[發明專利]一種構架式空間可展天線展開機構

在審

• 申請號: 201410055151.7
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103825098A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 李兵;楚爭榮;黃海林;鄧宗全
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: H01Q7/02
• 分類號: H01Q7/02;H01Q1/12
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 戴建波;朱本利

技術領域

本發明屬于航天器材與設備技術領域，涉及一種構架式空間可展天線展開機構，可用于人造衛星以及太空探測器的大口徑拋物面天線。

背景技術

近年來隨著人類太空活動的不斷增加，空間可展天線在諸如遠程通信，地球監測以及各種各樣的外太空探索中扮演了非常重要的角色。以反射面介質的不同，可以將空間可展天線分為三類，分別是固體表面可展天線，充氣可展天線以及金屬網面可展天線。其中以金屬網面可展天線的應用最為廣泛，原因是其具有很高的收藏比和較輕的質量。金屬網面可展天線的種類繁多，日本宇宙探索局（JAXA）提出了一種構架式空間可展天線（LDR），它由十個展開模塊構成，而每個展開模塊由金屬反射網面、索網結構以及包括六個基本展開單元的展開機構構成。日本的ETS-VIII衛星攜帶了兩個LDR于2006年12月18日發射升空。它們的展開口徑和質量分別為13m和170kg。同樣的，美國Astro空間探索公司開發了一種名為AstroMesh的空間可展天線，至今已經有超過15年的歷史。在AstroMesh中，由金屬反射網面、環形展開機構以及連接在環形展開機構上的前后索網結構構成。首例AstroMesh于2000年12月5日發射升空，它的展開口徑和質量分別為12.25m和55kg。LDR和AstroMesh是目前性能較好而且最為著名的空間可展天線。

為了在不久的將來實現人造衛星與地面之間的高效通信，空間可展天線的展開口徑需要達到30m以上，原因是移動電話的信號接收能力較弱。一種直接的方法是增加LDR中展開單元的尺寸，但是這樣將導致LDR的質量增量很大。同樣的，對AstroMesh的展開機構進行擴展也將使機構的一階固有頻率降低非常多。因此，單純依賴對現有天線的擴展無法實現天線的大口徑化。

中國專利申請201110377047.X公開了一種大收縮比的可陣列十桿可展單元機構，包括基架桿、驅動彈簧、兩個滑移桿、四個T形連桿和三個普通連桿，由驅動彈簧作用于滑移桿上的力進行驅動。該方案的缺點在于：1、桿件數量多，結構較復雜，可靠性低；2、使用兩個滑塊驅動，展收同步性差，展收過程中易卡死。

因此，如何提供一種可靠性高、同步性好的空間可展天線展開機構成為了業界需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種構架式空間可展天線（LDA）展開機構，其具有可靠性高、同步性好、一階固有頻率較AstroMesh高而質量較LDR輕的優點。

為了實現上述目的，本發明提供了一種構架式空間可展天線展開機構，其包括若干相同的基本展開單元；其中，該基本展開單元包括：

第一立桿和第二立桿，基本展開單元展開時，第一立桿和第二立桿縱向平行設置；

上弦桿，該上弦桿的始端通過轉動副連接于第一立桿的上端；上弦桿的末端通過轉動副連接于第二立桿的上端；

下弦桿，該下弦桿的始端通過轉動副連接于第一立桿的下端；下弦桿的末端通過轉動副連接于第二立桿的下端；

上斜桿和下斜桿，上斜桿的始端通過轉動副連接于第一立桿的上端；下斜桿的始端通過轉動副連接于第二立桿的下端；上斜桿的末端和下斜桿的末端通過轉動副互相連接；

上斜桿通過滑塊曲柄機構與第一立桿可動連接，滑塊套設于第一立桿；曲柄的一端通過轉動副連接于上斜桿，另一端通過轉動副連接于滑塊；第一立桿上套設有驅動彈簧，驅動彈簧一端固定于第一立桿的下端，另一端連接于滑塊。

本發明中，LDA展開機構由LDR展開機構中的基本展開單元構成，但是構成方式卻不相同。LDR展開機構的每個展開模塊由六個展開單元構成，為放射線型布置。但是LDA展開機構的展開單元則為環形狀布置，即先由基本展開單元通過共用第一立桿（中心桿）、滑塊和驅動彈簧連接成二模塊展開單元和三模塊展開單元。其中，二模塊展開單元中包含兩個基本展開單元，它們的夾角為120度；三模塊展開單元中包含三個基本展開單元，它們之間的夾角互為120度。然后再由二模塊展開單元和三模塊展開單元通過共用第二立桿相互連接成包含若干個基本展開模塊的展開機構。

因此，與同樣展開口徑的LDR展開機構相比，LDA展開機構減少了基本展開單元的數量，即減小了展開機構的質量。此外，隨著展開模塊（二模塊展開單元和/或三模塊展開單元）數量的增加，LDA展開機構與LDR展開機構相比，質量的減小量增大，而一階固有頻率的減小量越小。