[發(fā)明專利]單元陣列式單自由度周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910046770.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109638413B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永生;韓博;許允斗;姚建濤;郭金偉;陳陽(yáng);鄭東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/12
• 分類號(hào): H01Q1/12
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽(yáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種單元陣列式單自由度周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，包含N個(gè)外層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元和N個(gè)內(nèi)層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元，主要由內(nèi)層節(jié)點(diǎn)連接件、內(nèi)層連桿、中間連桿、外層連桿、外層節(jié)點(diǎn)連接件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接組成，兩類單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元相互穿插并陣列布置，通過(guò)共用兩個(gè)中間連桿、兩個(gè)內(nèi)層節(jié)點(diǎn)連接件以及兩個(gè)外層節(jié)點(diǎn)連接件相連接，共同組成多面式周邊桁架機(jī)構(gòu)；整體機(jī)構(gòu)具有高度的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，通過(guò)改變整體機(jī)構(gòu)中內(nèi)、外層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元的數(shù)量以及其中桿件的長(zhǎng)度，可以形成不同尺度的周邊桁架式空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)，可以較好的應(yīng)用于大口徑星載天線中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，尤其涉及到一種單元陣列式單自由度周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著空間科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，空間衛(wèi)星、空間站以及其他航天器所收集和傳遞的信息量不斷增多，作為信息傳送與接收裝置的天線在空間通訊與數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中的作用愈發(fā)突出。為增加空間傳遞的信息量，需要不斷提高傳輸帶寬以及信號(hào)增益，最直接有效的方法就是增大空間天線的口徑，這樣在增加空間傳遞信息量的同時(shí)還可以簡(jiǎn)化地面接收裝置。由于受到火箭有效載荷艙容積以及火箭整體運(yùn)載能力的限制，空間天線以及其他空間結(jié)構(gòu)需要在發(fā)射階段折疊起來(lái)放置于整流罩內(nèi)，待進(jìn)入空間軌道后再展開(kāi)至工作狀態(tài)，因此大型空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已逐漸成為航空航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

大型空間可展開(kāi)天線主要包括展開(kāi)肋式、周邊桁架式以及構(gòu)架式等，其中周邊桁架式可展開(kāi)天線口徑可達(dá)幾十米甚至上百米，且其整體質(zhì)量不隨口徑增大而成比例增加，是大口徑空間可展開(kāi)天線的理想結(jié)構(gòu)形式。目前在軌運(yùn)行的周邊桁架可展開(kāi)天線中較為著名的是美國(guó)于2000年發(fā)射的AstroMesh天線，其口徑為12.25m，整體質(zhì)量為55Kg，由多個(gè)平面對(duì)角伸縮單元相互連接而成，收攏時(shí)的直徑和高度分別為1.3m和3.8m。

由于周邊桁架可展開(kāi)天線在空間大口徑以及超大口徑可展開(kāi)天線領(lǐng)域良好的性能優(yōu)勢(shì)，各國(guó)相關(guān)科研人員在周邊桁架可展開(kāi)天線的展開(kāi)機(jī)構(gòu)、索網(wǎng)成形以及展開(kāi)控制等方面做了大量的研究，但是目前在軌運(yùn)行的周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)類型仍然較少，并且隨著天線口徑的增大，整體結(jié)構(gòu)剛度下降較為嚴(yán)重。因此，亟需提出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度較高、折疊比較大以及制造工藝性較好等性能優(yōu)良的周邊桁架式可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，以滿足不同航天任務(wù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自由度少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度較高以及折疊比較大的單元陣列式單自由度周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是根據(jù)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種單元陣列式單自由度周邊桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，其特征在于：包含N個(gè)外層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元和N個(gè)內(nèi)層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元，其中N為大于等于3的整數(shù)，所述外層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元包括四個(gè)外層節(jié)點(diǎn)連接件、兩個(gè)內(nèi)層節(jié)點(diǎn)連接件、四個(gè)中間連桿以及四個(gè)外層連桿，所述內(nèi)層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元包括四個(gè)內(nèi)層節(jié)點(diǎn)連接件、兩個(gè)外層節(jié)點(diǎn)連接件、四個(gè)中間連桿以及四個(gè)內(nèi)層連桿，所述外層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元與所述內(nèi)層單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元通過(guò)共用的兩個(gè)中間連桿、兩個(gè)內(nèi)層節(jié)點(diǎn)連接件以及兩個(gè)外層節(jié)點(diǎn)連接件相互穿插并陣列布置，共同組成多面式周邊桁架機(jī)構(gòu)。