[发明专利]基于无源驱动的双层环形桁架天线机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种双层环形桁架式可展开天线机构，属于航天器材与设备技术领域。

背景技术

随着技术的发展以及应用的推广，在卫星通信、无线广播系统、地球观测、陆地遥感、深空探测和深空通信等领域，星载大型可展开天线已被广泛应用于导航卫星、通信卫星、中继卫星、气象卫星和侦查卫星等方面。为了满足多功能、多波段、大容量、大功率、长寿命等需要，对卫星天线提出了大口径化、高精度、轻质量及高刚性的要求，但由于火箭有效运载空间及运载力的限制,要求天线在发射阶段折叠起来固定在运载工具有效载荷舱内,待航天器进入轨道后,再由地面控制中心指令其在空间轨道按设计要求,逐步完成展开动作,然后锁定并保持为工作状态。因此，卫星天线需做成可折叠式的。随着宇航空间研究计划的逐步发展和空间系统的复杂化程度升级，空间折展机构已从过去简单单一的形式向复杂、多自由度、模块化方向发展，大型空间折展机构成为近年来宇航科学与技术研究领域的热点。

大型可展开天线的研究成为了卫星研制工作中的关键技术，对天线的口径要求越来越大，但单环环形桁架机构随天线口径的增大，天线刚度下降，达不到实际的使用要求刚度，而如何提高天线整体刚度，还没有很好的解决方案。现有的环形桁架可展开天线大多采用电机拉动驱动绳索从而实现整个机构的展开，电机驱动虽然可以有效的控制展开速度，减少机构展开过程中的冲击振动，但复杂的驱动机构不但增加了结构的重量，也降低了结构的可靠性，容易引起环形桁架可展开天线展开失败，导致空间探测任务无法实现，从而造成巨大的经济损失。现有的环形桁架可展开天线大多采用张紧拉索实现天线机构整体刚度的提高，但张紧拉索在展开过程中容易发生缠绕，导致展开失败。

发明内容

本发明是为解决现有的大口径单环环形桁架天线刚度较小，无法达到使用刚度要求以及现有环形桁架天线机构的驱动结构复杂、重量大、采用拉索展开容易发生缠绕和展开可靠性较低的问题，进而提供一种基于无源驱动的双层环形桁架天线机构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的基于无源驱动的双层环形桁架天线机构包括多个内外桁架式可折展单元模块、多个内过渡折展组件和多个外过渡折展组件；

每个内外桁架式可折展单元模块包括内折展单元模块、外折展单元模块和两个内外连接桁架组件；

内折展单元模块包括中心连接竖杆、上连接接头、下连接接头、两个内上弦杆、两个内下弦杆、两个内支撑弹性杆、两个曲柄、两个滑块、两个内支撑竖杆、四个自锁铰链和四个弦杆展开驱动弹性铰链；

两个内支撑竖杆的上端和下端各连接有一个自锁铰链，两个内支撑竖杆的上端之间布置有上连接接头、两个内上弦杆和两个弦杆展开驱动弹性铰链，两个内支撑竖杆的下端之间布置有下连接接头、两个内下弦杆和两个弦杆展开驱动弹性铰链；上连接接头和下连接接头之间布置有与二者连接的中心连接竖杆，上连接接头的两端各通过一个弦杆展开驱动弹性铰链与一个内上弦杆的一端连接，内上弦杆的另一端与自锁铰链铰接，下连接接头的两端各通过一个弦杆展开驱动弹性铰链与一个内下弦杆的一端连接，内下弦杆的另一端与自锁铰链铰接；

每个内支撑竖杆的下部滑动安装有一个滑块，每个滑块与相对应的内下弦杆之间布置有与二者铰接的曲柄；内上弦杆和内下弦杆之间布置有两个内支撑弹性杆，两个内支撑弹性杆呈倒八字型排布，内支撑弹性杆的一端与下连接接头铰接，内支撑弹性杆的另一端与设置在内支撑竖杆的上端的自锁铰链铰接；

外折展单元模块包括中心连接竖杆、上连接接头、下连接接头、两个外上弦杆、两个外下弦杆、两个外支撑弹性杆、两个曲柄、两个滑块、两个外支撑竖杆、四个自锁铰链和四个弦杆展开驱动弹性铰链；

两个外支撑竖杆的上端和下端各连接有一个自锁铰链，两个外支撑竖杆的上端之间布置有上连接接头、两个外上弦杆和两个弦杆展开驱动弹性铰链，两个外支撑竖杆的下端之间布置有下连接接头、两个外下弦杆和两个弦杆展开驱动弹性铰链；上连接接头和下连接接头之间布置有与二者连接的中心连接竖杆，上连接接头的两端各通过一个弦杆展开驱动弹性铰链与一个外上弦杆的一端连接，外上弦杆的另一端与外支撑竖杆铰接，上连接接头的两端各通过一个弦杆展开驱动弹性铰链与外下弦杆的一端连接，外下弦杆的另一端与外支撑竖杆铰接；