CN110534918B - 一种单驱动的主副面同步展开伞状天线 - Google Patents
一种单驱动的主副面同步展开伞状天线 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,由底座轮毂、天线肋、套筒、滑块环、连杆、馈源喇叭、副反射面、绳索、弹簧和丝网反射面组成。天线肋与底座轮毂铰接,套筒、馈源喇叭与底座轮毂同轴心固定连接,滑块环与副反射面分别套在套筒和馈源喇叭上,连杆的两端分别与滑块环和天线肋铰接,绳索两端分别与副反射面和滑块环相连,弹簧用于驱动副反射面。收拢时,弹簧被副反射面压缩于套筒内。展开时,弹簧驱动副反射面上升,通过绳索及定滑轮的作用拉动滑块环向下平移,通过连杆带动天线肋的同步展开。本发明通过单一驱动实现了天线主副面的同步展开,具有展开同步性好、收拢体积小、结构简单的优点,可用于高精度伞状可展开天线设计中。
Description
技术领域
本发明属于卫星天线技术领域,具体涉及卫星天线领域中的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,可应用于高精度伞状可展开天线设计中。
背景技术
星载可展开天线是卫星结构的重要组成部分,航天科技的快速发展对其提出了越来越高的要求。目前发展较为成熟的星载可展开天线,例如固面式、充气式、构架式及周边桁架等可展开反射面天线等都难以同时满足大口径、高收纳比、高精度的要求。而伞状可展开天线在收纳比、面密度、展开性能以及在轨热环境下的形面保持等方面,具有突出的优势,因此受到了众多国际宇航研究机构的高度关注和广泛研究。
伞状展开天线是指柔性反射面由肋支撑,收拢时支撑肋收拢,在轨后支撑肋展开带动柔性反射面展开到工作状态的可展开式天线。径向肋天线最早由美国研制,后来多个国家多家单位对该类型天线进行研制,并应用到发射型号上。
2018年,张立华等人在文献“嫦娥四号任务中继星‘鹊桥’技术特点”(中国科学:技术科学,2019,49(02):138-146.)公开了一种“鹊桥”伞状可展开天线。该伞状可展开天线为抛物面天线,主要由展开肋、金属索网、中心圆柱组成。
该伞状可展开天线的效率低于具有主副反射面的卡塞格伦式天线,且结构不够紧凑,天线展开时每根肋由弹簧驱动展开,展开过程同步性较差,展开肋驱动机构较复杂。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足,提出一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,以便提高抛物面天线的效率,解决驱动机构复杂,展开过程同步性差,结构不够紧凑的问题。
本发明的技术方案是:一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,包括底座轮毂、天线肋、套筒、滑块环、连杆、馈源喇叭、副反射面、绳索、弹簧、丝网反射面,其特征在于:
所述的底座轮毂为固定构件,是整个天线连接的基础;
所述的天线肋与底座轮毂铰接,其根部能够绕着铰链转动;
所述的套筒与底座轮毂同轴心固定安装在底座轮毂的上部,其中下部沿周向均匀固定有定滑轮;
所述的滑块环与套筒同轴心连接,能够围绕套筒上下滑动;
所述的连杆两端分别与滑块环、连杆铰接,能够围绕各自的铰链转动;
所述的馈源喇叭与底座轮毂同轴心连接固定于底座轮毂内部上表面;
所述的副反射面与馈源喇叭同轴心连接,能够围绕馈源喇叭上下滑动;
所述的绳索绕过定滑轮,两端分别于滑块环、副反射面固定连接;
所述的弹簧套在馈源喇叭上,与副反射面底部相接触,在天线展开时弹出副反射面;
所述的丝网反射面铺设在天线肋上,与天线肋通过缝合连接;
所述的副反射面被弹簧弹出时,通过绳索和定滑轮带动滑块环向下运动,通过连杆的作用,将力传递给天线肋,完成每一根天线肋与副面的同步展开,所述的天线肋收拢时,通过绳索、连杆、滑块环、定滑轮的反向作用,完成副反射面的同步收拢。
