一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置制造方法
【專利摘要】一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，本發(fā)明提出了一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，包括一級(jí)展開裝置和二級(jí)展開裝置；一級(jí)展開過程為收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器在一級(jí)展開裝置的作用下，從收攏位置平面運(yùn)動(dòng)到二級(jí)展開前位置；二級(jí)展開為構(gòu)架反射器從收攏狀態(tài)以二級(jí)展開裝置為幾何約束，按照邊界約束條件，定向展開的過程。本發(fā)明減小了構(gòu)架反射器展開機(jī)構(gòu)的三維尺寸，降低了構(gòu)架反射器展開時(shí)對(duì)展開空間的要求，解決了構(gòu)架反射器在偏饋式天線領(lǐng)域的應(yīng)用問題。
【專利說明】一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，屬于衛(wèi)星天線反射器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]構(gòu)架式天線反射器的組成與工作原理:
[0003]構(gòu)架式可展開反射器包括主體骨架與金屬反射網(wǎng)。主體骨架是可折疊的桁架，桁架是由一些基本的四面體結(jié)構(gòu)單元首尾交錯(cuò)共用節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)構(gòu)架四面體單元包含四個(gè)花盤節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱花盤)，三根折疊桿，三根腹桿。為了可以實(shí)現(xiàn)收攏與展開功能，三根折疊桿可以繞中間對(duì)稱折疊，且每根折疊桿的中間設(shè)有鉸鏈，鉸鏈內(nèi)部含有彈簧元件。四面體收攏時(shí)折疊桿的彈簧元件儲(chǔ)能，展開時(shí)作為為四面體單元的展開驅(qū)動(dòng)力。主體骨架形成后，再將金屬反射網(wǎng)鋪設(shè)在花盤上，形成多個(gè)三角形的平面網(wǎng)，這些三角形網(wǎng)組成近似的拋物面網(wǎng)，主體骨架與金屬反射網(wǎng)共同組成構(gòu)架式反射器。
[0004]構(gòu)架式可展開反射器已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的多個(gè)型號(hào)任務(wù)中獲得應(yīng)用。例如，國(guó)外俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)飛船、和平號(hào)空間站以及資源系列衛(wèi)星的構(gòu)架反射器。國(guó)內(nèi)中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院為HJ-1-C衛(wèi)星SAR天線也研制了構(gòu)架式反射器。
[0005]然而，已有的針對(duì)構(gòu)架式天線反射器的應(yīng)用都是在正饋式天線的領(lǐng)域，對(duì)于正饋式構(gòu)架天線，其收攏與展開方式如下，收攏狀態(tài)的構(gòu)架反射器與天線其他展開部組件的連接接口在反射器中心部分的幾個(gè)花盤上，通過反射器中心部分的花盤與展開部組件聯(lián)接，展開部組件處于收攏狀態(tài)反射器中心區(qū)域，收攏狀態(tài)反射器再由包帶或包箱沿反射器的周邊進(jìn)行約束，使其處于收攏狀態(tài)。在反射器展開時(shí)，去除包帶或包箱的幾何約束，收攏構(gòu)架反射器以中心展開部組件為幾何約束，從中心向四周膨脹式展開，該種展開方式對(duì)多個(gè)方向的展開空間提出了要求，需要采用較大結(jié)構(gòu)尺寸的展開臂將收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器推舉到凈空滿足要求的區(qū)域，再進(jìn)行構(gòu)架反射器展開；構(gòu)架反射器的結(jié)構(gòu)尺寸越大，在各個(gè)方向需要預(yù)留的展開空間就越大，展開臂尺寸也越大，這將給構(gòu)架反射器在衛(wèi)星平臺(tái)的安裝、布局、天線展開后的剛度帶來困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，通過該方法可以得到偏饋式構(gòu)架天線反射器，開拓了構(gòu)架天線在偏饋式天線領(lǐng)域的應(yīng)用，擴(kuò)大了構(gòu)架式可展開天線反射器的應(yīng)用空間。