可折展模块及采用该可折展模块的曲面桁架天线支撑机构.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102904001 A (43)申请公布日 2013.01.30 C N 1 0 2 9 0 4 0 0 1 A *CN102904001A* (21)申请号 201210417579.2 (22)申请日 2012.10.26 H01Q 1/08(2006.01) H01Q 1/12(2006.01) (71)申请人哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街92号 (72)发明人邓宗全 郭宏伟 刘荣强 刘兆晶 田大可 (74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人高媛 (54) 发明名称 可折展模块及采用该可折展模块的

2、曲面桁架 天线支撑机构 (57) 摘要 可折展模块及采用该可折展模块的曲面桁架 天线支撑机构，它涉及一种可折展模块和曲面桁 架天线支撑机构。本发明为了解决现有的天线支 撑机构存在加工、制造、装配及精度调节周期长， 重量大，展开可靠性差的问题。本发明可折展模块 的上基座和下基座由上至下依次设置，中心杆穿 设在上基座和下基座上，第一驱动元件套装在上 基座和下基座之间的中心杆上，滑块套装在上基 座和第一驱动元件之间的中心杆上，多个可折展 肋单元以环形阵列的方式可转动设置在上基座和 下基座上，多个可折展模块设置在中心模块的多 个可折展肋单元的外沿上，模块数量依次逐渐递 增。本发明适用于航天工程领域可折

3、展天线的支 撑桁架机构中。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 1/1页 2 1.一种可折展模块，其特征在于：它包括上基座（1）、下基座（2）、中心杆（3）、第一驱动 元件（4）、滑块（5）、两根斜拉索（6）和多个可折展肋单元（7），上基座（1）和下基座（2）均 为带有多个第一凸起的基座，且每个第一凸起上均开有一个第一凹槽，上基座（1）和下基座 （2）由上至下依次设置，且上基座（1）的第一凹槽位置和下基座（2）的第一凹槽位置在上下 方向上相对应，中心杆（3）穿

4、设在上基座（1）和下基座（2）上，第一驱动元件（4）套装在上 基座（1）和下基座（2）之间的中心杆（3）上，滑块（5）为带有多个第二凸起的滑块，每个第 二凸起上设有一个第二凹槽，滑块（5）套装在上基座（1）和第一驱动元件（4）之间的中心杆 （3）上，多个可折展肋单元（7）以环形阵列的方式可转动设置在上基座（1）和下基座（2）的 第一凹槽内，所述每个可折展肋单元（7）均包括上弦杆（8）、下弦杆（9）、外杆（10）、斜腹杆 （11）、上支撑杆（12）、下支撑杆（13）和第二驱动元件（14），上弦杆（8）和下弦杆（9）依次可 转动设置在上基座（1）和下基座（2）的第一凹槽内，上弦杆（8）和下弦杆（9

5、）的末端与外杆 （10）可转动连接，上支撑杆（12）的一端可转动设置在上基座（1）的第一凹槽上，上支撑杆 （12）的另一端与斜腹杆（11）的一端可转动连接，斜腹杆（11）的另一端与下弦杆（9）的下 端可转动连接，下支撑杆（13）的一端可转动设置在滑块（5）的第二凹槽上，下支撑杆（13） 的另一端与上支撑杆（12）可转动连接，第二驱动元件（14）的一端设置在下基座（2）的第一 凹槽内，第二驱动元件（14）的另一端可滑动设置在下弦杆（9）上，第一驱动元件（4）和第二 驱动元件（14）共同驱动可折展肋单元展开，多个可折展肋单元（7）的外杆（10）之间通过斜 拉索（6）连接。 2.根据权利要求1所述的

6、一种可折展模块，其特征在于：所述每根斜拉索（6）均以上下 交错的方式设置在相邻两个外杆（10）的上下两端。 3.根据权利要求2所述的一种可折展模块，其特征在于：所述可折展肋单元（7）还包括 弯头（15），斜腹杆（11）的另一端与外杆（10）的下端之间通过弯头（15）可转动连接。 4.根据权利要求3所述的一种可折展模块，其特征在于：所述第一驱动元件（4）为压缩 弹簧，第二驱动元件（14）为片簧。 5.根据权利要求4所述的一种可折展模块，其特征在于：所述可折展肋单元（7）的数量 为6个。 6.一种利用权利要求1实现的曲面桁架天线支撑机构，其特征在于：它包括多个可折 展模块和多个弯板（16），以其中

7、一个可折展模块为中心模块，多个可折展模块设置在中心 模块的多个可折展肋单元（7）的外沿上，且多个可折展模块均通过多个弯板（16）与中心模 块的多个可折展肋单元（7）的外沿连接。 7.根据权利要求6所述的曲面桁架天线支撑机构，其特征在于：所述每根斜拉索（6）均 以上下交错的方式设置在相邻两个外杆（10）的上下两端。 8.根据权利要求7所述的曲面桁架天线支撑机构，其特征在于：所述可折展肋单元（7） 还包括弯头（15），斜腹杆（11）的另一端与外杆（10）的下端之间通过弯头（15）可转动连接。 9.根据权利要求8所述的曲面桁架天线支撑机构，其特征在于：所述第一驱动元件（4） 为压缩弹簧，第二驱动元件

