[發(fā)明專利]一種環(huán)向張拉彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910655421.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110416741B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳明兒;項(xiàng)平;張?zhí)礻?/a>;張福;王曉凱;陳曉峰;周鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號: H01Q15/16
• 分類號: H01Q15/16;H01Q19/12
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發(fā)明涉及一種環(huán)向張拉彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)，包括：中心花盤節(jié)點(diǎn)；彈性肋：呈輻射狀等間距均勻布置在中心花盤節(jié)點(diǎn)上；可展桁架：其一端鉸接所述中心花盤節(jié)點(diǎn)，另一端與彈性肋滑動(dòng)連接；由內(nèi)到外依次布置在彈性肋上的多組環(huán)向索：每組環(huán)向索由若干位于相鄰兩彈性肋之間的柔性索段首尾相連而成；反向張力陣：連接在彈性肋與可展桁架之間；反射面：張緊鋪設(shè)在彈性肋與環(huán)向索組成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用彈性肋的彈性彎曲變形來實(shí)現(xiàn)對反射面型面精度的控制，可應(yīng)用于具有大口徑高精度要求的空間可展天線結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種環(huán)向張拉彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

空間可展天線結(jié)構(gòu)在軍事偵察、高分辨率對地觀測、移動(dòng)衛(wèi)星通信等工程任務(wù)中發(fā)揮著重要作用。隨著航天工程在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用的發(fā)展，空間可展天線結(jié)構(gòu)對大口徑、高精度的需求越發(fā)迫切。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有可展結(jié)構(gòu)體系卻往往難以同時(shí)滿足口徑與精度的要求。在現(xiàn)有可展天線結(jié)構(gòu)體系中，索網(wǎng)可展天線結(jié)構(gòu)是兼顧口徑與精度的可能方案之一，理論上可應(yīng)用于10m級口徑的高精度工程任務(wù)。但是天線口徑與精度的需求始終未得到有效解決，現(xiàn)有成功應(yīng)用案例主要局限于S波段及L波段。隨著天線口徑的增大，為實(shí)現(xiàn)較高精度要求，反射面索網(wǎng)的拉索數(shù)量勢必亦隨之增加；而實(shí)際工程中，可展天線的索網(wǎng)型面精度取決于對每一根索段的長度與張力的調(diào)節(jié)與控制，拉索數(shù)目的增加使實(shí)際結(jié)構(gòu)型面精度的調(diào)節(jié)變得尤為繁瑣，反之制約反射面型面精度。針對此問題，采用含有一定抗彎剛度的彈性構(gòu)件是可能的解決方案。例如日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)在VSOP-2項(xiàng)目中曾提出彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)方案，但其優(yōu)化設(shè)計(jì)與張力陣調(diào)節(jié)控制難度較大，尚難以在大口徑高精度索網(wǎng)天線領(lǐng)域付諸實(shí)踐。因此，可展天線結(jié)構(gòu)大口徑的高精度實(shí)現(xiàn)問題仍然亟待得到解決，開發(fā)適用于能夠滿足大口徑高精度航天任務(wù)需求的新型可展結(jié)構(gòu)具有極其重要的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種環(huán)向張拉彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種環(huán)向張拉彈性肋可展天線結(jié)構(gòu)，包括：

中心花盤節(jié)點(diǎn)；

彈性肋：呈輻射狀均勻鉸接布置在中心花盤節(jié)點(diǎn)上；

可展桁架：其一端鉸接所述中心花盤節(jié)點(diǎn)，另一端與彈性肋滑動(dòng)連接；

由內(nèi)到外依次布置在彈性肋上的多組環(huán)向索：每組環(huán)向索由若干位于相鄰兩彈性肋之間的柔性索段首尾相連而成；

反向張力陣：連接在彈性肋與可展桁架之間；

反射面：張緊鋪設(shè)在彈性肋與環(huán)向索組成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)上。

進(jìn)一步的，所述中心花盤節(jié)點(diǎn)由上部花盤、下部花盤，以及連接上部花盤和下部花盤的中心柱組成，其中，所述上部花盤上表面鉸接所述彈性肋。優(yōu)選的，上部花盤與下部花盤均可呈圓盤狀結(jié)構(gòu)，中心柱則可以呈圓柱型，材質(zhì)可選用鋁合金等材料制成。

進(jìn)一步的，可展桁架可以等間距設(shè)有多組。優(yōu)選的，其展開與收攏的動(dòng)作可以采用電機(jī)或彈簧等方式驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述彈性肋包括與中心花盤節(jié)點(diǎn)鉸接并具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的鉸接節(jié)點(diǎn)，以及與所述鉸接節(jié)點(diǎn)連接成一體的變截面肋。

更進(jìn)一步的，所述變截面肋為具有矩形橫向截面的條狀彈性構(gòu)件，其縱向呈直線形，部分位置的截面高度不等。變截面肋的橫截面高度根據(jù)展開后的天線反射面與理想拋物面的型面誤差最小的原則經(jīng)優(yōu)化算法計(jì)算確定。

更進(jìn)一步的，彈性肋的數(shù)量滿足其在型面精度要求與質(zhì)量要求之間達(dá)到平衡。

進(jìn)一步的，彈性肋的材料可采用不銹鋼、鋁合金、碳纖維、以及其它具有高強(qiáng)度、高彈性并耐高低溫的材料。