一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置

摘要

一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置，本发明提出了一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置，包括一级展开装置和二级展开装置；一级展开过程为收拢状态构架反射器在一级展开装置的作用下，从收拢位置平面运动到二级展开前位置；二级展开为构架反射器从收拢状态以二级展开装置为几何约束，按照边界约束条件，定向展开的过程。本发明减小了构架反射器展开机构的三维尺寸，降低了构架反射器展开时对展开空间的要求，解决了构架反射器在偏馈式天线领域的应用问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置，属于卫星天线 反射器技术领域。

背景技术

构架式天线反射器的组成与工作原理：

构架式可展开反射器包括主体骨架与金属反射网。主体骨架是可折叠的桁 架，桁架是由一些基本的四面体结构单元首尾交错共用节点组成，每个构架四 面体单元包含四个花盘节点（简称花盘），三根折叠杆，三根腹杆。为了可以实 现收拢与展开功能，三根折叠杆可以绕中间对称折叠，且每根折叠杆的中间设 有铰链，铰链内部含有弹簧元件。四面体收拢时折叠杆的弹簧元件储能，展开 时作为为四面体单元的展开驱动力。主体骨架形成后，再将金属反射网铺设在 花盘上，形成多个三角形的平面网，这些三角形网组成近似的抛物面网，主体 骨架与金属反射网共同组成构架式反射器。

构架式可展开反射器已经在国内外的多个型号任务中获得应用。例如，国 外俄罗斯的联盟号飞船、和平号空间站以及资源系列卫星的构架反射器。国内 中国空间技术研究院西安分院为HJ-1-C卫星SAR天线也研制了构架式反射 器。

然而，已有的针对构架式天线反射器的应用都是在正馈式天线的领域，对 于正馈式构架天线，其收拢与展开方式如下，收拢状态的构架反射器与天线其 他展开部组件的连接接口在反射器中心部分的几个花盘上，通过反射器中心部 分的花盘与展开部组件联接，展开部组件处于收拢状态反射器中心区域，收拢 状态反射器再由包带或包箱沿反射器的周边进行约束，使其处于收拢状态。在 反射器展开时，去除包带或包箱的几何约束，收拢构架反射器以中心展开部组 件为几何约束，从中心向四周膨胀式展开，该种展开方式对多个方向的展开空 间提出了要求，需要采用较大结构尺寸的展开臂将收拢状态构架反射器推举到 净空满足要求的区域，再进行构架反射器展开；构架反射器的结构尺寸越大， 在各个方向需要预留的展开空间就越大，展开臂尺寸也越大，这将给构架反射 器在卫星平台的安装、布局、天线展开后的刚度带来困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种星载偏馈式构 架反射器的收拢与展开装置，通过该方法可以得到偏馈式构架天线反射器，开 拓了构架天线在偏馈式天线领域的应用，扩大了构架式可展开天线反射器的应 用空间。

本发明的技术方案是：一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置，包 括一级展开装置和二级展开装置；一级展开装置包括收纳箱、上展开横板、下 展开横板，上回转轴、下回转轴，上展开铰链、下展开铰链、动力展开机构、 压紧释放装置、第一到位锁定机构；二级展开装置包括展开竖板、上滑轨机构、 下滑轨机构、蜗卷弹簧、第二展开到位锁定机构、包带、推杆机构；上展开横 板、下展开横板分别通过上回转轴、下回转轴安装在收纳箱内；同时上展开横 板、下展开横板又分别通过上展开铰链、下展开铰链与展开竖板连接；所述的 收纳箱、上展开横板、下展开横板、展开竖板共同组成四连杆机构；动力展开 机构与下回转轴同轴连接，为下回转轴提供动力；压紧释放装置在一级展开前 将下展开横板固定在收纳箱上，并在一级展开时将下展开横板释放；第一到位 锁定机构安装在收纳箱上；一级展开到位时，第一到位锁定机构将上展开横板 和下展开横板锁定在收纳箱上；上滑轨机构、下滑轨机构、蜗卷弹簧、第二展 开到位锁定机构、包带均固定安装在二级展开竖板上；所述上滑轨机构和下滑 轨机构均包括滑块和滑轨，滑块在滑轨长度方向进行一维运动；蜗卷弹簧通过 上滑轨机构和下滑轨机构的滑块以及推杆机构，在滑轨长度方向为构架反射器 的提供辅助牵引动力；二级展开装置通过上滑轨机构和下滑轨机构上的滑块以 及推杆机构与外部处于收拢状态的构架反射器连接；外部构架反射器展开到位 后，上滑轨机构和下滑轨机构上的滑块被第二到位锁定机构锁定。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）通过本发明可以得到偏馈式构架天线反射器，该方法开拓了构架天线 在偏馈式天线领域的应用，扩大了构架式可展开天线反射器的应用空间。

（2）本发明通过一级展开装置两块平行的上展开横板、下展开横板绕各自 上回转轴、下回转轴转动90度，带动二级展开装置做平面运动，将偏馈式构 架天线在整流罩直径方向的偏置距离在天线收拢发射时转化到整流罩高度方 向，将偏置距离转化后，收拢状态的构架反射器便可满足卫星平台与火箭整流 罩之间的包络要求。当反射器的偏置距离变化时，仅需改变一级展开横板的长 度，使收拢后构架反射器的在整流罩高度方向的尺寸变大，而在整流罩直径方 向的尺寸可以保持不变，该收拢与展开方法可以满足多种偏置距离参数的偏馈 式构架反射器在整流罩内的布局与安装要求。

