彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，它涉及一種可展開天線機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)有的單環(huán)環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)隨天線口徑的增大而剛度下降，無法達(dá)到使用剛度要求及現(xiàn)有的環(huán)形桁架天線存在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)構(gòu)重量大、展開可靠性較低的問題。它包括內(nèi)圈環(huán)形桁架組件、外圈環(huán)形桁架組件、多個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件和多個(gè)拉索組件；內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件均包括多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元和多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件，相鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件連接，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件之間相對(duì)應(yīng)的四個(gè)頂角通過一個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件支撐并可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本發(fā)明用于衛(wèi)星、空間站和空間探測(cè)器上。
【專利說明】彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可展開天線機(jī)構(gòu)，具體涉及一種雙層環(huán)形桁架式可展開天線，屬于航天器材與設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間通信、對(duì)地觀測(cè)、深空探測(cè)、載人航天等事業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)大尺度、輕量化、高幾何穩(wěn)定性的宇航空間機(jī)構(gòu)的需求變得非常迫切，但受火箭整流罩容積的限制，需要設(shè)計(jì)具有大折展比的空間折展式機(jī)構(gòu)，在運(yùn)輸和發(fā)射階段處于折疊狀態(tài)，而在航天器入軌后展開成工作狀態(tài)。空間折展機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相關(guān)研究是未來航天事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)性問題之一。隨著宇航空間研究計(jì)劃的逐步發(fā)展和空間系統(tǒng)的復(fù)雜化程度升級(jí)，空間折展機(jī)構(gòu)已從過去簡(jiǎn)單單一的形式向復(fù)雜、多自由度、模塊化方向發(fā)展，大型空間折展機(jī)構(gòu)成為近年來宇航科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
[0003]大型可展開衛(wèi)星天線的研究成為了衛(wèi)星研制工作中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)天線的口徑要求越來越高，但對(duì)單環(huán)環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)，隨著天線口徑的增大，天線剛度下降，達(dá)不到實(shí)際的使用要求剛度。而如何提高天線整體剛度，還沒有很好的解決方案。現(xiàn)有的環(huán)形桁架可展開天線大多采用電機(jī)拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)繩索從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的展開，電機(jī)驅(qū)動(dòng)雖然可以有效的控制展開速度，減少機(jī)構(gòu)展開過程中的沖擊振動(dòng)，但復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不但增加了結(jié)構(gòu)的重量，也降低了結(jié)構(gòu)的可靠性，容易引起環(huán)形桁架可展開天線展開失敗，導(dǎo)致空間探測(cè)任務(wù)無法實(shí)現(xiàn)，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有的單環(huán)環(huán)形桁架機(jī)構(gòu)隨天線口徑的增大而剛度下降，無法達(dá)到使用剛度要求及現(xiàn)有的環(huán)形桁架天線存在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)構(gòu)重量大、展開可靠性較低的問題，進(jìn)而提供一種彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)包括內(nèi)圈環(huán)形桁架組件、外圈環(huán)形桁架組件、多個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件和多個(gè)拉索組件；所述內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件均包括多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