環(huán)柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變焦距反射面裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信與電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種環(huán)柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變焦距反射面裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同距離之間匯聚或反射電磁能或光能，適用于搭載在衛(wèi)星或地面的可展開天線結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]變焦距技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，如在光學(xué)系統(tǒng)中的相機(jī)鏡頭中，可通過旋轉(zhuǎn)鏡頭的調(diào)焦環(huán)適當(dāng)?shù)馗淖兘咕啵瑢?shí)現(xiàn)聚焦距離的改變，從而完成不同遠(yuǎn)近距離物體的清晰拍攝。
[0003]但在通信與電子技術(shù)領(lǐng)域中普遍應(yīng)用的反射面系統(tǒng)中，變焦距技術(shù)的應(yīng)用存在很多困難，具體原因可概括如下:對(duì)于小尺寸的反射面系統(tǒng)，變焦距技術(shù)的作用范圍和功率有限，應(yīng)用意義不大。對(duì)于太空中應(yīng)用的大型反射面系統(tǒng)，特別是大型可展開反射面系統(tǒng)，由于反射面的可靠展開和精確成型本身已是很難有效解決的關(guān)鍵核心問題，變焦距技術(shù)尚未提上議程；對(duì)于地面上應(yīng)用的大型反射面系統(tǒng)，由于考慮到重力、風(fēng)雪載荷等作用下的保型需要，一般采用固定實(shí)面的反射面形式，很難實(shí)現(xiàn)變焦距功能。在雙反射面系統(tǒng)中，適當(dāng)微調(diào)副面的位置，可以實(shí)現(xiàn)反射面系統(tǒng)焦距的微調(diào)，但是，大尺度的變焦距功能依然很難實(shí)現(xiàn)。中國(guó)專利授權(quán)號(hào)CN 101314411A，名稱為:“空間可展開屏蔽面裝置”，該發(fā)明包括折疊式環(huán)桿、環(huán)桿連接關(guān)節(jié)、折疊式肋桿、肋桿連接關(guān)節(jié)、環(huán)肋連接關(guān)節(jié)和肋框連接關(guān)節(jié)；折疊式環(huán)桿和折疊式肋桿通過環(huán)桿連接關(guān)節(jié)、肋桿連接關(guān)節(jié)進(jìn)行連接，形成環(huán)結(jié)構(gòu)和肋結(jié)構(gòu)，該環(huán)結(jié)構(gòu)和肋結(jié)構(gòu)通過環(huán)肋連接關(guān)節(jié)和肋框連接關(guān)節(jié)，連成形成一個(gè)可收攏或展開的整體結(jié)構(gòu)，該整體結(jié)構(gòu)上綁定有金屬絲網(wǎng)或表面鍍鋁的薄膜，形成空間可展開屏蔽面裝置。該裝置可用于太空或地面作為可展開支撐裝置，但其缺點(diǎn)是因?yàn)榉瓷涿娴男螒B(tài)是固定的，不能進(jìn)行變焦距操作，所以只能進(jìn)行固定距離的電磁能或光能的傳輸，限制整個(gè)反射面裝置的功能和應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種環(huán)柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變焦距反射面裝置，用于解決現(xiàn)有反射面裝置焦距不可變的技術(shù)問題，拓寬了反射面裝置的功能和應(yīng)用范圍。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)思路是，通過在不同驅(qū)動(dòng)力的作用下，使套接在中心支柱上的兩個(gè)移動(dòng)套筒產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而產(chǎn)生了距離差；分別連接在兩個(gè)移動(dòng)套筒上的反射索和緊固索，通過距離差的控制實(shí)現(xiàn)自身的收放；在兩個(gè)套筒移動(dòng)的同時(shí)，相應(yīng)折疊綁定在反射索網(wǎng)面上的反射網(wǎng)面，通過這些同步的操作，實(shí)現(xiàn)反射網(wǎng)面形狀在拋物面和平面之間的相互轉(zhuǎn)換，完成反射網(wǎng)面的變焦距操作。
[0006]根據(jù)以上技術(shù)思路，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
[0007]一種環(huán)柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變焦距反射面裝置，包括緊固索3、調(diào)節(jié)索4、反射索5、可展開固定桁架單元6和反射網(wǎng)面7，所述可展開固定桁架單元6由復(fù)數(shù)個(gè)連接關(guān)節(jié)62和復(fù)數(shù)個(gè)折疊桿61相互連接，形成可收攏、展開的圓形結(jié)構(gòu)，用于支撐反射面，其特征在于:還包括中心支柱I和套筒組裝置2 ;所述套筒組裝置2是由兩個(gè)上移動(dòng)套筒22和兩個(gè)下移動(dòng)套筒23組成，套接在中心支柱I上；其中上移動(dòng)套筒22上設(shè)置有第一法蘭盤21，該第一法蘭盤21上設(shè)置有第一過孔211 ;所述緊固索3和反射索5的一端固定在連接關(guān)節(jié)62上，另一端分別穿過第一過孔211，與下移動(dòng)套筒23相連；該兩索3、5之間連接有調(diào)節(jié)索4，形成反射索網(wǎng)單元，多個(gè)反射索網(wǎng)單元構(gòu)成反射索網(wǎng)面，在該反射索網(wǎng)面上綁定有反射網(wǎng)面7 ;在驅(qū)動(dòng)力作用下，通過上移動(dòng)套筒22和下移動(dòng)套筒23在中心支柱I上的移動(dòng)所產(chǎn)生的距離差，帶動(dòng)緊固索3和反射索5的收放。
