[发明专利]固定桁架结构的可展开面装置

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体是一种固定桁架结构的可展开表面装置，主要应用于太空或地面。

背景技术

随着航天技术的不断发展和航天应用的不断扩展，空间大型可展开装置如大型可展开天线、太阳能帆板等得到了越来越广泛的应用，甚至成为卫星应用成功与否的关键部件之一。而运载火箭容纳尺寸、运载能力的限制，航天应用高成本、高风险的特点，地面研制环境与太空工作环境的显著差异，都使得大型可展开装置的设计成为航天应用的关键技术之一。大型可展开装置不仅要求具有较轻的质量且要可靠展开，而且要求在太空环境下能够形成并保持足够的构型精度。

目前以星载可展开天线为主的大型可展开装置多种多样，但综合特性优良的大型可展开装置并不多见。1997年美国的5680145专利提出一种周边桁架式(Hoop Truss Deployable Structure)可展开反射器结构，如图1所示。它主要由四部分组成：(1)结构完全相同的可展开周边桁架，利用周边平行四边形桁架中对角杆的收缩来完成收放。(2)反射面索网，用来形成抛物面形状。(3)支撑面索网，起平衡作用。(4)中层竖向拉索，为上下抛物线网面提供张力，使其成为全张力网面。该结构的主要缺陷：一是由于采用复数个平行四边形对角杆可伸缩的桁架结构，因此其结构复杂，展开可靠性低；二是由于每个平行四边形的四个角点处装有铰链，对角杆上装有套筒，故质量较大，成本较高；三是面密度较高，大约为0.36Kg/m²。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足和缺陷，提供一种固定桁架结构的可展开表面装置，以减小面密度和结构复杂度，提高展开可靠性。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的技术思路是采用周边固定桁架与环连接关节组合结构，使可展开装置收拢时，聚集在一个圆柱面或圆桶面上；展开时，形成一个完整的环形带状刚性骨架，为大型可展开天线等提供稳固的支撑。

根据上述发明思路，本发明提供了四种固定桁架结构的可展开面装置的技术方案。

技术方案一

一种固定桁架结构的可展开面装置，包括：复数个折叠环和环连接关节，每两个折叠环之间通过一个环连接关节连接，构成圆形收拢、展开环结构，其特征在于：折叠环采用矩形空心直杆单列桁架结构，矩形上端安装有第一层纵横交错的柔性牵引绳，牵引绳上绑定有金属丝网，矩形下端安装有第二层纵横交错的柔性牵引绳，两层牵引绳之间安装有纵向拉索，形成矩形桁架式反射曲面形状。

技术方案二

一种固定桁架结构的可展开面装置，包括：复数个折叠环和环连接关节，每两个折叠环之间通过一个环连接关节连接，构成圆形收拢、展开环结构，其特征在于：折叠环采用矩形空心直杆单列桁架结构，矩形的上端安装有第一层纵横交错的柔性牵引绳，矩形的下端安装有第二层纵横交错的柔性牵引绳，矩形两个垂直边的中点上安装有第三和第四层纵横交错的柔性牵引绳。第一层牵引绳和第三层牵引绳之间安装有纵向拉索，第二层牵引绳和第四层牵引绳之间安装有纵向拉索，第三层牵引绳和第四层牵引绳上绑定有表面镀铝的薄膜，形成矩形桁架式折射曲面形状。

技术方案三

一种固定桁架结构的可展开面装置，包括：复数个折叠环和环连接关节，每两个折叠环之间通过一个环连接关节连接，构成圆形收拢、展开环结构，其特征在于：折叠环采用正三角形空心直杆单列桁架结构，正三角形上顶点安装有第一层纵横交错的柔性牵引绳，牵引绳上绑定有金属丝网，正三角形的两个下顶点安装有第二层纵横交错的柔性牵引绳，两层牵引绳之间安装有纵向拉索，形成正三角桁架式反射曲面形状。

技术方案四

一种固定桁架结构的可展开面装置，包括：复数个折叠环和环连接关节，每两个折叠环之间通过一个环连接关节连接，构成圆形收拢、展开环结构，其特征在于：折叠环采用正三角形空心直杆单列桁架结构，正三角形的上顶点安装有第一层纵横交错的柔性牵引绳，正三角形的两个下顶点安装有第二层纵横交错的柔性牵引绳，正三角形左右两个边的中点上安装有第三和第四层纵横交错的柔性牵引绳。第一层牵引绳和第三层牵引绳之间安装有纵向拉索，第二层牵引绳和第四层牵引绳之间安装有纵向拉索，第三层牵引绳和第四层牵引绳上绑定有表面镀铝的薄膜，形成正三角桁架式折射曲面形状。

本发明较现有相关技术相比具有如下优点：

(1)本发明由于采用由矩形空心直杆或正三角形空心直杆组成的桁架结构，因此大大降低了整个装置的质量，从而减小了装置的面密度。