[发明专利]一种基于Bennett机构的同步展收圆柱面天线

说明书

本发明公开了一种基于Bennett机构的同步展收圆柱面天线，既可展开至指定构形用于工作，也可收拢以便于运输。装置主要包括展开机构，快锁机构，绳驱动机构。机构展开机构由连杆和转动关节组成，快锁机构有序地安装在展开机构上，绳驱动装置顺序固定在展开机构上实现机构的展收和锁定。收拢时，机构连杆由连接关节带动绕关节轴心收拢成一束；展开时，连杆绕着关节轴心旋转，展开至指定圆柱型面，并实现自动锁定。同时由收拢绳索开启锁定，实现机构的重复收拢展开。本发明可实现机构单自由度的展开和收拢，具有占用空间小，可重复利用，节约成本等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于Bennett机构的同步展收圆柱面天线，属于机械技术领域。

背景技术

在航天技术中，由于运载工具有效载荷舱几何尺寸的限制，卫星和空间站等航天器广泛采用可展机构，通过改变其物理形状和尺寸，以满足实际需求。与一般机构相比可展机构具备操作简单快捷、完全收拢状态占用空间较小、可重复利用、便于运输和储存等优点。随着航空宇航事业的深入发展，空间可展机构正朝着大口径化、高精度化、轻质化方向发展，这就需要天线结构具有较大的收纳率和优良的展开性能。

现有可展机构大多由剪式机构组合构成，杆件可收拢成一束并展开至不同形状，由剪式机构组合构成的大型空间可展机构的典型代表为ETS—VIII卫星采用六边形模块，CSPDA环形桁架式展开天线将内外两层剪单元相连，Astro Mesh天线则利用四边形结构单元对角伸缩的特点完成展开与收拢。

为使可展机构获得更高的强度和展收比，空间过约束单元机构在其设计中得到了广泛应用。基于Sarrus，Bricard，Mayard和Bennettd单元机构设计了一系列可展收机构。

近年来，可展柱面结构被广泛应用于太空应用。柱面型面具有方向性强，增益高，易于光束自动扫描等特点，已经成为空间可展天线型面的重要发展方向。

发明内容

本发明的目的在于是利用单元机构设计一种新型的圆柱面展开天线，装配简单，可重复利用，节约成本，具有高收纳率和形面精度。

针对上述目的和当前技术背景，本发明的具有重复展开收拢功能的圆柱面天线装置，具有同步性，可实现重复展开收拢，使装置整体结构更加紧凑，节省空间。

本发明具有技术思路是将空间过约束Bennett单元机构与剪式机构相结合，采用关节连接的形式实现机构各个运动单元的单自由度同步展开，该天线装置的工作形面拟合圆柱面，且具有全部杆件可紧凑收拢成一束。整个天线包括：

展开机构，快锁机构，绳驱动机构，展开机构是由连杆和转动关节组成，作为天线的主要构架，形成所需的圆柱面形状。

所述的展开机构，包括m个大Bennett展开单元和m+1个小Bennett展开单元，这些展开单元顺次连接，构成展开机构的骨架，m≥2；

每个大Bennett展开单元包括四根长杆和两个扭簧合页关节，每个小Bennett展开单元包括四根短杆和两个转动关节，大、小Bennett机构之间由一组剪式单元连接；

每个剪式单元包括一个前长杆，一个后长杆，一个前短杆，一个后短杆，一个前长杆关节，一个后长杆关节，一个前短杆关节，一个后短杆关节，前长杆与后短杆分别通过前长杆关节、后短杆关节与轴套合页连接，且前长杆与后短杆绕轴套合页旋转，后长杆与前短杆分别通过后长杆关节、前短杆关节与同步合页连接，在运动过程中同步合页通过轴销与轴套合页同轴、同步旋转，两者具有共同的转动范围。两个同步合页转轴位于轴套合页转轴两侧，能够实现前短杆与后长杆的同步转动。

上述的可展开圆柱面天线，在大Bennett单元机构内两个相邻长杆连接的扭簧合页关节的转轴处有驱动扭簧，左旋转关节与左合页连接，右旋转关节与右合页连接，关节驱动该扭簧为天线的展开提供驱动力。