[发明专利]一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构

说明书

本发明涉及一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构，包括12个直角三角形单元，N个矩形可折展单元，N≥6且N为6的倍数，相邻直角三角形单元通过共用的斜杆和上下两个120度双侧铰链连接，相邻矩形折展单元通过共用的竖杆和上下两个180度双侧铰链连接，两个三角形单元与N/6个矩形单元组成桁架天线结构等腰梯形状的一条边，六条边通过相邻三角形单元共用的斜杆和上下两个120度双侧铰链连接组成正六边形锥式可展开桁架天线结构；本发明收拢后体积小，重量轻，收拢后矩形折展单元中杆件可完全贴合，收纳比不低于5％，可满足空间大口径可展开天线结构高收纳比要求。

技术领域

本发明涉及一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构，属于航天器材与设备技术领域。

背景技术

随着深空探测以及空间太阳能电站的构建等技术的迅速发展，为满足不同航天任务的需求，各类航天领域中需要的空间机构的尺寸越来越大。但是受到航天运载火箭有效空间存储仓的限制，需要设计具有大折叠比的空间可展开机构，使其在发射和运输阶段处于折叠状态并收拢于整流罩内，待航天器进入轨道后再展开至工作状态。

可展开天线的出现与兴起使得人类对太空有了更深的认识。空间环形桁架可展开天线作为一种新型结构形式，具有大口径、轻质量、高收纳率，几何稳定性高等优点，在对可展开天线的研究中得到了广泛的关注，在移动通讯、电子侦察等领域均有涉及。现有的星载可展天线多采用铰接桁架式可展机构，可展开环形桁架结构是应用较为广泛的一种，但是现有的环形桁架结构类型单一，多为柱状，并且存在刚度较低、驱动复杂、展开过程缓慢和驱动电机质量较重的问题。因此，亟需提出制造工艺性好、收纳比高、展开过程迅速、驱动件质量较低等性能优良的环形桁架可展开天线结构，以满足不同航天任务的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为解决现有的单层环形桁架天线结构随天线口径的增大而刚度下降，无法达到使用刚度要求，及现有的环形桁架天线存在着驱动机构复杂、机构重量大、展开可靠性较低、收纳比较低的问题，提出一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构。

本发明解决技术的方案是：

一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构，包括12个直角三角形单元，N个矩形可折展单元，N≥6且N为6的倍数，各三角形单元结构完全相同，各矩形折展单元结构完全相同，相邻直角三角形单元通过共用的斜杆和上下两个120度双侧铰链连接，相邻矩形折展单元通过共用的竖杆和上下两个180度双侧铰链连接，两个三角形单元与N/6个矩形单元组成桁架天线结构等腰梯形状的一条边，六条边通过相邻三角形单元共用的斜杆和上下两个120度双侧铰链连接组成正六边形锥式可展开桁架天线结构；

直角三角形单元包括弦杆、斜杆、竖杆、180度双侧铰链、120度上双侧铰链、120度下双侧铰链；

矩形折展单元包括竖杆、弦杆、180度双侧铰链和扭簧驱动组件，

矩形折展单元中，弦杆的一端通过转动铰接头与180度双侧铰链转动连接，弦杆的另一端通过转动铰接头与扭簧驱动组件转动连接，竖杆的两端均与180度双侧铰链固定连接，弦杆间通过扭簧驱动组件转动连接；

直角三角形单元中，弦杆的一端通过转动铰接头与180度双侧铰链固定连接，弦杆的另一端通过转动铰接头与120度上双侧铰链固定连接，斜杆的一端与120度上双侧铰链固定连接，斜杆的另一端与120度下双侧铰链固定连接，竖杆的一端与180度双侧铰链固定连接，竖杆的另一端与120度下双侧铰链固定连接；

直角三角形单元与矩形折展单元通过共用的竖杆、180度双侧铰链及120度下双侧铰链固定连接；整个天线结构展开及收拢均呈锥台形。

进一步的，扭簧驱动组件包括扭簧组件支座、连体扭簧和销轴，扭簧组件支座上设有两对同轴线的通孔，每对通孔内各设一对销轴，每根销轴上各套有连体扭簧的一半，连体扭簧的两端支撑在第一转动铰接头上。