（3）现有技术研制的构架反射器与其它部件的接口都设计在反射器中心部 分，构架反射器展开时以中心为边界，向周围膨胀式对称展开，该种展开形式 对展开空间提出了的要求，反射器结构尺寸越大，在各个方向需要预留的展开 空间就越大；本发明的二级展开机构可以实现构架反射器的侧边约束展开，展 开时构架反射器以二级展开机构为边界，沿二级展开机构到反射器中心方向非 对称单侧展开，该种展开方式使得构架反射器在多级展开装置的安装侧不需要 预留反射器的展开空间，大大降低了构架天线反射器在平台上的布局与安装要 求。

附图说明

图1为一级展开装置示意图；

图2为二级展开装置示意图。

图3为本发明装置收拢状态示意图；

图4为本发明装置一级展开状态示意图；

图5为本发明装置一级、二级展开后状态示意图。

具体实施方式

本发明提出一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置。该装置将构架 式反射器的展开过程分为两步，分别是一级展开和二级展开；一级展开和二级 展开对应的有一级展开装置和二级展开装置，下面详细介绍各部分的实现过程。

一级展开为收拢状态构架反射器在一级展开装置作用下，采用平面四连杆 机构的工作原理，从初始压紧位置，绕两根平行的回转轴，经历平面运动，展 开到位后由锁定机构锁定。如图1所示，一级展开装置主要由收纳箱1，上展 开横板2、下展开横板3，上回转轴4、下回转轴5，上展开铰链6、下展开铰 链7，动力展开机构8、压紧释放装置9、第一到位锁定机构10组成。收纳箱 1通过上回转轴4、下回转轴5与上展开横板2、下展开横板3连接，上展开横 板2、下展开横板3又分别通过上展开铰链6、下展开铰链7与二级展开装置 连接。收纳箱1、上展开横板2、下展开横板3、二级展开装置通过上回转轴4、 下回转轴5、上展开铰链6、下展开铰链7共同组成平面四连杆机构。动力展 开机构8可以采用弹簧动力展开机构，也可以采用电动展开机构，安装在收纳 箱1侧面，与下展开横板3同轴安装，为下展开横板3提供展开驱动力。压紧 释放装置9在一级展开前将下展开横板3固定在收纳箱1上，并在一级展开时 将下展开横板3释放；第一到位锁定机构10安装在收纳箱1上；，一级展开到 位时，第一到位锁定机构10将上展开横板2和下展开横板3锁定在收纳箱1 上；为了提高多级展开装置3结构的收拢强度、刚度、动力展开的可靠性、到 位锁定的刚度等，可以采用多台压紧释放装置9、动力展开机构8、第一到位 锁定机构10来实现。

如图2所示，二级展开为收拢状态构架反射器在一级展开后的状态下，去 除收拢的约束后，构架反射器依靠自身弹簧动力，以二级展开滑轨机构为几何 边界条件，沿二级展开装置到构架反射器中心的方向，单侧膨胀非对称式展开； 二级展开装置包括展开竖板11、上滑轨机构12、下滑轨机构13、蜗卷弹簧14、 第二展开到位锁定机构15、包带16、推杆机构17。二级展开竖板11与一级 展开装置通过上展开铰链6、下展开铰链7连接。上滑轨机构12和下滑轨机构 13均包括滑块和滑轨，滑块在滑轨长度方向进行一维运动；二级展开装置通过 上滑轨机构12和下滑轨机构13上的滑块以及推杆机构17与外部处于收拢状 态的构架反射器连接；外部构架反射器展开到位后，上滑轨机构12和下滑轨 机构13上的滑块被第二到位锁定机构15锁定。

本发明一种星载偏馈式构架反射器的收拢与展开装置的展开过程如下：

如图3所示，第一步，压紧释放装置9解锁，下展开横板3在动力展开机 构8的作用下，绕下回转轴5转动，下展开横板3通过下展开铰链7作用到二 级展开装置上，根据平面四连杆机构工作原理，同时，上展开横板2绕上回转 轴4转动，上展开横板2、下展开横板3通过上展开铰链6、下展开铰链7使 得二级展开装置和收拢状态构架反射器实现平面运动，下展开横板3绕下回转 轴5转动到预设的展开位置后，第一到位锁定机构10将上展开横板2、下展开 横板3分别锁定，一级展开结束，如图4所示。

第二步，一级展开到位锁定后，去除收拢状态构架反射器的包带16的收 拢约束，蜗卷弹簧14通过上滑轨机构12和下滑轨机构13的滑块以及推杆机 构17，在滑轨长度方向为构架反射器的提供辅助牵引动力，在垂直于滑轨长度 的方向，构架反射器以上滑轨机构12、下滑轨机构13为几何边界条件，沿二 级展开装置到构架反射器中心的方向单侧膨胀式展开，构架反射器展开到位后， 上滑轨机构12、下滑轨机构13的滑块由第二到位锁定机构15锁定，相应的构 架反射器的展开位置也被固定，如图5所示。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。