[發(fā)明專利]單自由度剪鉸聯(lián)動(dòng)式雙環(huán)桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910048028.5
• 申請(qǐng)日: 2019-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109616737A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永生;韓博;許允斗;姚建濤;鄭東;張碩;郭路瑤
• 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: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王海燕

本發(fā)明公開(kāi)一種單自由度剪鉸聯(lián)動(dòng)式雙環(huán)桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，涉及可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，包括N個(gè)單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元和2N組連接桿組件；單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元主要包括四個(gè)外節(jié)點(diǎn)花盤、四個(gè)內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤、兩個(gè)內(nèi)層剪式桿、四個(gè)中間剪式桿以及四個(gè)外連桿；連接桿組件主要包括兩個(gè)連接桿；N個(gè)單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元呈圓周陣列布置，相鄰單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元之間通過(guò)兩組連接桿組件以及共用的兩個(gè)外節(jié)點(diǎn)花盤連接，共同組成多面式雙環(huán)桁架機(jī)構(gòu)。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性較高，通過(guò)改變單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元的數(shù)量以及桿件的長(zhǎng)度，可以形成不同尺度的雙環(huán)桁架式空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)，可較好應(yīng)用于星載大口徑可展開(kāi)天線中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種單自由度剪鉸聯(lián)動(dòng)式雙環(huán)桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著載人航天、對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)以及空間通信等事業(yè)的迅速發(fā)展，各類航天工程中需要的空間機(jī)構(gòu)的尺寸越來(lái)越大，以滿足不同航天任務(wù)的需求，受到航天運(yùn)載工具有效空間容艙的限制，需要設(shè)計(jì)具有大折疊比的空間可展開(kāi)機(jī)構(gòu)，在發(fā)射和運(yùn)輸階段處于折疊狀態(tài)并收攏于整流罩內(nèi)，待航天器進(jìn)入軌道后再展開(kāi)至工作狀態(tài)。

根據(jù)可展機(jī)構(gòu)展開(kāi)與收攏方式，可展機(jī)構(gòu)可以分為鉸接桁架式可展機(jī)構(gòu)、變形材料可展機(jī)構(gòu)以及充氣展開(kāi)式可展機(jī)構(gòu)，鉸接桁架式可展機(jī)構(gòu)主要由連桿和運(yùn)動(dòng)副組成，此類機(jī)構(gòu)具有收攏折疊比較大、精度高、可重復(fù)收攏展開(kāi)性好和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于空間站基礎(chǔ)骨架、空間伸展臂以及大口徑可展開(kāi)天線等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的星載可展開(kāi)天線多采用鉸接桁架式可展機(jī)構(gòu)，環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)是應(yīng)用較為廣泛的一種，但是現(xiàn)有的環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)類型較少，并且隨著天線口徑的增大，天線剛度下降較為嚴(yán)重，為提高環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)剛度，相關(guān)科研人員提出了雙環(huán)桁架機(jī)構(gòu)，但是其一般都具有多個(gè)自由度，需要大量的同步鉸鏈來(lái)保證其能順利展開(kāi)，造成結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝配制造較為麻煩，且目前雙環(huán)桁架機(jī)構(gòu)的構(gòu)型較少，因此，亟需提出整體自由度少、制造工藝性好、剛度高、折疊比大等性能優(yōu)良的可展機(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)明的目的是提供一種單自由度剪鉸聯(lián)動(dòng)式雙環(huán)桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問(wèn)題，自由度少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度較高而且折疊比較大。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種單自由度剪鉸聯(lián)動(dòng)式雙環(huán)桁架可展開(kāi)天線機(jī)構(gòu)，包括N個(gè)單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元和2N組連接桿組件；N個(gè)所述單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元呈圓周陣列布置，相鄰的所述單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元之間通過(guò)兩組所述連接桿組件連接，共同組成多面式雙環(huán)桁架機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元包括四個(gè)外節(jié)點(diǎn)花盤、四個(gè)內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤、兩個(gè)內(nèi)層剪式桿、四個(gè)中間剪式桿和四個(gè)外連桿；

四個(gè)所述外連桿設(shè)置為兩兩一組，每組的兩個(gè)所述的外連桿的端部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另外兩端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接一個(gè)所述外節(jié)點(diǎn)花盤，相鄰的兩個(gè)所述單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元共用兩個(gè)所述外節(jié)點(diǎn)花盤；

四個(gè)所述中間剪式桿設(shè)置為兩兩一組，每組的兩個(gè)所述中間剪式桿交叉設(shè)置并通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副進(jìn)行連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)副將所述中間剪式桿分為兩段；每組的兩個(gè)所述中間剪式桿的一端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接一個(gè)所述外節(jié)點(diǎn)花盤，另一端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接一個(gè)所述內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤；

兩個(gè)所述內(nèi)層剪式桿的中間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，四個(gè)自由端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接一個(gè)所述內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤，四個(gè)所述內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤對(duì)稱分布在兩個(gè)所述內(nèi)層剪式桿所在平面的四個(gè)頂點(diǎn)上。

優(yōu)選的，每組所述連接桿組件包括兩個(gè)連接桿，兩個(gè)所述連接桿的端部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另外兩端分別與相鄰兩個(gè)單自由度可展開(kāi)機(jī)構(gòu)單元的內(nèi)節(jié)點(diǎn)花盤通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。