元和多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件連接，外圈環(huán)形桁架組件中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件連接，相鄰的內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件展開后為多面式環(huán)形桁架體；天線機(jī)構(gòu)展開后外圈環(huán)形桁架組件和內(nèi)圈環(huán)形桁架組件同心設(shè)置，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件和外圈環(huán)形桁架組件之間的位于豎向平面內(nèi)的四個(gè)頂角通過一個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件支撐并可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件，外圈環(huán)形桁架組件的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:
[0007]1、本發(fā)明的剛度較高，滿足空間大口徑天線的使用剛度要求；
[0008]2、本發(fā)明收攏后體積小，重量輕，收納率高達(dá)40% ；
[0009]3、本發(fā)明中加入了拉索組件，拉索組件克服了對(duì)角拉索纏繞及運(yùn)動(dòng)不規(guī)律的問題，同時(shí)加強(qiáng)了可折展天線的整體剛度和重復(fù)展開精度；
[0010]4、本發(fā)明中；本發(fā)明的雙層環(huán)形桁架式可展開天線依靠彈性鉸鏈實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減輕了整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量；
[0011]5、本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)思想，模塊數(shù)量可以根據(jù)天線口徑的需求而擴(kuò)展，模塊擴(kuò)展性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，降低制造成本和難度；
[0012]6、本發(fā)明的雙層環(huán)形桁架式可展開天線其展開過程通過釋放彈性鉸鏈的彈性勢(shì)能實(shí)現(xiàn)，彈性鉸鏈展開后恢復(fù)立直狀態(tài)，該狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)，需要較大的力矩使其彎曲變形，因此天線展開后不需要鎖定裝置，實(shí)施方式簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠。本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)整體性好、強(qiáng)度高、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，本發(fā)明用于通訊衛(wèi)星、空間站和空間探測(cè)器上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)展開的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)收攏結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元展開結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元收攏結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是本發(fā)明的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件展開結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是【具體實(shí)施方式】三的內(nèi)外圈連接桁架組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是【具體實(shí)施方式】四的內(nèi)外圈連接桁架組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是自鎖鉸鏈的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是滑塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖10說明，本實(shí)施方式的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)包括內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2、外圈環(huán)形桁架組件1、多個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件3和多個(gè)拉索組件4 ;所述內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I均包括多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元A和多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件B，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元A通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件B連接，外圈環(huán)形桁架組件I中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元A通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件B連接，相鄰的內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I展開后為多面式環(huán)形桁架體；天線機(jī)構(gòu)展開后外圈環(huán)形桁架組件I和內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2同心設(shè)置，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I之間的位于豎向平面內(nèi)的四個(gè)頂角通過一個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件3支撐并可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件4，外圈環(huán)形桁架組件I的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件4。
[0015]本實(shí)施方式的內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2、外圈環(huán)形桁架組件1、內(nèi)外圈連接桁架組件3通過彈性鉸鏈釋放彈性勢(shì)能實(shí)現(xiàn)展開。拉索組件4起到提高桁架剛度的作用。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1、圖3和圖5說明，本實(shí)施方式的每個(gè)所述彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元包括兩個(gè)上弦桿5、兩個(gè)下弦桿13、兩個(gè)弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7、兩個(gè)支撐豎桿11、四個(gè)自鎖鉸鏈8、四個(gè)曲柄9和四個(gè)滑塊10 ；
[0017]兩個(gè)支撐豎桿11的上端和下端各連接有一個(gè)自鎖鉸鏈8，兩個(gè)支撐豎桿11之間布置有兩個(gè)上弦桿5和兩個(gè)下弦桿13，弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7的兩端各與一個(gè)上弦桿5的一端固接，弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7的兩端各與一個(gè)下弦桿13的一端固接，兩個(gè)上弦桿5的另一端與相對(duì)應(yīng)的自鎖鉸鏈8鉸接，兩個(gè)下弦桿13的另一端與相對(duì)應(yīng)的自鎖鉸鏈8鉸接，每個(gè)支撐豎桿11上滑動(dòng)安裝有兩個(gè)滑塊10，每個(gè)滑塊10與相對(duì)應(yīng)的上弦桿5之間布置有與二者鉸接的曲柄9,每個(gè)滑塊10與相對(duì)應(yīng)的下弦桿13之間布置有與二者鉸接的曲柄9，兩個(gè)上弦桿5和兩個(gè)下弦桿13之間安裝有交叉設(shè)置的拉索組件4 ；
[0018]每個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件包括兩個(gè)過渡上弦桿6、兩個(gè)過渡下弦桿14、兩個(gè)弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7和四個(gè)曲柄9，兩個(gè)過渡上弦桿6的一端之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7，兩個(gè)過渡下弦桿14的一端之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7，兩個(gè)過渡上弦桿6的另一端分別與各自相鄰的自鎖鉸鏈8鉸接，兩個(gè)過渡下弦桿14的另一端分別與各自相鄰的自鎖鉸鏈8鉸接，兩個(gè)過渡上弦桿6和兩個(gè)過渡下弦桿14之間安裝有交叉設(shè)置的拉索組件4，每個(gè)滑塊10與相對(duì)應(yīng)的過渡上弦桿6之間布置有與二者鉸接的曲柄9，每個(gè)滑塊10與相對(duì)應(yīng)的過渡下弦桿14之間布置有與二者鉸接的曲柄9。
[0019]本實(shí)施方式的內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I中的支撐豎桿12的長(zhǎng)度大于上弦桿5和下弦桿13長(zhǎng)度的兩倍。為了加強(qiáng)展開后機(jī)構(gòu)的整體剛度，可以在上弦桿5和下弦桿13與兩側(cè)支撐豎桿12之間所組成的矩形平面內(nèi)對(duì)角交叉設(shè)置一組拉索組件4來實(shí)現(xiàn)整體剛度的增加。內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2、外圈環(huán)形桁架組件I依靠彈性鉸鏈實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。本實(shí)施方式使用時(shí)內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2上的上弦桿5的長(zhǎng)度小于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2的上弦桿5的長(zhǎng)度，外圈環(huán)形桁架組件I上的下弦桿13的長(zhǎng)度小于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2的下弦桿13的長(zhǎng)度。其它與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1、圖3和圖6說明，本實(shí)施方式的每個(gè)所述的內(nèi)外圈連接桁架組件3包括上橫桿28、下橫桿29、對(duì)角上弦桿15、對(duì)角下弦桿17和弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7 ；
