锁定机构设计验证》的论文(孙亮，等，机械设计与制造工程，2019,48(7)67
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70),介绍了一种基于空间应用标准的可自动展开锁定的新型薄膜航天器展开与锁定机构研究情况，主要用于航天器支撑臂和薄膜帆体的锁定和释放，为帆体充气展开提供平台，而本专利技术介绍了用于板状天线零撑杆刚度自保持展开锁定机构，是一种可用于板状天线展开后的刚度保持系统，因此，该文献与本专利技术所介绍的专利技术方法是属于不同的
[0004]经现有技术专利文献检索发现，中国技术专利公开号为CN102983383B，公开了一种新型展开到位锁定装置，属于卫星平台
，用于对平板天线起到锁定作用。其包括一底板，还包括一用于携带待展开装置并通过自身旋转来展开所述待展开装置的转动装置，一用于使旋转到位的所述转动装置停止沿原方向转动的阻挡装置，一用于阻止已停止按原方向转动的所述转动装置回弹的阻止回弹装置，以及一触发所述转动装置旋转的触
发装置，所述转动装置、阻挡装置、阻止回弹装置固定在所述底板上；本专利技术通过触发装置触发所述转动装置旋转，当携带待展开装置的转动装置旋转到位后，通过所述阻挡装置和阻止回弹装置锁定所述转动装置。该装置仅用于锁定展开或待展开的平板天线，而本专利技术介绍的是一种具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线及方法，在板状天线的自身效果下进行展开锁定，因此，该文献与本专利技术所介绍的专利技术方法是属于不同的专利技术构思。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线及方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，包括板状天线和展开锁定铰链，板状天线包括多个依次排列的子板，子板之间通过展开锁定铰链连接；
[0007]子板的子板本体两侧从内到外依次各连接有内腹板、中腹板以及外腹板，内腹板与子板子板处于同一个平面内固连，中腹板与内腹板之间、外腹板与中腹板之间均通过转动铰链和扭转弹簧连接。
[0008]一些实施例中，展开锁定铰链用于将多个子板进行折叠或展开；
[0009]板状天线通过展开锁定铰链在折叠状态与展开状态之间运动；
[0010]当板状天线处于折叠状态时，子板之间通过在折叠过程中进行之字型折叠且最终呈折叠状；
[0011]当板状天线处于展开状态时，子板本体之间通过在展开过程中进行之字型展开且最终呈一个平面。
[0012]一些实施例中，当板状天线处于展开状态时，在同一侧中，外腹板和中腹板在扭转弹簧的作用下向内腹板侧翻转钝角后锁定为三角形横梁；
[0013]当板状天线处于折叠状态时，外腹板、中腹板以及内腹板受到相邻子板的作用而与所连接的子板本体处于同一平面内。
[0014]一些实施例中，内腹板、中腹板以及外腹板在转动铰链的作用下折叠或展开的范围为180
°
。
[0015]一些实施例中，采用具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，包括如下步骤：
[0016]S1、根据天线口径将子板通过展开锁定铰链顺序拼接形成板状天线；
[0017]S2、子板之间的腹板相互对应，腹板之间通过转动铰链连接进行
°
展开；
[0018]S3：通过展开锁定铰链将子板进行展开，子板之间展开过程中进行之字型展开且最终呈一个平面，子板两侧的腹板随子板本体展开为一个平面；
[0019]S4：子板本体两侧的外腹板和中腹板在扭转弹簧的作用下向内腹板侧翻转钝角后锁定为三角形横梁，用于保证天线展开后的形面精度和刚度；
[0020]S5：当子板本体两侧的六块腹板处于同一平面时，通过展开锁定铰链将子板之间进行折叠，子板之间折叠过程中进行之字型折叠且最终呈折叠型将天线收拢，同时腹板之间通过转动铰链连接进行180
°
展开。
[0021]一些实施例中，步骤S中，子板之间按顺序进行之字型折叠180
°
。
[0022]一些实施例中，子板之间按顺序依次连接后，子板本体两侧的腹板之间一一对应，腹板之间通过转动铰链连接后均可随子板展开180
°
。
[0023]一些实施例中，步骤S中的，内腹板与中腹板之间、中腹板与外腹板之间通过转动铰链连接，均可折叠为钝角，其中转动铰链为平面铰链。
[0024]一些实施例中，内腹板与中腹板之间、中腹板与外腹板之间通过扭转弹簧为转动铰链提供折叠时的扭矩。
[0025]一些实施例中，如下公式为步骤S中形成三角横梁后的刚度：
[0026]设b
T
为内腹板或中腹板或外腹板的宽度，h
T
为内腹板、中腹板以及外腹板形成的三角形截面的高度，故，设计的三角形截面的惯性矩为：
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，其特征在于：包括板状天线(2)和展开锁定铰链(4)，所述板状天线(2)包括多个依次排列的子板(3)，所述子板(3)之间通过所述展开锁定铰链(4)连接；所述子板(3)的子板本体(300)两侧从内到外依次各连接有内腹板(5)、中腹板(6)以及外腹板(7)，所述内腹板(5)与所述子板子板(300)处于同一个平面内固连，所述中腹板(6)与所述内腹板(5)之间、所述外腹板(7)与所述中腹板(6)之间均通过转动铰链(8)和扭转弹簧(9)连接。2.根据权利要求1所述的具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，其特征在于：所述展开锁定铰链(4)用于将多个所述子板(3)进行折叠或展开；所述板状天线(2)通过所述展开锁定铰链(4)在折叠状态与展开状态之间运动；当所述板状天线(2)处于折叠状态时，所述子板(3)之间通过在折叠过程中进行之字型折叠且最终呈折叠状；当所述板状天线(2)处于展开状态时，所述子板本体(300)之间通过在展开过程中进行之字型展开且最终呈一个平面。3.根据权利要求2所述的具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，其特征在于：当所述板状天线(2)处于展开状态时，在同一侧中，所述外腹板(7)和所述中腹板(6)在所述扭转弹簧(9)的作用下向所述内腹板(5)侧翻转钝角后锁定为三角形横梁；当所述板状天线(2)处于折叠状态时，所述外腹板(7)、中腹板(6)以及内腹板(5)受到相邻子板(3)的作用而与所连接的子板本体(300)处于同一平面内。4.根据权利要求1所述的具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，其特征在于：所述内腹板(5)、所述中腹板(6)以及所述外腹板(7)在转动铰链(8)的作用下折叠或展开的范围为0
°‑
180
°
。5.一种板状天线零撑杆刚度自保持展开锁定方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
4任一项所述的具有零撑杆刚度自保持展开锁定装置的天线，包括如下步骤：S1、根据天线口径将所述子板(3)通过所述展开锁定铰链(4)顺序拼接形成所述板状天线(2)；S2、所述子板(3)之间的腹板相互对应，腹板之间通过所述转动铰链(8)连接进行180
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展开；S3：通过所述展开锁定铰链(4)将所述子板(3)进行展开，所述子板(3)之间展开过程中进行之字型展开且最终呈一个平面，所述子板(3)两侧的腹板随所述子板本体(300)展开为一个平面；S4：所述子板本体(300)两侧的所述外腹板(7)和所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈汀，陈国忠，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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