四面体构架式可展开抛物柱面网状天线制造技术

本发明专利技术涉及天线工程领域，尤其涉及四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，包括：天线可展结构、索网立柱、索网结构和金属反射网；天线可展结构由若干个四面体可折展单元排列而成，四面体可折展单元可带动天线可展结构展开；四面体可折展单元的顶点处设有展开联动机构，包括承力杆，滑移副组件，驱动弹簧，连杆和连接组件，承力杆设于顶点处，套在承力杆上的滑移副组件与三个连杆相接，连杆通过连接组件分别安装于与承力杆同顶点的四面体可折展单元的三条边上，以使展开联动机构在天线可展结构展开时呈现使构型上更稳定的局部倒锥结构；索网立柱连接天线可展结构和索网结构；金属反射网固结铺设在索网结构的上表面，与索网结构组成索网反射面。网反射面。网反射面。

【技术实现步骤摘要】
四面体构架式可展开抛物柱面网状天线


[0001]本专利技术涉及天线工程领域，尤其涉及四面体构架式可展开抛物柱面网状天线。

技术介绍

[0002]网状反射面天线具有质轻，易折叠，收纳率高等优点，易于实现大口径，便于组合各种可展开的支撑结构，具有实现大口径可展开天线的潜质。相比于其他形式的空间大型可展开天线，四面体构架式天线具有结构刚度高和展开稳定性好等优点，通过拼接扩展成旋转抛物面天线得到了广泛的应用。
[0003]为了满足天线轻量化与微小尺寸空间布局的要求，已公布的申请号为201910709018.1的四面体构架式可展开抛物柱面网状天线构架式可展开天线反射器通过增加四面体桁架单元的尺寸与双层索网来实现旋转抛物面天线的大型化，仅局限于构型上四面体可展桁架单元尺寸的适应变大设计和双层索网的引入与精度调节设计，但连接双层索网与桁架的花盘连接柱指向精度较差不利于双层索网的张拉成形、当前四面体构架可展单元设计无法平衡展开到位的索网张力以至于天线无法完全展开。
[0004]目前现有的传统四面体构架式可展开天线仅拼接扩展为旋转抛物面形式，且在向大型化发展时，具有展开驱动力不足与双层网连接柱体指向精度不高等缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提供了四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，通过四面体联动可折展单元的拼接可拓展天线的展开尺寸，在提升天线展开驱动力的同时提升了天线反射面支撑结构的刚度与指向精度利于反射面高精度成形与形面保持，包括：天线可展结构、索网立柱、索网结构和金属反射网；
[0006]所述天线可展结构由若干个四面体可折展单元排列而成，所述四面体可折展单元可带动所述天线可展结构展开；
[0007]其中所述四面体可折展单元的顶点处设有展开联动机构，所述展开联动机构包括承力杆，滑移副组件，驱动弹簧，连杆和连接组件，所述承力杆设于顶点处，套在所述承力杆上的所述滑移副组件与三个所述连杆相接，所述连杆通过所述连接组件分别安装于与所述承力杆同顶点的所述四面体可折展单元的三条边上，以使所述展开联动机构在所述天线可展结构展开时呈现使构型上更稳定的局部倒锥结构；
[0008]所述索网立柱连接所述天线可展结构和所述索网结构，所述金属反射网固结铺设在所述索网结构的上表面，
[0009]进一步地，所述四面体可折展单元包括四个花盘、三根腹杆、三根折叠杆和四个所述展开联动机构；
[0010]其中，四个花盘分别位于所述四面体可折展单元四个顶点，三根所述腹杆都与所述四面体可折展单元最上方顶点处的所述花盘相接，三根所述腹杆的另一端分别与所述四面体可折展单元底面三个顶点上的所述花盘相接；
[0011]三根所述折叠杆将所述四面体可折展单元底面上的三个所述花盘两两相接形成一个三角形；
[0012]四个所述展开联动机构分别设于所述四面体可折展单元四个顶点处的所述花盘内侧，其中位于底面上三个所述花盘处的所述展开联动机构与相邻的所述四面体可折展单元共用。
[0013]进一步地，所述展开联动机构包括承力杆，滑移副组件，驱动弹簧，连杆和连接组件，
[0014]所述承力杆与所述花盘相连，所述承力杆为所述展开联动机构的主承载结构；
[0015]所述滑移副组件套在所述承力杆上，所述滑移副组件远离所述花盘一端与所述驱动弹簧连接，所述滑移副组件的环形侧面与三个所述连杆连接；
[0016]三个所述连杆远离所述滑移副组件的一端都设有所述连接组件，所述连接组件通过内部的关节轴承与所述连杆相接，所述连杆用于传递所述驱动弹簧的驱动力到所述连接组件固结的所述腹杆上；
[0017]三个所述连接组件分别和三个所述腹杆固结，其中三个所述腹杆与所述承力杆与同一个所述花盘相连。
[0018]进一步地，当天线收拢时，所述折叠杆往所述四面体可折展单元内折叠，同时所述展开联动机构往所述驱动弹簧压缩方向运动；
[0019]当天线展开时，所述折叠杆在杆内展开动力驱动下往外展开，同时所述展开联动机构在所述驱动弹簧驱动下带动所述滑移副组件往弹簧释放方向运动，以带动所述腹杆往外展开，展开的所述天线可展结构前表面和后表面分别形成同心轴的前圆柱面和后圆柱面。
[0020]进一步地，所述腹杆为定长设计，所述腹杆长度计算公式为：
[0021][0022]式中L为所述四面体可折展单元前表面折叠杆的杆长，ΔR为所述天线可展结构的前圆柱面、后圆柱面所在圆弧拟合半径差值，γ为所述四面体可折展单元顶点的所述索网立柱指向与底面三角形法向的夹角。
