[發(fā)明專利]混合剪叉式雙層環(huán)形桁架可展開天線機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810203617.1
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN108183309A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永生;韓博;張碩;許允斗;姚建濤;鄭東;陳陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/08
• 分類號(hào): H01Q1/08
• 代理公司: 秦皇島一誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種的混合剪叉式雙層環(huán)形桁架可展開天線機(jī)構(gòu)，主要包括內(nèi)層環(huán)形桁架組件、外層環(huán)形桁架組件、中心固定剪式連接組件以及中心移動(dòng)剪式連接組件；內(nèi)層環(huán)形桁架組件包括n個(gè)內(nèi)層折展單元，外層環(huán)形桁架組件包括2n個(gè)外層折展單元，中心固定剪式連接組件包括n個(gè)中心固定剪式折展單元和n/2個(gè)中心移動(dòng)剪式折展單元；內(nèi)層折展單元兩側(cè)的上下四個(gè)內(nèi)層花盤通過兩個(gè)中心固定剪式折展單元以及一個(gè)中心移動(dòng)剪式折展單元和與相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)外層折展單元的上下六個(gè)外層花盤相連組成雙層環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施方式簡(jiǎn)單，可靠性高，具有運(yùn)動(dòng)靈活、折疊比較大的優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于通訊衛(wèi)星、空間站和空間探測(cè)器上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可展開天線機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著人類對(duì)太空的探索不斷深入，人造衛(wèi)星在航天領(lǐng)域占據(jù)了不可或缺的位置，而星載天線是衛(wèi)星的重要部件，其技術(shù)性能對(duì)衛(wèi)星的性能和穩(wěn)定性具有重要的影響。隨著空間科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，衛(wèi)星天線技術(shù)是近年來衛(wèi)星有效載荷中發(fā)展最快的技術(shù)之一。其中大型環(huán)形桁架天線以其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、可靠性高、展收比大等特點(diǎn),被認(rèn)為是目前大型星載可展開天線最理想的結(jié)構(gòu)形式,成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的空間技術(shù)領(lǐng)域的重要核心技術(shù)之一，優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是天線設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的方面。作為星載大型天線的典型結(jié)構(gòu)形式，大型環(huán)形桁架天線在新一代大型通信衛(wèi)星、中繼衛(wèi)星、對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星中需求迫切，且需求的口徑越來越大。目前研制成功的大口徑空間可展開天線主要分為展開肋式天線、構(gòu)架式可展開天線、環(huán)柱形可展開天線和環(huán)形桁架式可展開天線。

環(huán)形桁架式可展開天線折疊比很大、質(zhì)量較小、質(zhì)量不隨口徑的增大而成比例增加，是空間幾十米到上百米大口徑可展開天線的理想結(jié)構(gòu)形式。國(guó)內(nèi)外相關(guān)人員在環(huán)形桁架式空間可展開機(jī)構(gòu)方面進(jìn)行了深入的研究，并且取得了許多研究成果。隨著各類航天任務(wù)對(duì)大口徑天線的需求不斷增加，可展開天線的口徑越來越大，單層環(huán)形桁架式可展開天線機(jī)構(gòu)在口徑增大到一定程度時(shí)已經(jīng)不能滿足桁架機(jī)構(gòu)剛度以及形面精度的要求，而一些環(huán)形桁架可展開天線采用張緊拉鎖實(shí)現(xiàn)天線機(jī)構(gòu)整體剛度的提高，但是張緊拉鎖較為復(fù)雜，不易控制，也降低了整體結(jié)構(gòu)的可靠性，在展開過程中極易發(fā)生纏繞現(xiàn)象，因此，亟需在現(xiàn)有環(huán)形桁架的構(gòu)型基礎(chǔ)上研制出具有大口徑、高精度、高剛度、高穩(wěn)定性、折疊比大等性能的優(yōu)良可展機(jī)構(gòu)，以滿足不同航天任務(wù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)剛度不高，機(jī)構(gòu)折疊比較小以及可靠性較低的問題，進(jìn)而提供一種混合剪叉式雙層環(huán)形桁架可展開天線機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明包括內(nèi)層環(huán)形桁架組件、外層環(huán)形桁架組件、中心固定剪式連接組件以及中心移動(dòng)剪式連接組件，所述內(nèi)層環(huán)形桁架組件包括n個(gè)內(nèi)層折展單元，各內(nèi)層折展單元結(jié)構(gòu)完全相同，相鄰的內(nèi)層折展單元通過共用的上下兩個(gè)內(nèi)層花盤連接，組成內(nèi)層環(huán)形桁架組件，內(nèi)層環(huán)形桁架組件展開及收攏后均為多面式環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)；所述外層環(huán)形桁架組件包括2n個(gè)外層折展單元，所述外層折展單元共有兩種結(jié)構(gòu)，即外層折展單元B與外層折展單元C，各外層折展單元呈B-B-C的順序排列，通過共用的上下兩個(gè)外層花盤將各外層折展單元連接，組成外層環(huán)形桁架組件，外層環(huán)形桁架組件展開及收攏后均為多面式環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)；所述中心固定剪式連接組件包括n個(gè)中心固定剪式折展單元，各中心固定剪式折展單元結(jié)構(gòu)完全相同；所述中心移動(dòng)剪式連接組件包括n/2個(gè)中心移動(dòng)剪式折展單元，各中心移動(dòng)剪式折展單元結(jié)構(gòu)完全相同；整個(gè)混合剪叉式雙層環(huán)形桁架可展開天線機(jī)構(gòu)的內(nèi)層環(huán)形桁架組件和外層環(huán)形桁架組件為同心布置；內(nèi)層折展單元兩側(cè)的上下四個(gè)內(nèi)層花盤通過兩個(gè)中心固定剪式折展單元以及一個(gè)中心移動(dòng)剪式折展單元和與相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)外層折展單元的上下六個(gè)外層花盤相連組成雙層環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)，即混合剪叉式雙層環(huán)形桁架可展開天線機(jī)構(gòu)。

所述內(nèi)層折展單元包括兩個(gè)內(nèi)層剪式桿、四個(gè)內(nèi)層橫桿以及四個(gè)內(nèi)層花盤；所述外層折展單元包括兩個(gè)外層剪式桿，四個(gè)外層橫桿以及四個(gè)外層花盤；其中內(nèi)層剪式桿與外層剪式桿滿足的長(zhǎng)度關(guān)系式為