[0008]所述連接關(guān)節(jié)62包括一對(duì)圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621、622、一對(duì)夾板623、624、扭簧626和定位導(dǎo)槽628 ;所述折疊桿61與圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621、622相連，并通過扭簧626控制其展開，展開到位后實(shí)現(xiàn)與夾板623、624的位置鎖定。
[0009]所述折疊桿61采用兩根空心的橫桿和兩根空心的豎桿垂直連接形成的單列桁架結(jié)構(gòu)。
[0010]所述中心支柱I采用碳纖維材料，套筒組裝置2采用輕質(zhì)合金材料。
[0011]所述反射網(wǎng)面7采用數(shù)量為N個(gè)三角形折疊的方法進(jìn)行網(wǎng)面收放，其上設(shè)定有輔助線71和折痕線72，相鄰兩條中間包含有折痕的輔助線形成折疊角α，不包含折痕的輔助線形成輔助角β，滿足Ν(α+β) = 360° ;將反射網(wǎng)面7沿折痕線72同向折疊，實(shí)現(xiàn)反射網(wǎng)面7形狀由拋物面向平面轉(zhuǎn)換的大尺度變焦距功能。
[0012]一種環(huán)柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變焦距反射面裝置，包括緊固索3、調(diào)節(jié)索4、反射索5、可展開固定桁架單元6和反射網(wǎng)面7，所述可展開固定桁架單元6由復(fù)數(shù)個(gè)連接關(guān)節(jié)62和復(fù)數(shù)個(gè)折疊桿61相互連接，形成可收攏、展開的圓形結(jié)構(gòu)，用于支撐反射面，其特征在于:還包括中心支柱I和套筒組裝置2 ;所述套筒組裝置2是由小移動(dòng)套筒24、大移動(dòng)套筒25和固定套筒28組成；兩個(gè)移動(dòng)套筒24、25套接在中心支柱I上，固定套筒28固定在中心支柱I下部；所述小移動(dòng)套筒24上設(shè)置有第二過孔241，大移動(dòng)套筒25上設(shè)置有第三過孔251和第四過孔252 ;所述固定套筒28上設(shè)置有第二法蘭盤26和第三法蘭盤27 ;緊固索3的一端固定在連接關(guān)節(jié)62上，另一端穿過第四過孔252與第三法蘭盤27連接；反射索5的一端固定在連接關(guān)節(jié)62上，另一端依次穿過第二過孔241和第三過孔251，與第二法蘭盤26連接；該兩索3、5之間連接有調(diào)節(jié)索4，形成反射索網(wǎng)單元，多個(gè)反射索網(wǎng)單元構(gòu)成反射索網(wǎng)面，在該反射索網(wǎng)面上綁定有反射網(wǎng)面7 ;所述小移動(dòng)套筒24和大移動(dòng)套筒25在驅(qū)動(dòng)力作用下，沿著中心支柱I作直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)緊固索3和反射索5的收放。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1.本發(fā)明由于采用通過中心支柱上的兩個(gè)移動(dòng)套筒的移動(dòng)所產(chǎn)生的距離差的結(jié)構(gòu)和三角形折疊網(wǎng)面的方法，控制索網(wǎng)結(jié)構(gòu)及反射網(wǎng)面的收放，實(shí)現(xiàn)了反射網(wǎng)面在拋物面和平面之間的轉(zhuǎn)換，從而改變大型反射面系統(tǒng)的焦距，拓寬了功能和應(yīng)用范圍。
[0015]2.本發(fā)明由于采用通過中心支柱上的兩個(gè)移動(dòng)套筒的移動(dòng)所產(chǎn)生的距離差的結(jié)構(gòu)和三角形折疊網(wǎng)面的方法，使反射網(wǎng)面的狀態(tài)靈活實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)不同距離之間的電磁能或光能傳輸和會(huì)聚，相比現(xiàn)有的大型反射面系統(tǒng)，提高了反射面系統(tǒng)的利用率。
[0016]3.本發(fā)明由于采用套筒組裝置結(jié)構(gòu)和可展開固定桁架單元結(jié)構(gòu)，減輕整個(gè)反射面裝置的重量，同時(shí)簡(jiǎn)化了反射面裝置的結(jié)構(gòu)，使得變焦距系統(tǒng)更為輕便簡(jiǎn)單，提高了可靠性，降低了應(yīng)用成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的變焦距結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的變焦距結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的可展開固定桁架單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的連接關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明的連接關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明的反射網(wǎng)面收縮折疊的原理示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明的法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖9為本發(fā)明的反射面在拋物面形態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖10為本發(fā)明的反射面在平面形態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖11為本發(fā)明實(shí)施例1的反射面在展開口徑為15米拋物面形態(tài)下太空應(yīng)用的仿真圖；