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，包括一級(jí)展開裝置和二級(jí)展開裝置；一級(jí)展開裝置包括收納箱、上展開橫板、下展開橫板，上回轉(zhuǎn)軸、下回轉(zhuǎn)軸，上展開鉸鏈、下展開鉸鏈、動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)、壓緊釋放裝置、第一到位鎖定機(jī)構(gòu)；二級(jí)展開裝置包括展開豎板、上滑軌機(jī)構(gòu)、下滑軌機(jī)構(gòu)、蝸卷彈簧、第二展開到位鎖定機(jī)構(gòu)、包帶、推桿機(jī)構(gòu)；上展開橫板、下展開橫板分別通過上回轉(zhuǎn)軸、下回轉(zhuǎn)軸安裝在收納箱內(nèi)；同時(shí)上展開橫板、下展開橫板又分別通過上展開鉸鏈、下展開鉸鏈與展開豎板連接；所述的收納箱、上展開橫板、下展開橫板、展開豎板共同組成四連桿機(jī)構(gòu)；動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)與下回轉(zhuǎn)軸同軸連接，為下回轉(zhuǎn)軸提供動(dòng)力；壓緊釋放裝置在一級(jí)展開前將下展開橫板固定在收納箱上，并在一級(jí)展開時(shí)將下展開橫板釋放；第一到位鎖定機(jī)構(gòu)安裝在收納箱上；一級(jí)展開到位時(shí)，第一到位鎖定機(jī)構(gòu)將上展開橫板和下展開橫板鎖定在收納箱上；上滑軌機(jī)構(gòu)、下滑軌機(jī)構(gòu)、蝸卷彈簧、第二展開到位鎖定機(jī)構(gòu)、包帶均固定安裝在二級(jí)展開豎板上；所述上滑軌機(jī)構(gòu)和下滑軌機(jī)構(gòu)均包括滑塊和滑軌，滑塊在滑軌長(zhǎng)度方向進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng)；蝸卷彈簧通過上滑軌機(jī)構(gòu)和下滑軌機(jī)構(gòu)的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)，在滑軌長(zhǎng)度方向?yàn)闃?gòu)架反射器的提供輔助牽引動(dòng)力；二級(jí)展開裝置通過上滑軌機(jī)構(gòu)和下滑軌機(jī)構(gòu)上的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)與外部處于收攏狀態(tài)的構(gòu)架反射器連接；外部構(gòu)架反射器展開到位后，上滑軌機(jī)構(gòu)和下滑軌機(jī)構(gòu)上的滑塊被第二到位鎖定機(jī)構(gòu)鎖定。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009](I)通過本發(fā)明可以得到偏饋式構(gòu)架天線反射器，該方法開拓了構(gòu)架天線在偏饋式天線領(lǐng)域的應(yīng)用，擴(kuò)大了構(gòu)架式可展開天線反射器的應(yīng)用空間。
[0010](2)本發(fā)明通過一級(jí)展開裝置兩塊平行的上展開橫板、下展開橫板繞各自上回轉(zhuǎn)軸、下回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)90度，帶動(dòng)二級(jí)展開裝置做平面運(yùn)動(dòng)，將偏饋式構(gòu)架天線在整流罩直徑方向的偏置距離在天線收攏發(fā)射時(shí)轉(zhuǎn)化到整流罩高度方向，將偏置距離轉(zhuǎn)化后，收攏狀態(tài)的構(gòu)架反射器便可滿足衛(wèi)星平臺(tái)與火箭整流罩之間的包絡(luò)要求。當(dāng)反射器的偏置距離變化時(shí)，僅需改變一級(jí)展開橫板的長(zhǎng)度，使收攏后構(gòu)架反射器的在整流罩高度方向的尺寸變大，而在整流罩直徑方向的尺寸可以保持不變，該收攏與展開方法可以滿足多種偏置距離參數(shù)的偏饋式構(gòu)架反射器在整流罩內(nèi)的布局與安裝要求。
[0011](3)現(xiàn)有技術(shù)研制的構(gòu)架反射器與其它部件的接口都設(shè)計(jì)在反射器中心部分，構(gòu)架反射器展開時(shí)以中心為邊界，向周圍膨脹式對(duì)稱展開，該種展開形式對(duì)展開空間提出了的要求，反射器結(jié)構(gòu)尺寸越大，在各個(gè)方向需要預(yù)留的展開空間就越大；本發(fā)明的二級(jí)展開機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)架反射器的側(cè)邊約束展開，展開時(shí)構(gòu)架反射器以二級(jí)展開機(jī)構(gòu)為邊界，沿二級(jí)展開機(jī)構(gòu)到反射器中心方向非對(duì)稱單側(cè)展開，該種展開方式使得構(gòu)架反射器在多級(jí)展開裝置的安裝側(cè)不需要預(yù)留反射器的展開空間，大大降低了構(gòu)架天線反射器在平臺(tái)上的布局與安裝要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為一級(jí)展開裝置示意圖；
[0013]圖2為二級(jí)展開裝置示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明裝置收攏狀態(tài)示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明裝置一級(jí)展開狀態(tài)示意圖；