[0021]對(duì)角上弦桿15和對(duì)角下弦桿17之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7，上橫桿28、下橫桿29、對(duì)角上弦桿15、對(duì)角下弦桿17和弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7呈Z形排布，對(duì)角上弦桿15與外圈環(huán)形桁架組件I上的自鎖鉸鏈8鉸接，對(duì)角下弦桿17與內(nèi)圈環(huán)形桁架組件I上的自鎖鉸鏈8鉸接，位于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I上部的兩個(gè)自鎖鉸鏈8之間鉸接有上橫桿28，位于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2的下部和外圈環(huán)形桁架組件I的下部的兩個(gè)自鎖鉸鏈8之間鉸接有下橫桿29。如此設(shè)置，模塊化的內(nèi)外圈連接桁架組件的設(shè)計(jì)，有利于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I的整體展開，能滿足根據(jù)天線口徑的需求而擴(kuò)展。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1、圖3和圖7說明，本實(shí)施方式的每個(gè)所述的內(nèi)外圈連接桁架組件3包括上橫桿28、下橫桿29、套筒式伸縮桿外管18、套筒式伸縮桿內(nèi)管19和彈簧30組成，上橫桿28、下橫桿29、套筒式伸縮桿外管18和套筒式伸縮桿內(nèi)管19呈Z形排布，套筒式伸縮桿外管18內(nèi)的上部安裝有彈簧30，套筒式伸縮桿內(nèi)管19的上端伸入套筒式伸縮桿外管18內(nèi)并與彈簧30連接，套筒式伸縮桿外管18的上端與外圈環(huán)形桁架組件I上的自鎖鉸鏈8鉸接，套筒式伸縮桿內(nèi)管19的下端與內(nèi)圈環(huán)形桁架組件I上的自鎖鉸鏈8鉸接。如此設(shè)置，展開和收攏時(shí)，套筒式伸縮桿外管18通過彈簧30與套筒式伸縮桿內(nèi)管19伸長(zhǎng)和縮短，模塊化的內(nèi)外圈連接桁架組件的設(shè)計(jì)，有利于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I的整體展開，能滿足根據(jù)天線口徑的需求而擴(kuò)展。其它與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1、圖3、圖5、圖6和圖8說明，本實(shí)施方式所述的自鎖鉸鏈8包括鉸鏈支架20、兩個(gè)鉸鏈接頭21和兩套自鎖組件22，每套自鎖組件22包括壓縮彈簧和兩個(gè)銷釘，鉸鏈支架20的兩端加工有U形凹槽20-2，U形凹槽20-2的兩側(cè)壁各加工有銷孔20-1，鉸鏈支架20的兩端的U形凹槽20-2各與一個(gè)鉸鏈接頭21的一端鉸接，每個(gè)鉸鏈接頭21的一端加工有凹槽，鉸鏈接頭21的凹槽的兩側(cè)臂之間布置有壓縮彈簧，壓縮彈簧的兩端各安裝有銷釘，銷釘穿過凹槽的支臂并頂靠在鉸鏈支架20的側(cè)壁上，兩個(gè)鉸鏈接頭21的另一端分別與相對(duì)應(yīng)的上弦桿5、下弦桿13、過渡上弦桿6或過渡下弦桿14連接。如此設(shè)置，當(dāng)天線機(jī)構(gòu)展開到位后，兩個(gè)可滑動(dòng)的銷釘在內(nèi)部壓縮彈簧的作用下插入鉸鏈支架20上相對(duì)應(yīng)的銷孔20-1中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)天線機(jī)構(gòu)的鎖定，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定可靠。其它與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1、圖3、圖5和圖9說明，本實(shí)施方式所述的滑塊10包括滑塊支架23和滑塊連接接頭24，滑塊支架23的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有一個(gè)滑塊連接接頭24，滑塊支架23的兩端分別加工有限位凸臺(tái)23-1，兩個(gè)滑塊連接接頭24通過限位凸臺(tái)23-1限位，兩個(gè)滑塊連接接頭24分別與相對(duì)應(yīng)的曲柄9鉸接。如此設(shè)置，當(dāng)天線機(jī)構(gòu)展開到位后，兩個(gè)滑塊連接接頭24固定于滑塊支架23兩端凸起處形成的限位凸臺(tái)23-1上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的限位，防止天線展開終了的反響運(yùn)動(dòng)問題。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或五相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1、圖3、圖5、圖6和圖10說明，本實(shí)施方式所述弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7包括兩個(gè)彈性鉸鏈連接接頭27、兩個(gè)彈性鉸鏈彈簧片26和四個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊25 ;兩個(gè)彈性鉸鏈彈簧片26并列對(duì)稱分布，每個(gè)彈性鉸鏈彈簧片26的兩端各自與相對(duì)應(yīng)的彈性鉸鏈連接接頭27膠接，四個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊25分為上下對(duì)稱布置的兩對(duì)，每個(gè)彈性鉸鏈彈簧片26的兩端分別布置有一個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊25，彈性鉸鏈連接壓塊25與彈性鉸鏈連接接頭27固接，彈性鉸鏈連接接頭27分別與相對(duì)應(yīng)的上弦桿5、下弦桿13、過渡上弦桿6、過渡下弦桿14、對(duì)角上弦桿15或?qū)窍孪覘U17連接。