[0028]圖12為本發(fā)明實(shí)施例2的反射面在展開口徑為15米平面形態(tài)下太空應(yīng)用的仿真圖；
[0029]圖13為本發(fā)明實(shí)施例1的反射面在展開口徑為15米拋物面形態(tài)下地面應(yīng)用的仿真圖；
[0030]圖14為本發(fā)明實(shí)施例2的反射面在展開口徑為15米平面形態(tài)下地面應(yīng)用的仿真圖；
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0032]實(shí)施例1
[0033]參照附圖1、附圖2和附圖4，本發(fā)明包括中心支柱1、套筒組裝置2、緊固索3、調(diào)節(jié)索4、反射索5、可展開固定桁架單元6和反射網(wǎng)面7。其中中心支柱I的高度為7.6m，夕卜徑的直徑為0.lm，采用碳纖維材料的桁架結(jié)構(gòu)；中心支柱I上套接有套筒組裝置2，該套筒組裝置2由兩個(gè)上移動(dòng)套筒22和兩個(gè)下移動(dòng)套筒23組成，且兩個(gè)上移動(dòng)套筒22分別位于兩個(gè)下移動(dòng)套筒23上方，其中上移動(dòng)套筒22上設(shè)置有第一法蘭盤21，該第一法蘭盤21上設(shè)置有第一過孔211 ;可展開固定桁架單元6由連接關(guān)節(jié)62和折疊桿61組成，多個(gè)可展開固定桁架單元6相互連接，形成可收攏、展開的圓形結(jié)構(gòu)，用于支撐反射面；折疊桿61采用兩根空心的橫桿和兩根空心的豎桿垂直連接形成的單列桁架結(jié)構(gòu)，其桿的外徑為0.016m，內(nèi)徑為0.015m，所有剛性桿件選擇碳纖維材料；緊固索3、調(diào)節(jié)索4和反射索5均采用直徑為Imm的凱芙拉纖維材料，在保證強(qiáng)度的條件下，易于加工和成型；其中緊固索3和反射索5的一端固定在連接關(guān)節(jié)62上，另一端分別穿過兩個(gè)第一法蘭盤21上的第一過孔211，連接在下移動(dòng)套筒23上；緊固索3和反射索5之間連接有調(diào)節(jié)索4，形成反射索網(wǎng)單元，多個(gè)反射索網(wǎng)單元構(gòu)成反射索網(wǎng)面，在該反射索網(wǎng)面上綁定有反射網(wǎng)面7，反射網(wǎng)面7采用直徑為Imm的凱芙拉纖維材料，形狀為三角形。
[0034]兩個(gè)上移動(dòng)套筒22和兩個(gè)下移動(dòng)套筒23均采用鋁合金材料，其內(nèi)徑與中心支柱I的外徑采用間隙配合，保證該兩個(gè)移動(dòng)套筒22、23能沿著中心支柱I高度方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)上移動(dòng)套筒22和兩個(gè)下移動(dòng)套筒23處在起始位置，即處于中心支柱I下部時(shí)，固定反射索5的下移動(dòng)套筒和連接緊固索3的上移動(dòng)套筒之間有一定距離，由于緊固索3和反射索5處于初始狀態(tài)，此時(shí)反射網(wǎng)面7為拋物面形態(tài)；在不同的驅(qū)動(dòng)力作用下，上移動(dòng)套筒22和下移動(dòng)套筒23以不同的速度沿中心支柱I向上運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生距離差，通過對(duì)該距離差的控制，實(shí)現(xiàn)緊固索3和反射索5的收縮，綁定在反射索網(wǎng)面上的反射網(wǎng)面7同時(shí)折疊，使反射網(wǎng)面7由拋物面形態(tài)轉(zhuǎn)換為平面形態(tài)，實(shí)現(xiàn)變焦距操作；當(dāng)兩個(gè)上移動(dòng)套筒22、兩個(gè)下移動(dòng)套筒23和反射網(wǎng)面7由中心支柱I的上部向下部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反射網(wǎng)面7由平面形態(tài)轉(zhuǎn)換為拋物面形態(tài)。
[0035]參照附圖5和附圖6，連接關(guān)節(jié)62由一對(duì)圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621和622、一對(duì)夾板623和624、齒輪軸625、扭簧626、螺紋孔627和定位導(dǎo)槽628組成。圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621和622上的齒輪軸625上安裝有扭簧626，圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621和622的平臺(tái)上設(shè)有定位導(dǎo)槽628，夾板623和624分別固定在一對(duì)圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621和622的內(nèi)外，圓錐齒輪結(jié)構(gòu)621和622的兩端腔臂設(shè)有螺紋