[發明專利]大型空間組裝式天線反射器模塊單元及其組裝方法

有效

• 申請號: 201110057519.X
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102173312A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 黃志榮;王波;華岳
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;H01Q15/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種大型空間組裝式天線反射器的模塊單元及其組裝方法，屬于衛星天線反射器技術領域。

背景技術

運載火箭的幾何包絡空間與衛星的安裝尺寸在一定程度上約束并限制了超大口徑天線在衛星上的應用，采用空間組裝式天線技術可以解決這一問題。

空間組裝式天線基本構成包括：空間組裝式反射器、大型伸展臂以及大型饋源陣組成，其中，空間組裝式反射器是空間組裝式天線的核心部分。

空間組裝式反射器采用具有獨立展開功能的模塊單元，將模塊單元按照一定的順序實行在軌展開、在軌組裝，集成裝配形成一種具有一定剛度的空間桁架結構，天線口徑、型面精度由模塊單元的數目及各模塊之間的組裝形式決定。

美國宇航局(NASA)報道了一種在軌組裝式天線反射器的模塊單元(NASA?Contractor?Report?3316)，該模塊單元主要由六邊形反射面、電動展開機構、十字桿、三角形支撐桿、花盤、鉸鏈、接頭等零部件組成。六邊形反射面作為模塊單元的主體，通過十字桿連接在三角形支撐桿上。各單元的六邊形反射面在組裝后構成了組裝式天線的整個反射面。

展開與收攏原理：在模塊單元的展開過程中，開始時模塊單元處于收攏狀態，去除收攏的約束力后，上、下花盤中間的彈簧展開裝置產生初始的展開動力，電動展開機構帶動下花盤沿著上花盤的中心桿向下滑動，同時，上徑向桿與上花盤之間的扭簧、下徑向桿與下花盤之間的扭簧也都產生一定的展開力，在下花盤向下運動過程中，上、下徑向桿分別繞上、下花盤向下、向外伸展開，各徑向桿之間有同步旋轉鉸鏈連接，因而六邊形反射面在展開過程是同步向下、向外伸展開的。隨著六邊形反射面徑向桿的展開，十字桿帶動十字鉸鏈隨著徑向桿逐漸展開，三角形環向桿也在底鉸鏈扭簧展開力、底鉸鏈空間位置約束、同步旋轉鉸鏈展開力的作用下同時展開，當所有桿件展開到位后，鎖緊上、下花盤、同步旋轉鉸鏈、十字鉸鏈，便能得到具有一定結構剛度的模塊單元。

在六邊形反射面展開的同時，十字鉸鏈隨著六邊形徑向桿的展開，其鉸鏈銷軸與水平面的夾角從0°逐漸變化到90°，該過程相當于將十字鉸鏈由水平翻轉到豎直位置。鉸鏈相對上花盤的位置也在不斷變化，十字桿在其與十字鉸鏈間的扭簧作用下沿十字鉸鏈展開。

該模塊單元收攏后呈圓柱狀，收攏圓柱直徑的大小與所選桿粗細有關，收攏后的長度相當于5/8倍模塊單元的外接圓直徑。

NASA六邊形組裝模塊單元展開與收攏過程復雜，展開過程中需要電動展開機構，展開控制器等。因此，相對衛星或空間站平臺，該組裝式天線具有功耗大、展開可靠性低等缺點。

美國專利US2002063660，專利名稱“LIGHT?WEIGHT，COMPACTLY?DEPLOYABLE?SUPPORT?STRUCTURE?WITH?TELESCOPING?MEMBERS”，中介紹了一種環架結構反射器，反射器主要由四桿鉸鏈、拉索桿、索網組成，每兩根拉索桿通過四桿鉸鏈連接形成多邊形環，再在每個四桿鉸鏈的空間上下各連接一根拉索桿，最后用繩索將這些拉索桿牽拉成一種空間索網桁架結構，通過改變拉索桿與四桿鉸鏈的數量可以實現多種邊數的多邊形環，該專利技術成功用于2010年發射的Skyterro-1衛星上；該桁架主要用于制作口徑5-30米的單付天線，與本申請研究的模塊組裝式天線不同。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種零功耗、高可靠性的空間組裝式天線反射器模塊單元及其組裝方法，此外，該單元還具有重量輕、收納比高等優點。

本發明的技術解決方案是：大型空間組裝式天線反射器模塊單元，包括六邊形可展開桁架、反射繩網；所述的六邊形可展開桁架包括頂鉸鏈、同步動力鉸鏈、環向桿、中間斜桿；長度相同的兩個環向桿通過同步動力鉸鏈組成同步折疊桿，一根同步折疊桿與兩根中間斜桿通過三個頂鉸鏈連接組成一個平面三角形結構單元，12個平面三角形結構單元通過共用中間斜桿及頂鉸鏈相互連接，組成一個環狀即形成天線反射器模塊單元桁架，連接時相鄰兩個三角形結構單元的同步折疊桿在空間上相互錯開，在空間上形成兩層大小不同、頂點位置交錯的六邊形；反射繩網包括反射電磁波用的金屬網與調整金屬網形面的調整繩，金屬網縫合在調整繩上，調整繩與上述模塊單元桁架通過安裝在頂鉸鏈的聯繩裝置連接、固定。