如此設(shè)置，彈性鉸鏈連接壓塊25能實(shí)現(xiàn)彈性鉸鏈彈簧片26的壓緊作用，彈性鉸鏈的彎曲變形能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)上弦桿5之間、兩個(gè)下弦桿13之間、兩個(gè)過渡上弦桿6之間、兩個(gè)過渡下弦桿14之間以及對(duì)角上弦桿15或?qū)窍孪覘U17之間的展開和彎曲收攏的變形，有利于天線機(jī)構(gòu)整體的展開和收攏。其它與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖3和圖6說明，本實(shí)施方式所述的上弦桿5、支撐豎桿11、下弦桿13、對(duì)角上弦桿15、對(duì)角下弦桿17、上橫桿28和下橫桿29均由碳纖維復(fù)合材料或航空鋁合金材料制成。如此設(shè)置，航空鋁合金材料具有高強(qiáng)度高韌耐抗疲勞凹綜合性能的特點(diǎn)，碳纖維復(fù)合材料具有耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕的特點(diǎn)，彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的桁架式可折展單元依靠彈性鉸鏈實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。其它與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖7說明，本實(shí)施方式所述的上橫桿28、下橫桿29、套筒式伸縮桿外管18和套筒式伸縮桿內(nèi)管19均由碳纖維復(fù)合材料或航空鋁合金材料制成。如此設(shè)置，航空鋁合金材料具有高強(qiáng)度高韌耐抗疲勞凹綜合性能的特點(diǎn)，碳纖維復(fù)合材料具有耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕的特點(diǎn)，彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的桁架式可折展單元依靠彈性鉸鏈實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，不需要增加額外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)的重量。其它與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖7說明，本實(shí)施方式所述的彈性鉸鏈彈簧片26由彈簧鋼、鈹青銅或記憶合金材料制成；所述拉索4為凱夫拉繩或碳纖維繩。如此設(shè)置，采用彈簧鋼、鈹青銅或記憶合金材料，彈性鉸鏈展開后恢復(fù)立直狀態(tài)，該狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài)，需要較大的力矩使其彎曲變形，因此折疊臂展開后不需要鎖定裝置，使用方便、展開可靠性高；凱夫拉繩具有耐高溫，防火阻燃，重量輕，強(qiáng)度高，模量高，尺寸穩(wěn)定，收縮率低，耐刺破，耐磨耗，耐熱性，耐化學(xué)腐蝕，機(jī)械性能好，介電性好等優(yōu)點(diǎn)；碳纖維繩具有強(qiáng)度大，導(dǎo)電性優(yōu)良的特點(diǎn)，便于保證重復(fù)展開精度。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0029]工作過程
[0030]結(jié)合圖1-圖10說明，多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元和多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件分別在弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7的彈性勢(shì)能作用下實(shí)現(xiàn)所有內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I自身的主動(dòng)展開，通過滑塊10和曲柄9組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相鄰兩個(gè)內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I的同步展開運(yùn)動(dòng)。在對(duì)角上弦桿15和對(duì)角下弦桿17以及弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈7的彈性勢(shì)能作用下實(shí)現(xiàn)所有內(nèi)外圈連接桁架組件3的主動(dòng)展開，或在彈簧的作用下實(shí)現(xiàn)套筒式伸縮桿內(nèi)管和套筒式伸縮桿內(nèi)管的縮短，從而實(shí)現(xiàn)所有內(nèi)外圈連接桁架組件3的主動(dòng)展開。內(nèi)圈環(huán)形桁架組件2和外圈環(huán)形桁架組件I之間通過內(nèi)外圈連接桁架組件3連接成一體，對(duì)應(yīng)的上下兩個(gè)橫桿和內(nèi)外兩個(gè)支撐豎桿構(gòu)成平行四邊形結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)天線機(jī)構(gòu)的同步展開。
【權(quán)利要求】