所述的底座轮毂包括桶状凸起、肋槽、轮毂铰链、馈源孔;桶状凸起在底座轮毂正中央固定,用于套筒的同轴心固定;肋槽均布在桶状凸起的外圈,用于天线肋的展开定位;轮毂铰链均布安装在桶状凸起的上部,每对轮毂铰链中间线与肋槽的中间线共线,上表面与桶状凸起为同一平面,用于天线肋的铰接;两个馈源孔对称分布在桶状突起的内部,用于同轴心固定馈源喇叭。
所述的天线肋包括肋体、丝网孔、铰接孔、根肋铰链;肋体上表面为抛物面形状;丝网孔用来与丝网反射面缝合连接;铰接孔用来与连杆进行铰接;根肋铰链与肋体固定粘接,用来与底座轮毂进行铰接,其厚度等于肋槽的宽度。
所述的套筒包括筒身、定滑轮;筒身下表面与底座轮毂同轴心固定连接;筒身的中下部周向均匀固定有定滑轮,用于绳索拉力的换向。
所述的滑块环包括环体、矩形板、穿绳孔、连杆孔;环体内表面直径大小为套筒外径,与套筒组成滑动连接;矩形板均布在环体的外圈;穿绳孔用来与绳索相连;连杆孔用来与连杆进行铰接。
所述的副反射面包括底座、撑腿、副面;底座内表面直径大小为馈源喇叭外径,与馈源喇叭同轴心滑动连接,底面与弹簧接触,承受弹簧的弹力将副反射面弹出;撑腿通过底座上均布的三个槽孔,与底座固定连接,撑起弹簧副面;副面与底座同轴心,通过上表面的三个定位槽与撑腿固定连接,副面下表面为双曲面。
所述的绳索具有一定的弹性,在天线肋展开完成后能够提供足够的预紧力,保持天线展开后的形态。
本发明的有益效果:本发明将天线结构的底座轮毂、天线肋、副反射面馈源喇叭等与滑轮绳索机构、曲柄滑块机构相结合,即通过绳索滑轮与曲柄滑块相结合的机构来完成天线的展开收拢。与现有技术相比具有以下优点:
1.本发明采用的是卡塞格伦式、主副反射面天线,与单反射面天线相比结构较紧凑,精度较高。
2.本发明以绳索滑轮与曲柄滑块相结合的机构来完成天线的展开,展开时,通过弹簧驱动副反射面,通过绳索与定滑轮来传递拉力给滑块环、通过连杆来驱动每根天线肋的同步展开,由于弹簧为单一驱动,所以展开的同步性较好。
3.本发明即增加了副反射面,又简化了驱动机构,且弹簧的弹力需要经过绳索与连杆的传递,与弹簧直接驱动天线肋相比,冲击相对减小。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明:
图1是本发明的整体结构展开态示意图;
图2是本发明的整体结构展开剖面示意图;
图3是本发明单根天线肋展开剖面示意图;
图4是本发明中底座轮毂示意图;
图5是本发明中天线肋示意图;
图6是本发明中套筒示意图;
图7是本发明中滑块环示意图;
图8是本发明中副反射面示意图;
图9是本发明的整体结构收拢态示意图。
附图标记说明:1、底座轮毂;2、天线肋;3、套筒;4、滑块环;5、连杆;6、馈源喇叭;7、副反射面;8、绳索;9、弹簧;10、丝网反射面;11、桶状凸起;12、肋槽;13、轮毂铰链;14、馈源孔;21、肋体;22、丝网孔;23、铰接孔;24、根肋铰链;31、筒身;32、定滑轮;41、环体;42、矩形板;43、穿绳孔;44、连杆孔;71、底座;72、撑腿;73、副面。
具体实施方式
参照图1至图3,图1是本发明的整体结构展开态示意图;图2是本发明的整体结构展开剖面示意图;图3是本发明单根天线肋展开剖面示意图;本发明包括底座轮毂1、天线肋2、套筒3、滑块环4、连杆5、馈源喇叭6、副反射面7、绳索8、弹簧9、丝网反射面10,所述的底座轮毂1为固定构件,是整个天线连接的基础;所述的天线肋2与底座轮毂1铰接,其根部能够绕着铰链转动;所述的套筒3与底座轮毂1同轴心固定安装在底座轮毂1的上部,其中下部周向均匀固定有定滑轮;所述的滑块环4与套筒3同轴心连接,能够围绕套筒3上下滑动;所述的连杆5两端分别与滑块环4、连杆5铰接,能够围绕各自的铰链转动;所述的馈源喇叭6与底座轮毂1同轴心连接固定于底座轮毂1内部上表面;所述的副反射面7与馈源喇叭6同轴心连接,能够围绕馈源喇叭6上下滑动;所述的绳索8绕过定滑轮,两端分别于滑块环4、副反射面7固定连接;所述的弹簧9套在馈源喇叭6上,与副反射面7底部相接触,在天线展开时弹出副反射面7;丝网反射面10铺设在天线肋2上,与天线肋2通过缝合连接;