8、（14）为片簧。 10.根据权利要求9所述的曲面桁架天线支撑机构，其特征在于：可折展肋单元（7）的 数量为6个。 权 利 要 求 书CN 102904001 A 1/3页 3 可折展模块及采用该可折展模块的曲面桁架天线支撑机构 技术领域 0001 本发明涉及一种曲面桁架天线支撑机构，具体涉及一种可折展模块及采用该可折 展模块的曲面桁架天线支撑机构。 背景技术 0002 随着科学技术的日新月异，在卫星通讯、对地观测、全球定位、宇宙探索等前沿领 域，对于能够发射到外太空的大口径、高精度天线的需求越来越迫切，与此同时，由于目前 运载设备的搭载空间有限，所以不得不要求天线在发射过程中的体积要小，重量要

9、轻，为解 决这一矛盾，能够研制出拥有高收纳率，同时又具备高可靠性和高精度的大型可展开天线 已经成为世界范围内航天领域的一项关键技术。可展开天线发展至今，其结构形式多种多 样，如果按照其反射面的类型进行分类的话，其主要可分为三大类：充气式展开天线、固体 反射面可展开天线、金属网反射面可展开天线，其中由可展开支撑机构和金属反射网组成 的金属网反射面可展开天线因其具有高收纳率、轻质量、可拓展性强等优点，在航天领域中 应用最为广泛。天线支撑机构是金属网反射面可展开天线的主体结构，现有的天线支撑机 构存在加工、制造、装配及精度调节周期长，重量大，展开可靠性差的问题。 发明内容 0003 本发明的目的是为

10、了解决现有的天线支撑机构存在加工、制造、装配及精度调节 周期长，重量大，展开可靠性差的问题，进而提供一种可折展模块及采用该可折展模块的曲 面桁架天线支撑机构。 0004 本发明的技术方案是：一种可折展模块，它包括上基座、下基座、中心杆、第一驱 动元件、滑块、两根斜拉索和多个可折展肋单元，上基座和下基座均为带有多个第一凸起的 基座，且每个第一凸起上均开有一个第一凹槽，上基座和下基座由上至下依次设置，且上基 座的第一凹槽位置和下基座的第一凹槽位置在上下方向上相对应，中心杆穿设在上基座和 下基座上，第一驱动元件套装在上基座和下基座之间的中心杆上，滑块为带有多个第二凸 起的滑块，每个第二凸起上设有一个

11、第二凹槽，滑块套装在上基座和第一驱动元件之间的 中心杆上，多个可折展肋单元以环形阵列的方式可转动设置在上基座和下基座的第一凹槽 内，所述每个可折展肋单元均包括上弦杆、下弦杆、外杆、斜腹杆、上支撑杆、下支撑杆和第 二驱动元件，上弦杆和下弦杆依次可转动设置在上基座和下基座的第一凹槽内，上弦杆和 下弦杆的末端与外杆可转动连接，上支撑杆的一端可转动设置在上基座的第一凹槽上，上 支撑杆的另一端与斜腹杆的一端可转动连接，斜腹杆的另一端与下弦杆的下端可转动连 接，下支撑杆的一端可转动设置在滑块的第二凹槽上，下支撑杆的另一端与上支撑杆可转 动连接，第二驱动元件的一端设置在下基座的第一凹槽内，第二驱动元件的另一

12、端可滑动 设置在下弦杆上，第一驱动元件和第二驱动元件共同驱动可折展肋单元展开，多个可折展 肋单元的外杆之间通过斜拉索连接。 0005 本发明还提供了一种可折展模块的曲面桁架天线支撑机构，它包括多个可折展模 说 明 书CN 102904001 A 2/3页 4 块和多个弯板，以其中一个可折展模块为中心模块，多个可折展模块以环形阵列的方式设 置在中心模块的多个可折展肋单元的外沿上，且多个可折展模块均通过多个弯板与中心模 块的多个可折展肋单元的外沿连接。 0006 本发明与现有技术相比具有以下效果： 0007 1.本发明的单个可折展模块为整体对称结构，多个可折展模块能够根据实际的应 用需求选择合适数

13、量的可折展模块，使用灵活、方便。2.本发明收拢后体积小，重量轻，展开 后体积与收拢后体积的折叠比为10-20。3.本发明中加入了斜拉索，整体刚度较好，形面精 度好，重复展开精度高。4.本发明采用第一驱动元件和第二驱动元件共同驱动曲面桁架天 线支撑机构展开，展开可靠性好。5.本发明结构简单，加工、制造、装配及精度调节周期短。 附图说明 0008 图1是本发明可折展肋单元的结构示意图；图2是可折展模块展开时的结构图； 图3是可折展模块收拢时的结构图；图4是曲面桁架天线支撑机构展开时的结构示意图； 图5是图4在B处的放大图；图6是曲面桁架天线支撑机构收拢时的示意图。 具体实施方式 0009 具体实施