[0023]进一步地，所述索网结构的上表面在所述天线可展结构展开时张拉成抛物柱面形状；
[0024]所述金属反射网在所述天线可展结构展开时张拉成抛物柱面形状，所述金属反射网与所述索网结构耦合张拉成形作为天线的工作表面。
[0025]进一步地，所述索网立柱包含隔离板、立柱连接法兰、立柱杆和前索连接接头，所述立柱杆的两端分别连接所述立柱连接法兰和所述前索连接接头，所述立柱连接法兰上安装有所述隔离板；
[0026]所述立柱连接法兰和所述前索连接接头采用负公差设计，在与所述索网结构的连接时通过若干个0.1mm～0.5mm的垫片组合进行连接精度调节。
[0027]进一步地，所述索网结构包括前索网、张紧索和背索网，所述背索网仅布局在抛物线母线方向的所述索网立柱之间，所述前索网采用四边形网格，所述张紧索设于所述前索网与所述背索网之间，通过调节所述张紧索实现索网反射面的高精度成形。
[0028]进一步地，所述隔离板在天线收拢时组合成一个大的隔离面用于索网反射面收拢时与所述天线可展结构间的物理隔离。
[0029]进一步地，所述抛物柱面索网设计的原理误差可计算为：
[0030][0031]式中为所述前索网节点间连线与所述抛物线段间围成区域的总面积，为所述抛物线段的曲线长度。
[0032]进一步地，天线展开的驱动力矩设计原则，以所述天线可展结构前表面的一个节点为例，满足关系式：
[0033][0034]式中M
L
为所述展开联动机构的驱动力在其连接节点处的等效驱动力矩，M
g
为所述单根折叠杆的驱动力矩，m是所述节点处连接的折叠杆数量，∑T
·
L
c
是所述索网结构的张力在该节点处的等效合力距，∑M
r
是所述节点区域的展开阻力矩。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0036]1.本专利技术四面体构架式可展开抛物柱面网状天线采用的四面体可折展单元拼接可拓展天线的展开尺寸，通过展开联动机构设计，可大幅提升天线展开能力，能够有效平衡展开到位时索网绷紧张力带来的阻力矩，利于提高构架式双层索网反射面天线的展开到位精度。
[0037]2.本专利技术四面体构架式可展开抛物柱面网状天线展开到位后，展开联动机构与腹杆在四面体单元顶点处形成局部倒锥结构，通过构型上的稳定性设计提升展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，其特征在于，包括：天线可展结构、索网立柱、索网结构和金属反射网；所述天线可展结构由若干个四面体可折展单元排列而成，所述四面体可折展单元可带动所述天线可展结构展开；其中所述四面体可折展单元的顶点处设有展开联动机构，所述展开联动机构包括承力杆，滑移副组件，驱动弹簧，连杆和连接组件，所述承力杆设于顶点处，套在所述承力杆上的所述滑移副组件与三个所述连杆相接，所述连杆通过所述连接组件分别安装于与所述承力杆同顶点的所述四面体可折展单元的三条边上，以使所述展开联动机构在所述天线可展结构展开时呈现使构型上更稳定的局部倒锥结构；所述索网立柱连接所述天线可展结构和所述索网结构；所述金属反射网固结铺设在所述索网结构的上表面，与所述索网结构组成索网反射面。2.根据权利要求1所述的四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，其特征在于：所述四面体可折展单元包括四个花盘、三根腹杆、三根折叠杆和四个所述展开联动机构；其中，四个所述花盘分别位于所述四面体可折展单元四个顶点，三根所述腹杆都与所述四面体可折展单元最上方顶点处的所述花盘相接，三根所述腹杆的另一端分别与所述四面体可折展单元底面三个顶点上的所述花盘相接；三根所述折叠杆将所述四面体可折展单元底面上的三个所述花盘两两相接形成一个三角形；四个所述展开联动机构分别设于所述四面体可折展单元四个顶点处的所述花盘内侧，其中位于底面上三个所述花盘处的所述展开联动机构与相邻的所述四面体可折展单元共用。3.根据权利要求2所述的四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，其特征在于：所述展开联动机构包括所述承力杆，所述滑移副组件，所述驱动弹簧，所述连杆和所述连接组件，所述承力杆与所述花盘相连，所述承力杆为所述展开联动机构的主承载结构；所述滑移副组件套在所述承力杆上，所述滑移副组件远离所述花盘一端与所述驱动弹簧连接，所述滑移副组件的环形侧面与三个所述连杆连接；三个所述连杆远离所述滑移副组件的一端都设有所述连接组件，所述连接组件通过内部的关节轴承与所述连杆相接，所述连杆用于传递所述驱动弹簧的驱动力到所述连接组件固结的所述腹杆上；三个所述连接组件分别和三个所述腹杆固结，其中三个所述腹杆与所述承力杆与同一个所述花盘相连。4.根据权利要求3所述的四面体构架式可展开抛物柱面网状天线，其特征在于：当天线收拢时，所述折叠杆往所述四面体可折展单元内折叠，同时所述展开联动机构往所述驱动弹簧压缩方向运动；当天线展开时，所述折叠杆在杆内展开动力驱动下往外展开，同时所述展开联动机构在所述驱动弹簧驱动下带动所述滑移副组件往弹簧释放方向运动，以带动所述腹杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓凯，苗新聪，崔琦峰，孙世超，陈晓峰，王治易，周鑫，王艳芬，李明，詹军海，黄庆平，程庆清，杨丽，张玉程，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：