[發明專利]一種用于環形桁架式反射器的可同步展開環梁

有效

• 申請號: 201810074048.5
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108417991B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 趙治華;付康佳;任革學
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;H01Q1/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種用于環形桁架式反射器的可同步展開環梁，屬于衛星天線技術領域，由環向分布的多個相同的基本四邊形單元連接而成，各基本四邊形單元均包括兩縱桿、兩橫桿、一斜桿和兩個相同的同步展開機構；每個同步展開機構包括配套設置的一滑動鉸鏈、一同步繩和三個滑輪；滑動鉸鏈位于一縱桿上，該滑動鉸鏈和位于另一縱桿上的T型鉸鏈分別與一根橫桿的兩端通過轉動副相連；第一滑輪和第二滑輪固定在滑動鉸鏈上且兩者均與同步繩相切，第三滑輪固定在另一縱桿的T型鉸鏈上；同步繩一端固定在一根縱桿的縱桿固定接頭上，另一端依次繞過三個滑輪后與另一縱桿上的滑動鉸鏈固連。本發明具有結構簡單、同步性好、同步繩長和張力值均保持恒定的特點。

技術領域

本發明屬于衛星天線技術領域，涉及一種用于環形桁架式反射器的可同步展開環梁。

背景技術

近年來隨著通訊及深空探測等需求日益提高，衛星天線的口徑逐漸增大。然而受到火箭發射空間的限制，需要研制可以展開的衛星天線。環形桁架式可展開(理解為既可展開也可收攏)反射器Astromesh(美國專利NO.5680145)是可展開衛星天線的典型成功代表之一，其具有質量輕、剛度大、收縮比大且易于展開的優點。該反射器Astromesh由可展開的環梁和由該環梁支撐的網面兩部分組成，其中環梁可以實現環形反射器從收攏態到展開態的轉變(目前而言，環形反射器完全展開后，將一直維持該狀態)。具體來說，環梁為沿環向分布的周期性結構，由各個相同的四邊形單元連接而成，四邊形單元可以實現收攏和展開，參見圖1，其中圖(a)為環梁展開的中間過程構型示意圖，圖(b)為環梁完全展開的構型示意圖。根據收攏方式的差異，環形反射器可分為一代構型(簡稱AM1)和二代構型(簡稱AM2)。AM2的顯著特點在于其采用了滑動鉸鏈沿縱桿滑動的方式實現收攏高度的降低，在相同焦徑比下AM2收攏高度比AM1降低40％。考慮到火箭運輸空間有限，AM2收攏時高度更小，因此AM2適宜實現更大口徑的環形反射器。

對于二代構型的環形反射器的可展環梁，參見圖1中的(c)、(d),環梁中每個四邊形單元均分別包括2根平行等長的縱桿(3和9)、2根等長的橫桿(6和11)和1根斜桿12，各縱桿兩端分別固定有一個縱桿固定接頭(1和7)和一個T型鉸鏈(4和10)，且兩縱桿(3和9)上的縱桿固定接頭和T型鉸鏈均呈對角布置，斜桿12的兩端分別與1個T型鉸鏈通過轉動副相連。完全展開狀態時環梁的每個基本四邊形單元均為矩形。環梁展開的關鍵在于每一個四邊形單元均要同步展開，即保證各個基本四邊形單元運動是一致的。為此，現有環梁中每個基本四邊形單元內還設有兩個同步展開機構，每個同步展開機構通過一組繞過滑輪的同步繩來保證相鄰的滑動鉸鏈在縱桿上滑動相同的距離。對于其中的一個同步展開機構(位于左下方)而言，具體包括配套設置的一個滑動鉸鏈2、一根同步繩13和兩個滑輪(5和14)，另外一個同步展開機構(位于右上方)與之相似；各滑動鉸鏈分別位于1根縱桿上，可沿相應縱桿上下滑動；各滑動鉸鏈和位于另一縱桿上的T型鉸鏈分別與相應橫桿的兩端通過轉動副相連；兩個滑輪分別固定在與不同縱桿固連的T型鉸鏈和滑動鉸鏈上；下同步繩13在兩個拐點處分別繞過兩個滑輪5和14，下同步繩13一端固定在左滑動鉸鏈2上、另一端固定在右縱桿固定接頭7上。上同步繩16的布置與繞法與下同步繩13相似。在基本四邊形單元由收攏到展開的運動過程中，每個滑輪的包角(同步繩與滑輪的接觸弧長對應的圓心角)會由約180度減小至約90度，考慮到滑輪的尺寸不可忽略，整根同步繩的長度在展開過程中會發生改變。如果同步繩在收攏態時張緊，展開過程中會逐步松弛，從而大大削弱同步效果，因此不能保證各個四邊形單元的運動一致性，嚴重時甚至導致環梁不能完全展開。

發明內容

本發明是為了克服已有技術的不足之處，提供一種用于環形桁架式反射器的可同步展開環梁，可實現環梁各基本四邊形單元的同步展開，具有形式簡單、易于實現的特點。

為實現本發明目的，采用如下技術方案：