[0016]圖5為本發(fā)明裝置一級(jí)、二級(jí)展開后狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提出一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置。該裝置將構(gòu)架式反射器的展開過程分為兩步，分別是一級(jí)展開和二級(jí)展開；一級(jí)展開和二級(jí)展開對(duì)應(yīng)的有一級(jí)展開裝置和二級(jí)展開裝置，下面詳細(xì)介紹各部分的實(shí)現(xiàn)過程。
[0018]一級(jí)展開為收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器在一級(jí)展開裝置作用下，采用平面四連桿機(jī)構(gòu)的工作原理，從初始?jí)壕o位置，繞兩根平行的回轉(zhuǎn)軸，經(jīng)歷平面運(yùn)動(dòng)，展開到位后由鎖定機(jī)構(gòu)鎖定。如圖1所示，一級(jí)展開裝置主要由收納箱1，上展開橫板2、下展開橫板3，上回轉(zhuǎn)軸
4、下回轉(zhuǎn)軸5，上展開鉸鏈6、下展開鉸鏈7，動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)8、壓緊釋放裝置9、第一到位鎖定機(jī)構(gòu)10組成。收納箱I通過上回轉(zhuǎn)軸4、下回轉(zhuǎn)軸5與上展開橫板2、下展開橫板3連接，上展開橫板2、下展開橫板3又分別通過上展開鉸鏈6、下展開鉸鏈7與二級(jí)展開裝置連接。收納箱1、上展開橫板2、下展開橫板3、二級(jí)展開裝置通過上回轉(zhuǎn)軸4、下回轉(zhuǎn)軸5、上展開鉸鏈6、下展開鉸鏈7共同組成平面四連桿機(jī)構(gòu)。動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)8可以采用彈簧動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)，也可以采用電動(dòng)展開機(jī)構(gòu)，安裝在收納箱I側(cè)面，與下展開橫板3同軸安裝，為下展開橫板3提供展開驅(qū)動(dòng)力。壓緊釋放裝置9在一級(jí)展開前將下展開橫板3固定在收納箱I上，并在一級(jí)展開時(shí)將下展開橫板3釋放；第一到位鎖定機(jī)構(gòu)10安裝在收納箱I上；，一級(jí)展開到位時(shí)，第一到位鎖定機(jī)構(gòu)10將上展開橫板2和下展開橫板3鎖定在收納箱I上；為了提高多級(jí)展開裝置3結(jié)構(gòu)的收攏強(qiáng)度、剛度、動(dòng)力展開的可靠性、到位鎖定的剛度等，可以采用多臺(tái)壓緊釋放裝置9、動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)8、第一到位鎖定機(jī)構(gòu)10來實(shí)現(xiàn)。
[0019]如圖2所示，二級(jí)展開為收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器在一級(jí)展開后的狀態(tài)下，去除收攏的約束后，構(gòu)架反射器依靠自身彈簧動(dòng)力，以二級(jí)展開滑軌機(jī)構(gòu)為幾何邊界條件，沿二級(jí)展開裝置到構(gòu)架反射器中心的方向，單側(cè)膨脹非對(duì)稱式展開；二級(jí)展開裝置包括展開豎板
11、上滑軌機(jī)構(gòu)12、下滑軌機(jī)構(gòu)13、蝸卷彈簧14、第二展開到位鎖定機(jī)構(gòu)15、包帶16、推桿機(jī)構(gòu)17。二級(jí)展開豎板11與一級(jí)展開裝置通過上展開鉸鏈6、下展開鉸鏈7連接。上滑軌機(jī)構(gòu)12和下滑軌機(jī)構(gòu)13均包括滑塊和滑軌，滑塊在滑軌長(zhǎng)度方向進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng)；二級(jí)展開裝置通過上滑軌機(jī)構(gòu)12和下滑軌機(jī)構(gòu)13上的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)17與外部處于收攏狀態(tài)的構(gòu)架反射器連接；外部構(gòu)架反射器展開到位后，上滑軌機(jī)構(gòu)12和下滑軌機(jī)構(gòu)13上的滑塊被第二到位鎖定機(jī)構(gòu)15鎖定。
[0020]本發(fā)明一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置的展開過程如下:
[0021 ] 如圖3所示，第一步，壓緊釋放裝置9解鎖，下展開橫板3在動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)8的作用下，繞下回轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，下展開橫板3通過下展開鉸鏈7作用到二級(jí)展開裝置上，根據(jù)平面四連桿機(jī)構(gòu)工作原理，同時(shí)，上展開橫板2繞上回轉(zhuǎn)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，上展開橫板2、下展開橫板3通過上展開鉸鏈6、下展開鉸鏈7使得二級(jí)展開裝置和收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，下展開橫板3繞下回轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)設(shè)的展開位置后，第一到位鎖定機(jī)構(gòu)10將上展開橫板2、下展開橫板3分別鎖定，一級(jí)展開結(jié)束，如圖4所示。
[0022]第二步，一級(jí)展開到位鎖定后，去除收攏狀態(tài)構(gòu)架反射器的包帶16的收攏約束，蝸卷彈簧14通過上滑軌機(jī)構(gòu)12和下滑軌機(jī)構(gòu)13的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)17，在滑軌長(zhǎng)度方向?yàn)闃?gòu)架反射器的提供輔助牽引動(dòng)力，在垂直于滑軌長(zhǎng)度的方向，構(gòu)架反射器以上滑軌機(jī)構(gòu)
12、下滑軌機(jī)構(gòu)13為幾何邊界條件，沿二級(jí)展開裝置到構(gòu)架反射器中心的方向單側(cè)膨脹式展開，構(gòu)架反射器展開到位后，上滑軌機(jī)構(gòu)12、下滑軌機(jī)構(gòu)13的滑塊由第二到位鎖定機(jī)構(gòu)15鎖定，相應(yīng)的構(gòu)架反射器的展開位置也被固定，如圖5所示。
[0023]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種星載偏饋式構(gòu)架反射器的收攏與展開裝置，其特征在于:包括一級(jí)展開裝置和二級(jí)展開裝置；一級(jí)展開裝置包括收納箱(I)、上展開橫板(2)、下展開橫板(3)，上回轉(zhuǎn)軸(4)、下回轉(zhuǎn)軸(5)，上展開鉸鏈(6)、下展開鉸鏈(7)、動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)(8)、壓緊釋放裝置(9)、第一到位鎖定機(jī)構(gòu)(10) ;二級(jí)展開裝置包括展開豎板(11)、上滑軌機(jī)構(gòu)(12)、下滑軌機(jī)構(gòu)(13)、蝸卷彈簧(14)、第二展開到位鎖定機(jī)構(gòu)(15)、包帶(16)、推桿機(jī)構(gòu)(17);上展開橫板(2)、下展開橫板(3)分別通過上回轉(zhuǎn)軸(4)、下回轉(zhuǎn)軸(5)安裝在收納箱(I)內(nèi)；同時(shí)上展開橫板(2)、下展開橫板(3)又分別通過上展開鉸鏈(6)、下展開鉸鏈(7)與展開豎板(11)連接；所述的收納箱(I)、上展開橫板(2)、下展開橫板(3)、展開豎板(11)共同組成四連桿機(jī)構(gòu)；動(dòng)力展開機(jī)構(gòu)(8)與下回轉(zhuǎn)軸(5)同軸連接，為下回轉(zhuǎn)軸(5)提供動(dòng)力；壓緊釋放裝置(9 )在一級(jí)展開前將下展開橫板(3 )固定在收納箱(I)上，并在一級(jí)展開時(shí)將下展開橫板(3)釋放；第一到位鎖定機(jī)構(gòu)(10)安裝在收納箱(I)上；一級(jí)展開到位時(shí)，第一到位鎖定機(jī)構(gòu)(10)將上展開橫板(2)和下展開橫板(3)鎖定在收納箱(I)上；上滑軌機(jī)構(gòu)(12)、下滑軌機(jī)構(gòu)(13)、蝸卷彈簧(14)、第二展開到位鎖定機(jī)構(gòu)(15)、包帶(16)均固定安裝在二級(jí)展開豎板(11)上；所述上滑軌機(jī)構(gòu)(12)和下滑軌機(jī)構(gòu)(13)均包括滑塊和滑軌，滑塊在滑軌長(zhǎng)度方向進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng)；蝸卷彈簧(14)通過上滑軌機(jī)構(gòu)(12)和下滑軌機(jī)構(gòu)(13)的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)(17)，在滑軌長(zhǎng)度方向?yàn)闃?gòu)架反射器的提供輔助牽引動(dòng)力；二級(jí)展開裝置通過上滑軌機(jī)構(gòu)(12)和下滑軌機(jī)構(gòu)(13)上的滑塊以及推桿機(jī)構(gòu)(17)與外部處于收攏狀態(tài)的構(gòu)架反射器連接；外部構(gòu)架反射器展開到位后，上滑軌機(jī)構(gòu)(12)和下滑軌機(jī)構(gòu)(13)上的滑塊被第二到位鎖定機(jī)構(gòu)(15)鎖定。
【文檔編號(hào)】H01Q1/08GK103682549SQ201310635259
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】黃志榮, 鄭士昆, 宋劍鳴, 王波, 楊斌, 徐小龍, 石瑞峰, 董翔 申請(qǐng)人:西安空間無線電技術(shù)研究所