1.一種彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:它包括內(nèi)圈環(huán)形桁架組件⑵、外圈環(huán)形桁架組件(I)、多個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件(3)和多個(gè)拉索組件⑷；所述內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)和外圈環(huán)形桁架組件(I)結(jié)構(gòu)相同，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)和外圈環(huán)形桁架組件(I)均包括多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元(A)和多個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件(B)，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元(A)通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件(B)連接，外圈環(huán)形桁架組件(I)中的鄰兩個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元(A)通過彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件(B)連接，相鄰的內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)和外圈環(huán)形桁架組件(I)展開后為多面式環(huán)形桁架體；天線機(jī)構(gòu)展開后外圈環(huán)形桁架組件(I)和內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)同心設(shè)置，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)和外圈環(huán)形桁架組件(I)之間的位于豎向平面內(nèi)的四個(gè)頂角通過一個(gè)內(nèi)外圈連接桁架組件(3)支撐并可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件(4)，外圈環(huán)形桁架組件(I)的每個(gè)矩形平面內(nèi)對(duì)角處設(shè)有一組拉索組件(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:每個(gè)所述彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的可折展單元(A)包括兩個(gè)上弦桿(5)、兩個(gè)下弦桿(13)、兩個(gè)弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)、兩個(gè)支撐豎桿(11)、四個(gè)自鎖鉸鏈(8)、四個(gè)曲柄(9)和四個(gè)滑塊(10)； 兩個(gè)支撐豎桿(11)的上端和下端各連接有一個(gè)自鎖鉸鏈(8)，兩個(gè)支撐豎桿(11)之間布置有兩個(gè)上弦桿(5)和兩個(gè)下弦桿(13)，弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)的兩端各與一個(gè)上弦桿(5)的一端固接，弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)的兩端各與一個(gè)下弦桿(13)的一端固接，兩個(gè)上弦桿(5)的另一端與相對(duì)應(yīng)的自鎖鉸鏈(8)鉸接，兩個(gè)下弦桿(13)的另一端與相對(duì)應(yīng)的自鎖鉸鏈(8)鉸接，每個(gè)支撐豎桿(11)上滑動(dòng)安裝有兩個(gè)滑塊(10)，每個(gè)滑塊(10)與相對(duì)應(yīng)的上弦桿(5)之間布置有與二者鉸接的曲柄(9)，每個(gè)滑塊(10)與相對(duì)應(yīng)的下弦桿(13)之間布置有與二者鉸接的曲柄(9)，兩個(gè)上弦桿(5)和兩個(gè)下弦桿(13)之間安裝有交叉設(shè)置的拉索組件(4)； 每個(gè)彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的過渡折展組件(B)包括兩個(gè)過渡上弦桿￠)、兩個(gè)過渡下弦桿(14)、兩個(gè)弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)和四個(gè)曲柄(9)，兩個(gè)過渡上弦桿(6)的一端之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)，兩個(gè)過渡下弦桿(14)的一端之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)，兩個(gè)過渡上弦桿(6)的另一端分別與各自相鄰的自鎖鉸鏈(8)鉸接，兩個(gè)過渡下弦桿(14)的另一端分別與各自相鄰的自鎖鉸鏈(8)鉸接，兩個(gè)過渡上弦桿(6)和兩個(gè)過渡下弦桿(14)之間安裝有交叉設(shè)置的拉索組件(4)，每個(gè)滑塊(10)與相對(duì)應(yīng)的過渡上弦桿(6)之間布置有與二者鉸接的曲柄(9)，每個(gè)滑塊(10)與相對(duì)應(yīng)的過渡下弦桿(14)之間布置有與二者鉸接的曲柄(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:每個(gè)所述的內(nèi)外圈連接桁架組件(3)包括上橫桿(28)、下橫桿(29)、對(duì)角上弦桿(15)、對(duì)角下弦桿(17)和弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)； 