CN111641020B - 一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构 - Google Patents

一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构。现有可展开机构单元装配复杂或不易拟合工作平面。本发明的中心位置的驱动模块***布置有沿周向均布的N个驱动模块；驱动模块包括中心连接块、弹簧、驱动滑块、支撑圆管、驱动连杆、接头连杆和圆柱销；每相邻两个***驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆连接，且每个***驱动模块与中心位置驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆固定连接。本发明可实现大尺度天线的二维平面折叠，折叠比大，且展开状态下刚度较高；采用三棱柱可展开机构单元，工作平面拟合精准。

Description

一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构
技术领域
本发明属于航天技术领域，涉及一种构架式平面天线可展开机构，具体涉及一种三棱柱单元模块化平面天线展开机构。
背景技术
构架式天线相对于刚性反射面天线或充气反射面天线，是一种新型的可展开天线。在折叠状态时，可以有效地减小天线的体积，提高火箭运载能力；到达预定轨道实现展开时，可以为天线提供较好的结构刚度。构架式天线利用了模块化拓展的思想，使用模块化单元机构组建天线支撑结构，通过改变模块单元的数量和大小，可以得到不同口径的可展开天线支撑结构，因此也将其称作模块化天线。目前多采用四面体或六棱柱可展开结构单元，但是两者分别存在装配复杂和不易拟合工作平面的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构，相比于四面体、六棱柱可展开机构单元，可以降低天线装配难度，提高工作平面的拟合精度。
本发明包括驱动模块、展开弦杆和张紧绳索；中心位置的驱动模块***布置有沿周向均布的N个驱动模块，N≥6；所述的驱动模块包括中心连接块、弹簧、驱动滑块、支撑圆管、驱动连杆、接头连杆和圆柱销；支撑圆管两端均通过圆柱销固定有中心连接块；两个驱动滑块均与支撑圆管构成滑动副，且每个驱动滑块与支撑圆管对应端位置的中心连接块通过弹簧连接；所述的弹簧设有预拉力；中心连接块和驱动滑块均设有沿周向均布的N个铰接位，且中心连接块和驱动滑块上的铰接位在周向位置上一一对应；中心位置驱动模块中，每个中心连接块的N个铰接位与N根接头连杆的一端分别铰接，每个驱动滑块的N个铰接位与N根驱动连杆的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆另一端与一根接头连杆中部铰接；***驱动模块中，每个中心连接块的连续三个铰接位与三根接头连杆的一端分别铰接，每个驱动滑块的连续三个铰接位与三根驱动连杆的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆另一端与周向位置对应的一根接头连杆中部铰接。所述的展开弦杆包括展开圆管和弹性铰链；弹性铰链两端与两根展开圆管一端分别固定；每相邻两个***驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆连接，且每个***驱动模块与中心位置驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆固定连接。每相邻两个***驱动模块斜对角位置的其中两个中心连接块通过张紧绳索连接，且每个***驱动模块和中心位置驱动模块斜对角位置的其中两个中心连接块通过张紧绳索连接。
进一步，展开弦杆两端与两个驱动模块的连接方式为：两根展开圆管未连接弹性铰链的端部与两个驱动模块上位置对应的两根接头连杆分别通过圆柱销固定。
进一步，每相邻两个***驱动模块与中心位置驱动模块以及连接三个驱动模块的三根展开弦杆和三根张紧绳索构成一个三棱柱可展开机构单元。
本发明具有的有益效果：
1、本发明可实现大尺度天线的二维平面折展，折叠比大，且展开状态下刚度较高；采用三棱柱可展开机构单元，支撑平面拟合精准。
2、本发明利用弹簧提供驱动力，利用曲柄滑块机构实现展开动作，不需要额外的动力输入，展开过程可靠性高。
3、本发明结构原理简单，运动副均为转动副，装配难度低。
4、本发明具有结构对称性，通过改变三棱柱可展开机构单元的数量、展开弦杆的长度以及支撑圆管的长度，就可以形成不同尺寸的构架式平面天线可展开机构，可以较好地应用于平面可展开天线上。
附图说明
图1是本发明完全展开状态的结构立体图；
图2是本发明完全收拢状态的结构立体图；
图3是本发明中三棱柱可展开机构单元完全展开状态的结构立体图；
图4是本发明中三棱柱可展开机构单元完全收拢状态的结构立体图；
图5是本发明中驱动模块的结构示意图；
图6是本发明中展开弦杆的结构示意图；
图中：1、三棱柱可展开机构单元，2、驱动模块，2-1、弹簧，2-2、驱动滑块，2-3、驱动连杆，2-4、接头连杆，2-5、中心连接块，2-6、支撑圆管，2-7、圆柱销，3、展开弦杆，3-1、展开圆管，3-2、弹性铰链，4、张紧绳索。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构，包括驱动模块2、展开弦杆3和张紧绳索4；中心位置的驱动模块2***布置有沿周向均布的N个驱动模块2，N≥6，本实施例中N的取值为6。
如图3、图4和图5所示，驱动模块2包括中心连接块2-5、弹簧2-1、驱动滑块2-2、支撑圆管2-6、驱动连杆2-3、接头连杆2-4和圆柱销2-7；支撑圆管2-6两端均通过圆柱销2-7固定有中心连接块2-5；两个驱动滑块2-2均与支撑圆管2-6构成滑动副，且每个驱动滑块2-2与支撑圆管2-6对应端位置的那个中心连接块2-5通过弹簧2-1连接；弹簧2-1设有预拉力；中心连接块2-5和驱动滑块2-2均设有沿周向均布的N个铰接位，且中心连接块2-5和驱动滑块2-2上的铰接位在周向位置上一一对应；中心位置驱动模块2中，每个中心连接块2-5的N个铰接位与N根接头连杆2-4的一端分别铰接，每个驱动滑块2-2的N个铰接位与N根驱动连杆2-3的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆2-3另一端与一根接头连杆2-4中部铰接；***驱动模块2中，每个中心连接块2-5的连续三个铰接位与三根接头连杆2-4的一端分别铰接，每个驱动滑块2-2的连续三个铰接位与三根驱动连杆2-3的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆2-3另一端与周向位置对应的一根接头连杆2-4中部铰接。
如图3、图4和图6所示，展开弦杆3包括展开圆管3-1和弹性铰链3-2；弹性铰链3-2两端与两根展开圆管3-1一端分别固定，使得两根展开圆管3-1可以改变夹角。
每相邻两个***驱动模块2通过间距设置的两根展开弦杆3连接，且每个***驱动模块2与中心位置驱动模块2通过间距设置的两根展开弦杆3连接；展开弦杆3两端与两个驱动模块2的连接方式为：两根展开圆管3-1未连接弹性铰链3-2的端部与两个驱动模块2上位置对应的两根接头连杆2-4分别通过圆柱销2-7固定。每相邻两个***驱动模块2斜对角位置的其中两个中心连接块2-5通过张紧绳索4连接，且每个***驱动模块2和中心位置驱动模块2斜对角位置的其中两个中心连接块2-5通过张紧绳索4连接。
该三棱柱单元模块化平面天线可展开机构的工作原理如下：
展开时，各驱动模块2的弹簧2-1将驱动滑块2-2拉向中心连接块2-5，从而使驱动连杆2-3带动展开弦杆3的两根展开圆管3-1相互展开，此时弹性铰链3-2也提供部分展开驱动力；完全展开后如图1所示，各张紧绳索4张紧，该三棱柱单元模块化平面天线可展开机构成静态稳定结构。
折叠时，将各驱动模块2的驱动滑块2-2拉开远离中心连接块2-5，使驱动连杆2-3带动展开弦杆3的弹性铰链3-2弯折，从而使展开弦杆3的两根展开圆管3-1相互靠拢，各张紧绳索4松弛；完全收拢后如图2所示，可见，该三棱柱单元模块化平面天线可展开机构折叠比大，利于空间火箭运载。
该三棱柱单元模块化平面天线可展开机构，每相邻两个***驱动模块2与中心位置驱动模块2以及连接三个驱动模块2的三根展开弦杆3和三根张紧绳索构成一个三棱柱可展开机构单元1；因此，共有N个三棱柱可展开机构单元1。通过改变三棱柱可展开机构单元的数量、展开弦杆的长度以及支撑圆管的长度就可以形成不同尺寸的构架式平面天线可展开机构；采用三棱柱可展开机构单元1，工作平面易拟合。因此，本发明可以较好地应用于平面可展开天线上。

