[发明专利]张拉整体可展开天线

说明书

技术领域

本发明属于涉及天线技术领域，特别涉及一种张拉整体可展开天线，实现天线的自动展开，可作为太空反射面天线。

背景技术

航天器，特别是卫星天线已成为任何航天系统不可或缺的重要组成部分，航天器天线影响并制约着整个无线通信系统乃至整个航天器的性能和功能，天线技术已成为促进航天系统技术进步和空间应用发展的重要因素。

为了要满足多功能、多波段、大容量、大功率、长寿命等功能的需要，卫星天线不可避免的趋于大口径化。因需要由火箭将装有天线的航天设备送上太空，所以卫星天线必须做成可折叠式的，即发射时收拢起来，到达轨道后可展开成预定的形状。因此，结构的可展开性已成为现代星载天线的一个显著特征。

目前国内外现有的星载天线展开结构大多为周边桁架式展开结构。周边桁架式展开结构与其它天线结构形式相比，其应用空间比较大，天线口径可应用于6～150m的范围，且结构形式简单，在一定范围内口径的增大不会改变天线的结构形式，质量也不会成比例的增加，是目前大型星载天线理想的展开结构形式。周边桁架式展开结构由结构完全相同的平行四边形单元组成，其完成收放运动的原理是利用周边平行四边形中对角杆可伸缩的结构特点，天线的展开过程为由电机驱动贯穿于整个环形桁架的一根绳索，滑动套筒对角杆长度缩短，桁架单元由细长菱形逐渐变为矩形，展开到位后，在对角杆弹簧锁和各关节限位装置作用下天线被锁定在展开位置。由于周边桁架展开结构的收拢状态高度为平行四边形两边之和，因而收拢体积较大；同时由于环形桁架展开是由一根绳索驱动，故展开可靠性低，而且为了驱动展开电机，必须携带足够的能源、燃料或供能装置。对于星载天线结构，增加供能装置无疑会给天线的发射带来挑战，增加了天线的发射成本，而且很难实现天线的大口径化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种张拉整体可展开天线，以缩小天线的收拢体积，降低发射成本，提高展开可靠性。

为实现上述目的，本发明包括：n个四边形平面展开单元，这些相邻平面展开单元通过虎克铰链接头连接构成正多边形棱柱形状环形展开结构，其中：每个四边形平面展开单元的四边采用弹簧框架结构，中心为由四根支撑杆构成的交叉形收展结构，这些支撑杆的一端铰接在对应的虎克铰链接头上，另一端与平面转动副固接，绕该平面转动副的轴线相对转动。

所述平面展开单元的弹簧框架结构包括四个虎克铰链接头和四根弹簧；第一弹簧连接在第一虎克铰链接头与第二虎克铰链接头之间，第三弹簧连接在第三虎克铰链接头与第四虎克铰链接头之间，形成两个独立横向框边；第二弹簧连接在第二虎克铰链接头与第三虎克铰链接头之间，第四弹簧连接在第一虎克铰链接头与第四虎克铰链接头之间，形成两个共用的竖向框边。

所述的虎克铰链接头上设有连接架、一对销钉、一对水平挂钩和一个竖向挂钩。

所述的第一弹簧的两端分别连接在第一虎克铰链接头的水平挂钩和第二虎克铰链接头的水平挂钩上，第三弹簧的两端分别连接在第三虎克铰链接头的水平挂钩和第四虎克铰链接头的水平挂钩上，第二弹簧的两端分别连接在第二虎克铰链接头和第三虎克铰链接头的竖向挂钩上，第四弹簧的两端分别连接在第一虎克铰链接头和第四虎克铰链接头的竖向挂钩上。

所述的平面转动副上设有上卡盘和下卡盘，上卡盘与下卡盘之间通过销钉连接，上卡盘和下卡盘上均带有限位块，限制上卡盘与下卡盘之间的相对转动范围。

所述的第一支撑杆的一端与第一虎克铰链接头的销钉连接，第二支撑杆的一端与第二虎克铰链接头的销钉连接，第三支撑杆的一端与第三虎克铰链接头的销钉连接，第四支撑杆的一端与第四虎克铰链接头的销钉连接，第一支撑杆的另一端通过下卡盘与第三支撑杆的另一端固接成一直线形状，第二支撑杆的另一端通过上卡盘与第四支撑杆的另一端固接成一直线形状，形成交叉结构并绕上下卡盘的中心轴线相对转动。在收拢态时，第一支撑杆和第二支撑杆夹角最小，第一虎克铰链接头和第二虎克铰链接头之间的距离最小，第一虎克铰链接头和第四虎克铰链接头之间的距离最大；在展开态时，第一支撑杆和第二支撑杆夹角最大，第一虎克铰链接头和第二虎克铰链接头之间的距离最大，第一虎克铰链接头和第四虎克铰链接头之间的距离最小。本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1、本发明由于在每个四边形平面展开单元中采用弹簧框架结构，且通过弹簧框架的第二弹簧和第四弹簧的拉力，使平面展开单元展开，从而使整个环形天线结构的展开是由多根弹簧共同驱动，与传统单个电机驱动的周边桁架天线结构相比，具有较高的展开可靠性。