[發(fā)明專利]剪鉸聯(lián)動式過約束雙層環(huán)形桁架可展開天線機構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810203705.1
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108281747A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙永生;韓博;張碩;許允斗;姚建濤;陳陽;鄭東
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/08
• 分類號: H01Q1/08
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種剪鉸聯(lián)動式過約束雙層環(huán)形桁架可展開天線機構(gòu)，其主要包括內(nèi)層環(huán)形桁架組件、外層環(huán)形桁架組件和內(nèi)外層桁架連接組件；內(nèi)層環(huán)形桁架組件包括n個內(nèi)層折展單元，相鄰內(nèi)層折展單元通過共用的上下兩個內(nèi)層花盤連接；外層環(huán)形桁架組件包括2n個外層折展單元，相鄰?fù)鈱诱壅箚卧ㄟ^共用的上下兩個外層花盤連接；內(nèi)外層桁架連接組件包括2n個中間折展單元；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)層折展單元每側(cè)的上下兩個內(nèi)層花盤各通過一個中間折展單元與相對應(yīng)的外層折展單元每側(cè)的上下兩個外層花盤相連。本發(fā)明具有剛度高、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高的特點，可應(yīng)用于通訊衛(wèi)星、空間站和空間探測器上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可展機構(gòu)，特別是一種可展開天線機構(gòu)。

背景技術(shù)

目前，星球探測、空間站的建設(shè)，航天飛行器的設(shè)計，載人航天以及月球 探測計劃等重大航天科技工程都與空間可展開機構(gòu)有著密不可分的關(guān)系，大型 空間可展開機構(gòu)在航天領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用是作為星載天線的展開和支撐機 構(gòu)。星載天線被廣泛應(yīng)用于對地?zé)o線通信、電子偵察、導(dǎo)航、遙感、科學(xué)研究 等領(lǐng)域，是衛(wèi)星系統(tǒng)的“眼睛”和“耳朵”，起著決定性作用。由于距離較遠， 衛(wèi)星接收到的信號較弱，為滿足多功能、多波段、大容量、高功率的需求，星 載天線開始轉(zhuǎn)向大型化、超大型化方向發(fā)展。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。國內(nèi)外 相關(guān)科研人員在環(huán)形桁架式空間可展開機構(gòu)方面進行了深入的研究，并且取得 了許多研究成果。隨著各類航天任務(wù)對大口徑天線的需求不斷增加，可展開天 線的口徑變得越來越大，單層環(huán)形桁架式可展開天線機構(gòu)在口徑增大到一定程 度時已經(jīng)不能滿足桁架機構(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現(xiàn)天線機構(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)明的目的在于提供一種具有大口徑、高剛度以及大折疊比等優(yōu)良性能 的剪鉸聯(lián)動式過約束雙層環(huán)形桁架可展開天線機構(gòu)。

本發(fā)明主要包括內(nèi)層環(huán)形桁架組件、外層環(huán)形桁架組件和內(nèi)外層桁架連接 組件；所述內(nèi)層環(huán)形桁架組件包括n個內(nèi)層折展單元，各內(nèi)層折展單元結(jié)構(gòu)完全 相同，相鄰內(nèi)層折展單元通過共用的上下兩個內(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個外層折展單元，各外層折展單元結(jié)構(gòu)完全相同，相鄰?fù)?層折展單元通過共用的上下兩個外層花盤連接，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)；所述內(nèi)外層桁架連接組 件包括2n個中間折展單元，各中間折展單元結(jié)構(gòu)完全相同；整個剪鉸聯(lián)動式過 約束雙層環(huán)形桁架可展開天線機構(gòu)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)層折展單元每側(cè)的上下兩個內(nèi)層花盤通過兩個中間折展單元與相對 應(yīng)的外層折展單元每側(cè)的上下兩個外層花盤相連組成雙層環(huán)形桁架機構(gòu)，即剪 鉸聯(lián)動式過約束雙層環(huán)形桁架可展開天線機構(gòu)。

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

式中n為內(nèi)層折展單元數(shù)量，L，l分別為內(nèi)層剪式桿與外層剪式桿長度的一半。