所述的副反射面7被弹簧弹出时,通过绳索8和定滑轮带动滑块环4向下运动,通过连杆5的作用,将力传递给天线肋2,完成每根天线肋与副面的同步展开,所述的天线肋2收拢时,通过绳索8、连杆5、滑块环4、定滑轮的反向作用,完成副反射面的同步收拢。
参照图4,所述的底座轮毂1包括桶状凸起11、肋槽12、轮毂铰链13、馈源孔14;桶状凸起11在底座轮毂1正中央固定,用于套筒3的同轴心固定;肋槽12均布在桶状凸起11的外圈,用于天线肋2的展开定位;轮毂铰链13均布安装在桶状凸起11的上部,每对轮毂铰链13中间线与肋槽12的中间线共线,上表面与桶状凸起11为同一平面,用于天线肋2的铰接;两个馈源孔14对称分布在桶状突起的内部,用于同轴心固定馈源喇叭。
参照图5,所述的天线肋2包括肋体21、丝网孔22、铰接孔23、根肋铰链24;肋体21上表面为抛物面形状;丝网孔22用来与丝网反射面10缝合连接;铰接孔23用来与连杆5进行铰接;根肋铰链24与肋体21固定粘接,用来与底座轮毂1进行铰接,其厚度等于肋槽12的宽度。
参照图6,所述的套筒3包括筒身31、定滑轮32;筒身31下表面与底座轮毂1同轴心固定连接;定滑轮32沿周向均布在筒身31的中下部,固定在筒身31上,用于绳索8拉力的换向。
参照图7,所述的滑块环4包括环体41、矩形板42、穿绳孔43、连杆孔44;环体41内表面直径大小为套筒外径,与套筒组成滑动连接;矩形板42均布在环体41的外圈;穿绳孔43用来与绳索8相连;连杆孔44用来与连杆5进行铰接。
所述的绳索8具有一定的弹性,在天线肋2展开完成后能够提供足够的预紧力,保持天线展开后的形态。
参照图8,所述的副反射面7包括底座71、撑腿72、副面73;底座71内表面直径大小为馈源喇叭6外径,与馈源喇叭6同轴心滑动连接,底面与弹簧9接触,承受弹簧9的弹力将副反射面7弹出;撑腿72通过底座71上均布的三个槽孔,与底座71固定连接,撑起弹簧副面73;副面73与底座71同轴心,通过上表面的三个定位槽与撑腿72固定连接,副面73下表面为双曲面。
图9为本发明天线结构收拢示意图,天线肋2收拢时,通过连杆使滑块环向上平移、通过绳索和定滑轮的作用,向下拉动副反射面同步移动,将弹簧压缩在套筒内,滑块环处于套筒的顶端。
综上,在本发明中天线肋与底座轮毂铰接,套筒、馈源喇叭与底座轮毂同轴心固定连接,滑块环与副反射面分别套在套筒和馈源喇叭上,可上下滑动,连杆的两端分别与滑块环和天线肋2铰接,绳索两端分别与副反射面和滑块环相连,弹簧用于驱动副反射面。收拢时,弹簧被副反射面压缩于套筒内。展开时,弹簧驱动副反射面上升,通过绳索及定滑轮的作用拉动滑块环向下平移,通过连杆带动天线肋的同步展开。
由于本发明采用的是卡塞格伦式、主副反射面天线,与单反射面天线相比结构较紧凑,精度较高。
本发明以绳索滑轮与曲柄滑块相结合的机构来完成天线的展开,展开时,通过弹簧驱动副反射面,通过绳索与定滑轮来传递拉力给滑块环、通过连杆来驱动每根天线肋的同步展开,由于弹簧为单一驱动,所以展开的同步性较好。
本发明即增加了副反射面,又简化了驱动机构,且弹簧的弹力需要经过绳索与连杆的传递,与弹簧直接驱动天线肋2相比,冲击相对减小。
因此,本发明解决了单抛物面天线的效率低、结构不够紧凑、展开时同步性较差,展开肋驱动机构较复杂的问题,具有展开同步性好、收拢体积小、结构简单的优点,可用于高精度伞状可展开天线设计中。
本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段,这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,包括底座轮毂(1)、天线肋(2)、套筒(3)、滑块环(4)、连杆(5)、馈源喇叭(6)、副反射面(7)、绳索(8)、弹簧(9)、丝网反射面(10),其特征在于:
所述的底座轮毂(1)为固定构件,是整个天线连接的基础;
所述的天线肋(2)与底座轮毂(1)铰接,其根部能够绕着铰链转动;
