[發明專利]一種空間可展開反射面裝置

有效

• 申請號: 200810017475.6
• 申請日: 2008-02-01
• 公開（公告）號: CN101224793A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 鄭飛;陳梅;段寶巖;郝蓓
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B64G1/42
• 分類號: B64G1/42;E04H15/46;H01Q1/28
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發明屬于航天技術領域，具體是一種可展開反射面裝置，主要應用于太空，也可應用于地面。

背景技術

隨著航天技術的不斷發展和航天應用的不斷擴展，空間大型可展開裝置如大型可展開天線、太陽能帆板等得到了越來越廣泛的應用，甚至成為衛星應用成功與否的關鍵部件之一。而運載火箭容納尺寸、運載能力的限制，航天應用高成本、高風險的特點，地面研制環境與太空工作環境的顯著差異，都使得大型可展開裝置的設計成為航天應用的關鍵技術之一。大型可展開裝置不僅要求能夠可靠展開，而且要求在太空環境下能夠形成并保持足夠的構型精度。航天應用的大型可展開裝置，可以用三個方面的參數衡量其綜合特性：其一是面密度，其二是構型精度，其三是收納率。

目前以星載可展開天線為主的大型可展開裝置多種多樣，但以上三個參數綜合特性優良的大型可展開裝置并不多見。美國1977年的4030102專利提出一種折疊環式可展開反射器結構(Deployable?reflector?structure)，采用中心為長鼓結構，收攏時折疊環捆綁在其周圍，展開后圓環通過柔索與中心長鼓結構相連。柔性反射面附著在圓環與長鼓結構一端相連的眾多牽引繩上。該結構方案有兩大缺陷：其一是高度收納率(約為0.5)受中心長鼓結構尺寸限制，無法應用到大型可展開結構上；其二是它僅能形成圓錐結構反射面，應用相當有限。美國2007年的7216995專利提出一種折疊肋式可展開反射器(Deployable?reflector)，采用收攏在中心的6根Z型折疊桁架肋在柔繩牽引下展開，形成圓周為正六邊形的剛性支撐結構。柔性絲網綁定在其上，形成反射面結構。該結構方案也有兩大缺陷：其一是采用Z型折疊桁架肋結構，結構復雜，徑向和高度方向的收納率都不高(高度方向的收納率＜2)，其質量及相應面密度也不低；其二是圓周用柔繩牽引，很難保證期望的正六邊形型面精度，若要形成圓形反射面，其口徑效率很低。

發明的內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足和缺陷，提供一種空間大型可展開反射面裝置，以提高其面密度、構型精度、收納率綜合性能指標，為構建大型可展開天線、遮陽罩、太空艙、定居點大型可展開裝置提供穩固的支撐裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的技術思路是采用折疊環肋組合結構，使可展開裝置收攏時，在徑向和高度方向都有比現有技術更大的收納率，展開時，由外圓環、支撐肋、中心圓筒相互連接，構成一個完整的剛性骨架，為大型可展開天線等提供穩固的支撐。

本發明的整體裝置包括：折疊式環桿、折疊式肋桿和復數個連接關節，其中每兩個折疊式環桿通過一個環桿連接關節連接，構成圓形收攏、展開環結構；每兩個折疊式肋桿通過一個肋桿連接關節連接成折疊段，構成收攏、展開肋結構；該肋結構的一端通過環肋連接關節與環結構連接，另一端與中心的肋筒連接關節連接，形成一個剛性整體。

所述的折疊式肋桿固定在折疊式環桿內，通過環桿連接關節和肋桿連接關節的驅動、鎖定，分別控制折疊式環桿和折疊式肋桿由豎直的收攏狀態展開到曲線逼近的工作狀態。

所述的折疊式環桿收攏在一個圓柱面或圓桶面上，折疊式肋桿收攏在均勻分布的徑向上。

所述的環桿連接關節和環肋連接關節主要由一對圓錐齒輪結構和一對夾板組成，每個圓錐齒輪結構設有驅動、定位機構，兩個圓錐齒輪結構的連接處設有角度，齒輪結構上安置有扭簧和鎖定裝置，控制環桿展開并固定。

所述的肋桿連接關節主要由一對圓柱齒輪結構和一對夾板組成，圓柱齒輪結構上安置有扭簧、定位銷，通過扭簧的驅動、定位銷的鎖定，使折疊式肋桿由豎直的收攏狀態展開到曲線逼近狀態。

所述的環桿連接關節和環肋連接關節分別采用同步驅動機構，且在驅動機構的關節處設置150～180度的角度，使環結構由收攏到展開過程中繞固定的軸線作平面轉動。

所述肋筒連接關節采用法蘭盤結構，其夾板與中心分別與相應肋桿和航天器的相應結構相連接。

所述的折疊式環桿和折疊式肋桿均可采用完整或鏤空結構的直桿或者曲線桿，截面可采用實心或空心截面。

本發明在捆綁的收攏狀態下，環桿連接關節、肋桿連接關節中的扭簧存儲彈性勢能；解除捆綁后，扭簧的彈性勢能轉化為驅動能，驅動環桿、肋桿展開；展開到位后，環桿連接關節、肋桿連接關節上的定位裝置將各環桿、肋桿鎖定，形成空間大型可展開裝置。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)本發明由于采用同步齒輪機構控制折疊式環結構和折疊式肋結構動作，可保證折疊式環桿和折疊式肋桿由收攏狀態展開到期望的工作狀態。