對(duì)角上弦桿(15)和對(duì)角下弦桿(17)之間布置有與二者固接的弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)，上橫桿(28)、下橫桿(29)、對(duì)角上弦桿(15)、對(duì)角下弦桿(17)和弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)呈Z形排布，對(duì)角上弦桿(15)與外圈環(huán)形桁架組件(I)上的自鎖鉸鏈⑶鉸接，對(duì)角下弦桿(17)與內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(I)上的自鎖鉸鏈(8)鉸接，位于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)和外圈環(huán)形桁架組件(I)上部的兩個(gè)自鎖鉸鏈(8)之間鉸接有上橫桿(28)，位于內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(2)的下部和外圈環(huán)形桁架組件(I)的下部的兩個(gè)自鎖鉸鏈(8)之間鉸接有下橫桿(29)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:每個(gè)所述的內(nèi)外圈連接桁架組件(3)包括上橫桿(28)、下橫桿(29)、套筒式伸縮桿外管(18)、套筒式伸縮桿內(nèi)管(19)和彈簧(30)組成，上橫桿(28)、下橫桿(29)、套筒式伸縮桿外管(18)和套筒式伸縮桿內(nèi)管(19)呈Z形排布，套筒式伸縮桿外管(18)內(nèi)的上部安裝有彈簧(30)，套筒式伸縮桿內(nèi)管(19)的上端伸入套筒式伸縮桿外管(18)內(nèi)并與彈簧(30)連接，套筒式伸縮桿外管(18)的上端與外圈環(huán)形桁架組件(I)上的自鎖鉸鏈(8)鉸接，套筒式伸縮桿內(nèi)管(19)的下端與內(nèi)圈環(huán)形桁架組件(I)上的自鎖鉸鏈(8)鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的自鎖鉸鏈(8)包括鉸鏈支架(20)、兩個(gè)鉸鏈接頭(21)和兩套自鎖組件(22)，每套自鎖組件(22)包括壓縮彈簧和兩個(gè)銷釘，鉸鏈支架(20)的兩端加工有U形凹槽(20-2)，U形凹槽(20-2)的兩側(cè)壁各加工有銷孔(20-1)，鉸鏈支架20的兩端的U形凹槽(20-2)各與一個(gè)鉸鏈接頭(21)的一端鉸接，每個(gè)鉸鏈接頭(21)的一端加工有凹槽，鉸鏈接頭(21)的凹槽的兩側(cè)臂之間布置有壓縮彈簧，壓縮彈簧的兩端各安裝有銷釘，銷釘穿過凹槽的支臂并頂靠在鉸鏈支架(20)的側(cè)壁上，兩個(gè)鉸鏈接頭(21)的另一端分別與相對(duì)應(yīng)的上弦桿(5)、下弦桿(13)、過渡上弦桿(6)或過渡下弦桿(14)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的滑塊(10)包括滑塊支架(23)和滑塊連接接頭(24)，滑塊支架(23)的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有一個(gè)滑塊連接接頭(24)，滑塊支架(23)的兩端分別加工有限位凸臺(tái)(23-1)，兩個(gè)滑塊連接接頭(24)通過限位凸臺(tái)(23-1)限位，兩個(gè)滑塊連接接頭(24)分別與相對(duì)應(yīng)的曲柄(9)鉸接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述弦桿展開驅(qū)動(dòng)彈性鉸鏈(7)包括兩個(gè)彈性鉸鏈連接接頭(27)、兩個(gè)彈性鉸鏈彈簧片(26)和四個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊(25);兩個(gè)彈性鉸鏈彈簧片(26)并列對(duì)稱分布，每個(gè)彈性鉸鏈彈簧片(26)的兩端各自與相對(duì)應(yīng)的彈性鉸鏈連接接頭(27)膠接，四個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊(25)分為上下對(duì)稱布置的兩對(duì)，每個(gè)彈性鉸鏈彈簧片(26)的兩端分別布置有一個(gè)彈性鉸鏈連接壓塊(25)，彈性鉸鏈連接壓塊(25)與彈性鉸鏈連接接頭(27)固接，彈性鉸鏈連接接頭(27)分別與相對(duì)應(yīng)的上弦桿(5)、下弦桿(13)、過渡上弦桿(6)、過渡下弦桿(14)、對(duì)角上弦桿(15)或?qū)窍孪覘U(17)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的上弦桿(5)、支撐豎桿(11)、下弦桿(13)、對(duì)角上弦桿(15)、對(duì)角下弦桿(17)、上橫桿(28)和下橫桿(29)均由碳纖維復(fù)合材料或航空鋁合金材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的上橫桿(28)、下橫桿(29)、套筒式伸縮桿外管(18)和套筒式伸縮桿內(nèi)管(19)均由碳纖維復(fù)合材料或航空鋁合金材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性鉸鏈驅(qū)動(dòng)的雙層環(huán)形桁架天線機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的彈性鉸鏈彈簧片(26)由彈簧鋼、鈹青銅或記憶合金材料制成；所述拉索(4)為凱夫拉繩或碳纖維繩。
【文檔編號(hào)】H01Q1/08GK104362423SQ201410624814
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月8日
【發(fā)明者】郭宏偉, 鄧宗全, 史創(chuàng), 劉榮強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)