所述的套筒(3)与底座轮毂(1)同轴心固定安装在底座轮毂(1)的上部,其中下部沿周向均匀固定有定滑轮;
所述的滑块环(4)与套筒(3)同轴心连接,能够围绕套筒(3)上下滑动;
所述的连杆(5)两端分别与滑块环(4)、连杆(5)铰接,能够围绕各自的铰链转动;
所述的馈源喇叭(6)与底座轮毂(1)同轴心连接固定于底座轮毂(1)内部上表面;
所述的副反射面(7)与馈源喇叭(6)同轴心连接,能够围绕馈源喇叭(6)上下滑动;
所述的绳索(8)绕过定滑轮,两端分别与滑块环(4)、副反射面(7)固定连接;
所述的弹簧(9)套在馈源喇叭(6)上,与副反射面(7)底部相接触,在天线展开时弹出副反射面(7);
所述的丝网反射面(10)铺设在天线肋(2)上,与天线肋通过缝合连接;
所述的副反射面(7)被弹簧弹出时,通过绳索(8)和定滑轮带动滑块环(4)向下运动,通过连杆(5)的作用,将力传递给天线肋(2),完成每一根天线肋与副面的同步展开,所述的天线肋(2)收拢时,通过绳索(8)、连杆(5)、滑块环(4)、定滑轮的反向作用,完成副反射面的同步收拢。
2.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的底座轮毂(1)包括桶状凸起(11)、肋槽(12)、轮毂铰链(13)、馈源孔(14);桶状凸起(11)在底座轮毂(1)正中央固定,用于套筒(3)的同轴心固定;肋槽(12)均布在桶状凸起(11)的外圈,用于天线肋(2)的展开定位;轮毂铰链(13)均布安装在桶状凸起(11)的上部,每对轮毂铰链(13)中间线与肋槽(12)的中间线共线,上表面与桶状凸起(11)为同一平面,用于天线肋(2)的铰接;两个馈源孔(14)对称分布在桶状突起的内部,用于同轴心固定馈源喇叭。
3.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的天线肋(2)包括肋体(21)、丝网孔(22)、铰接孔(23)、根肋铰链(24);肋体(21)上表面为抛物面形状;丝网孔(22)用来与丝网反射面(10)缝合连接;铰接孔(23)用来与连杆(5)进行铰接;根肋铰链(24)与肋体(21)固定粘接,用来与底座轮毂(1)进行铰接,其厚度等于肋槽(12)的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的套筒(3)包括筒身(31)、定滑轮(32);筒身(31)下表面与底座轮毂(1)同轴心固定连接;筒身(31)的中下部周向均匀固定有定滑轮(32),用于绳索(8)拉力的换向。
5.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的滑块环(4)包括环体(41)、矩形板(42)、穿绳孔(43)、连杆孔(44);环体(41)内表面直径大小为套筒外径,与套筒组成滑动连接;矩形板(42)均布在环体(41)的外圈;穿绳孔(43)用来与绳索(8)相连;连杆孔(44)用来与连杆(5)进行铰接。
6.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的副反射面(7)包括底座(71)、撑腿(72)、副面(73);底座(71)内表面直径大小为馈源喇叭(6)外径,与馈源喇叭(6)同轴心滑动连接,底面与弹簧(9)接触,承受弹簧(9)的弹力将副反射面(7)弹出;撑腿(72)通过底座(71)上均布的三个槽孔,与底座(71)固定连接,撑起弹簧副面(73);副面(73)与底座(71)同轴心,通过上表面的三个定位槽与撑腿(72)固定连接,副面(73)下表面为双曲面。
7.根据权利要求1所述的一种单驱动的主副面同步展开伞状天线,其特征在于:所述的绳索(8)具有一定的弹性,在天线肋(2)展开完成后能够提供足够的预紧力,保持天线展开后的形态。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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