[發明專利]一種空間可展機構

有效

• 申請號: 201410055564.5
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103786906B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 李兵;李樹白;鄧宗全;齊曉志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66
• 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V型桿-剪叉式閉環單自由度機構，可用于衛星拋物面天線、空間伸展臂等。

背景技術

在現代社會中，信息成為最重要的資源之一，作為信息接收裝置的天線地位至關重要。隨著通信、空間科學的迅猛發展，衛星成為傳播中繼站的首選。為增加傳遞的信息量，迫切需要不斷增大空間天線的口徑，以提高其傳輸帶寬、信號增益并且簡化地面接收裝置。由于受到火箭有效載荷艙容積和火箭運載力的限制，需要在發射階段可以收縮為體積很小，而在運行階段又能展開成大面積或者體積的高折疊比可展機構。因此，具有可展開、可建造性的天線在現代航天中廣泛應用。

根據國外航天器已付諸應用的空間可展機構的資料，空間可展機構通常分為三種：桿狀可展機構、面狀可展機構和體狀可展機構。其中可展開成平面的面狀可展機構被大量應用于太陽能電池陣、衛星天線支撐架等領域，是目前應用最多的一類可展機構。根據可展機構的組成原理，可展機構又可以分為鉸接式可展機構和柔性材料可展機構兩大類，前者由運動副和連桿組成，此類機構的展開過程由鉸鏈活動實現，可重復折疊展開性好、壽命長、抗震性好、精度高、剛度大，當前已經被廣泛應用于空間可展桁架、空間伸展臂、衛星可展天線等領域，目前已作為成熟組件廣泛的應用于各類航天器中。國內以往研制的折疊式太陽電池陣即屬于鉸接展開式機構。但是該類機構構造工藝復雜，鉸接點較多。柔性材料可展機構由柔性材料的彈性變形實現折疊展開，構造工藝相對簡單，但是可重復收攏性差，精度和剛度都相對較低。

當前國外已成功研制多種類型的鉸接式可展機構，如美國用于三維地形觀測的60m可折展雷達支撐臂、國際空間站主太陽翼支撐龍骨、俄羅斯“聯盟號”飛船上的四面體構架天線、美國Thuraya通信衛星上直徑達12m的環形桁架式天線、日本ETS-8衛星上的13m口徑構架型天線等。未來星球探測、太空組裝與操作、太空建設、太空運輸等作業，都需要宇航空間可折展機構來完成相應的作業。為此，我國相關科研機構對空間可展機構開展了一系列前瞻性的研究工作，并取得一定成果。

中國專利申請201110237143.0公開了一種可折疊發射、可z軸方向和x軸方向同時擴展的桁架單元。該方案中，第一縱向支撐柱和第四縱向支撐柱均與第一立柱和第二立柱相連通，第一縱向支撐柱和第二縱向支撐柱均與第一立柱和第四立柱相連通，第一橫向支撐柱和第四橫向支撐柱均與第二立柱和第四立柱相連通，第一橫向支撐柱和第二橫向支撐柱均與第一立柱和第一立柱相連通。

中國專利申請200810017474.1公開了一種空間可展開屏蔽面裝置。其包括:折疊式環桿、環桿連接關節、折疊式肋桿、肋桿連接關節、環肋連接關節和肋框連接關節。折疊式環桿、肋桿通過環桿連接關節、肋桿連接關節可由豎直的收攏狀態展開到水平的工作狀態。環肋連接關節和肋框連接關節將環結構和肋結構連成一個收攏、展開整體結構。該整體結構上綁定有金屬絲網或表面鍍鋁的薄膜，形成空間可展開屏蔽面裝置。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、肋桿展開并自動鎖定。

由于太空環境惡劣、影響因素多，要求可展開機構在太空中具有較好的可展開性，一定的誤差包容性以及較高的加工制造水平。因此，目前尚無大型復雜的空間可展機構付諸應用。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種空間可展機構，其具有較好的可展開性、較高的剛度、較高的誤差包容性以及較低的加工制造要求，以更好地適應太空環境。

為了實現上述目的，本發明提供了一種空間可展機構，其包括若干相同的折展單元；其中，折展單元左右對稱，其包括：

兩根相同的立桿，兩根立桿縱向設置；

兩根相同的第一弦桿，該兩根第一弦桿的始端分別通過轉動副連接于兩根立桿的上端；兩根第一弦桿的末端通過轉動副互相連接，形成V型桿；

兩根相同的第二弦桿，兩根第二弦桿的中部通過轉動副互相連接，形成剪叉機構；兩根第二弦桿的始端分別通過轉動副連接于兩根立桿的下端；

兩根相同的第三弦桿，兩根第三弦桿的始端分別通過轉動副連接于兩根立桿的中下部；兩根第三弦桿的末端分別通過轉動副連接于兩根第二弦桿的末端。