14、方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的可折展模块包括 上基座1、下基座2、中心杆3、第一驱动元件4、滑块5、两根斜拉索6和多个可折展肋单元 7，上基座1和下基座2均为带有多个第一凸起的基座，且每个第一凸起上均开有一个第一 凹槽，上基座1和下基座2由上至下依次设置，且上基座1的第一凹槽位置和下基座2的第 一凹槽位置在上下方向上相对应，中心杆3穿设在上基座1和下基座2上，第一驱动元件4 套装在上基座1和下基座2之间的中心杆3上，滑块5为带有多个第二凸起的滑块，每个第 二凸起上设有一个第二凹槽，滑块5套装在上基座1和第一驱动元件4之间的中心杆3上， 多个可折展肋单元7以环形阵列的方式可转

15、动设置在上基座1和下基座2的第一凹槽内， 所述每个可折展肋单元7均包括上弦杆8、下弦杆9、外杆10、斜腹杆11、上支撑杆12、下支 撑杆13和第二驱动元件14，上弦杆8和下弦杆9依次可转动设置在上基座1和下基座2的 第一凹槽内，上弦杆8和下弦杆9的末端与外杆10可转动连接，上支撑杆12的一端可转动 设置在上基座1的第一凹槽上，上支撑杆12的另一端与斜腹杆11的一端可转动连接，斜腹 杆11的另一端与下弦杆9的下端可转动连接，下支撑杆13的一端可转动设置在滑块5的 第二凹槽上，下支撑杆13的另一端与上支撑杆12可转动连接，第二驱动元件14的一端设 置在下基座2的第一凹槽内，第二驱动元件14的另一端

16、可滑动设置在下弦杆9上，第一驱 动元件4和第二驱动元件14共同驱动可折展肋单元展开，多个可折展肋单元7的外杆10 之间通过斜拉索6连接。 0010 具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每根斜拉索6均以上下 交错的方式设置在相邻两个外杆10的上下两端。如此设置，有效的保证了可折展模块展开 后具有足够的刚度及重复展开的精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。 0011 具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的可折展肋单元7 还包括弯头15，斜腹杆11的另一端与外杆10的下端之间通过弯头15可转动连接。如此设 置，转动灵活、方便。其它组成和连接关系与具体实施方

17、式二相同。 说 明 书CN 102904001 A 3/3页 5 0012 具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的第一驱动元件4 为压缩弹簧，第二驱动元件14为片簧。如此设置，可折展模块的展开可靠性好。其它组成 和连接关系与具体实施方式三相同。 0013 具体实施方式五：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的可折展肋单元7 的数量为6个。如此设置，整体结构对称，保证展开和收拢的稳定性。其它组成和连接关系 与具体实施方式四相同。 0014 具体实施方式六：结合图4-图6说明本实施方式，本实施方式的曲面桁架天线支 撑机构，包括多个可折展模块和多个弯板16，以其中一个可折展模

18、块为中心模块，多个可折 展模块以环形阵列的方式设置在中心模块的多个可折展肋单元7的外沿上，且多个可折展 模块均通过多个弯板16与中心模块的多个可折展肋单元7的外沿连接。 0015 当本实施方式在使用超过7个可折展模块时，多个可折展模块以具体实施方式六 的连接方式依次向外扩展连接。 0016 具体实施方式七：结合图4说明本实施方式，本实施方式的每根斜拉索6均以上下 交错的方式设置在相邻两个外杆10的上下两端。如此设置，有效的保证了可折展模块展开 后具有足够的刚度及重复展开的精度。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。 0017 具体实施方式八：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的可折展肋

19、单元7 还包括弯头15，斜腹杆11的另一端与外杆10的下端之间通过弯头15可转动连接。如此设 置，转动灵活、方便。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。 0018 具体实施方式九：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第一驱动元件4为压缩 弹簧，第二驱动元件14为片簧。如此设置，可折展模块的展开可靠性好。其它组成和连接 关系与具体实施方式八相同。 0019 具体实施方式十：结合图4和图6说明本实施方式，本实施方式的可折展肋单元7 的数量为6个，可折展模块的数量可为任意多个。如此设置，能够根据使用时的具体情况， 选择合适数量的可折展肋单元和可折展模块，使用灵活、方便。其它组成和连接关系与具体 实施方式九相同。 说 明 书CN 102904001 A 1/5页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102904001 A 2/5页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102904001 A 3/5页 8 图4 说 明 书 附 图CN 102904001 A 4/5页 9 图5 说 明 书 附 图CN 102904001 A 5/5页 10 图6 说 明 书 附 图CN 102904001 A 10