Claims (2)

1.一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构，包括驱动模块、展开弦杆和张紧绳索，其特征在于：中心位置的驱动模块***布置有沿周向均布的N个驱动模块，N≥6；所述的驱动模块包括中心连接块、弹簧、驱动滑块、支撑圆管、驱动连杆、接头连杆和圆柱销；支撑圆管两端均通过圆柱销固定有中心连接块；两个驱动滑块均与支撑圆管构成滑动副，且每个驱动滑块与支撑圆管对应端位置的中心连接块通过弹簧连接；所述的弹簧设有预拉力；中心连接块和驱动滑块均设有沿周向均布的N个铰接位，且中心连接块和驱动滑块上的铰接位在周向位置上一一对应；中心位置驱动模块中，每个中心连接块的N个铰接位与N根接头连杆的一端分别铰接，每个驱动滑块的N个铰接位与N根驱动连杆的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆另一端与一根接头连杆中部铰接；***驱动模块中，每个中心连接块的连续三个铰接位与三根接头连杆的一端分别铰接，每个驱动滑块的连续三个铰接位与三根驱动连杆的一端分别铰接，处于同一端的每根驱动连杆另一端与周向位置对应的一根接头连杆中部铰接；所述的展开弦杆包括展开圆管和弹性铰链；弹性铰链两端与两根展开圆管一端分别固定；每相邻两个***驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆连接，且每个***驱动模块与中心位置驱动模块通过间距设置的两根展开弦杆固定连接；每相邻两个***驱动模块斜对角位置的其中两个中心连接块通过张紧绳索连接，且每个***驱动模块和中心位置驱动模块斜对角位置的其中两个中心连接块通过张紧绳索连接；
每相邻两个***驱动模块与中心位置驱动模块以及连接三个驱动模块的三根展开弦杆和三根张紧绳索构成一个三棱柱可展开机构单元。
2.根据权利要求1所述的一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构，其特征在于：展开弦杆两端与两个驱动模块的连接方式为：两根展开圆管未连接弹性铰链的端部与两个驱动模块上位置对应的两根接头连杆分别通过圆柱销固定。
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