一种高精度伞状天线新型肋展开机构的制作方法

文档序号:8300678
一种高精度伞状天线新型肋展开机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度伞状天线新型肋展开机构,用于实现高精度伞状天线的展开及收拢,属于卫星天线机构技术领域。
【背景技术】
[0002]本发明来源于高精度径向肋伞状可展开天线的研制,为了适应卫星发射时的包络需求,大口径天线应具备收纳比高的特点,在卫星发射时天线锁紧收纳于卫星平台上,在轨之后再展开成工作状态,如图1所示,这就要求天线产品除了既定的任务功能外,还要能够实现收拢与展开的功能。
[0003]如图2所示,径向肋伞状可展开天线主要由肋展开机构(20)、径向肋(21)、馈源组件(22)、网状主反射器(23)、支撑桁架(24)、副反射器(25)等组成。天线肋(21)是整个网状主反射器(23)的骨架结构,用于安装固定张力索网和金属网,而肋展开机构(20)用于驱动天线肋(21)由收拢状态展开至工作状态。
[0004]高精度径向肋伞状可展开天线工作于Ka频段,要求天线的在轨型面精度优于0.4mm(RMS),与以往的固面天线相比,网状天线网面结构及型面成型原理决定了天线的型面对于外界环境因素的影响更为敏感。由天线的结构可以看出,肋展开机构(20)是所有天线肋(21)、网面(23)及馈源支撑(24)的基础,也是驱动天线肋由收拢展开至工作状态的关键产品,因此对其设计提出了以下要求:
[0005]I)展开灵活,具有足够的驱动力矩裕度,保证展开的可靠性;
[0006]2)展开到位后具有锁定功能以固化天线在轨工作状态;
[0007]3)展开到位精度及重复展开精度要求高,以此保证天线在轨工作的型面精度;
[0008]4)应满足天线口面向上、向下及向前这三种地面试验工况的功能要求;
[0009]5)稳定性好、热变形小。
[0010]通过资料查新,对于高精度伞状可展开天线的展开方式目前主要有两种具体结构形式:一种是俄罗斯研制的应用于中继卫星“射线5号”上的伞状可展开天线,采用钢丝牵拉的方式驱动展开,即每根肋通过一根钢丝牵拉展开,由于钢丝只能传递拉力、不能传递推力,所以天线在展开过程开始后不能停止,更不能通过展开机构实现反向收拢,而且当天线口面向前时下半部分肋会在重力作用下瞬间展开、上半部分肋却仍处于收拢状态,所以无法进行口面向前状态展开试验;另一种是美国研制的应用于其中继卫星TDRS上的伞状可展开天线,采用丝杠驱动展开的方式,由于丝杠具有自锁作用,所以天线可进行口面朝前状态展开试验,而且在轨展开过程若出现异常可停止展开或反向收拢,但是对于肋展开机构的功能、性能要求以及具体结构均未查到相关文献报道。

【发明内容】

[0011]本发明解决的技术问题是:克服现有技术不足,提供一种高精度伞状天线新型肋展开机构,实现了高精度伞天线顺利展开及收拢并且过程可控,具有重复展开精度高和热变形小的特点。
[0012]本发明解决的技术方案是:一种高精度伞状天线新型肋展开机构,包括上底座
(1)、下底座⑵、电机(3)、减速器(4)、丝杠(5)螺母(6)畐U、导向套(7)、滑动盘(8)、连杆
(9)、连杆座(10)、锁定臂(11)、锁定臂座(12)、到位锁紧装置(13)、霍尔电路(14)、导向轴承(15)、限位螺钉(16)、微动开关(17)、上顶杆(18)、下顶杆(19)、连轴块(20);上底座(I)和下底座(2)通过螺钉固定连接;减速器(4)安装在电机(3)的输出轴上,为肋展开机构提供动力;减速器⑷与导向套⑵同轴固定连接;导向套(7)安装在下底座⑵下表面,与下底座⑵同轴;丝杠(5)通过联轴块(20)与减速器⑷相连,在减速器⑷的带动下丝杠(5)自身转动,螺母(6)套装于丝杠(5)上,将丝杠(5)的转动运动转化为螺母(6)的上下直线运动;滑动盘(8)套装在导向套(7)上,通过限位螺钉(16)与螺母(6)相连,随螺母
(6)一起上下运动;连杆(9) 一端通过连杆座(10)铰接到滑动盘⑶上,连杆(9)另一端端与锁定臂(11)上端铰接;锁定臂(11)中间段通过锁定臂座(12)与下底座(2)的上表面铰接;伞状天线肋安装在锁定臂(11)的H面上,锁定臂(11)受连杆(9)驱动发生旋转,再带动天线肋完成展开或收拢的动作;到位锁紧装置(13)安装在下底座(2)外表面上,在锁定臂(11)展开到位后能够锁定锁定臂(11)下端,使锁定臂(11)加强刚度;霍尔电路(14)安装在上底座⑴靠近丝杠(5)的位置,能够采集丝杠(5)的转数,以实时掌握天线的展开状态;在滑动盘(8)上按圆周方向均布安装有三组导向轴承(15),每组有上下两处,每个导向轴承(15)的内圈通过轴承座安装在滑动盘⑶上,每个导向轴承(15)的外圈与导向套
(7)接触,使得滑动盘(8)与导向套(7)之间的滑动摩擦变成滚动摩擦,减小滑动盘(8)与导向套(7)之间的摩擦损耗;上底座(I)、下底座(2)各装有一组微动开关(17),滑动盘(8)的上下表面分别装有上顶杆(18)、下顶杆(19),当滑动盘(8)向上运动到肋展开状态时,上顶杆(18)触及上底座(I)的微动开关(17),发出信号指示展开到位,当滑动盘(8)向下运动到肋收拢状态时,下顶杆(19)触及下底座(2)的微动开关,发出信号指示收拢到位。
[0013]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0014](I)本发明将丝杠与连杆组合传动的方式用于驱动高精度伞状天线肋完成展开收拢,其过程可控,可满足伞天线各种工况的需求;
[0015](2)本发明在机构上设计了导向轴承,使滑动盘运动产生的滑动摩擦变为滚动摩擦,减小机构内部的摩擦损耗,使机构运动更加灵活;
[0016](3)本发明机构上配备到位锁紧装置在天线肋展开到位后状态固化,使伞状天线具有较高的重复展开精度,测试得出重复展开精度为0.01° ;
[0017](4)本发明机构上底座和下底座采用碳纤维材料铺层结构来取代金属材料,底座外形特征设计符合碳纤维材料的成型工艺要求,使肋展开机构具有较好的热稳定性,更能适应空间环境。
【附图说明】
[0018]图1为伞状天线锁紧状态及展开状态示意图;
[0019]图2为伞状天线结构组成,以及本发明应用在伞状天线上的示意图;
[0020]图3为肋展开机构工作原理示意图;
[0021 ] 图4为肋展开机构展开状态剖面示意图;
[0022]图5为肋展开机构收拢状态剖面示意图;
[0023]图6为肋展开机构导向轴承处局部放大示意图;
[0024]图7为肋展开机构到位指示示意图;
[0025]图8为肋展开机构的碳纤维壳体。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及具体例子详细介绍本发明的实现过程。
[0027]如图2所示,径向肋伞状可展开天线主要由本发明、径向肋21、馈源组件22、网状主反射器23、支撑桁架24、副反射器25等组成。本发明是伞状天线的安装基础,馈源22和副反射器25安装在支撑桁架24上,支撑桁架24安装在本发明的上端面上,天线肋21是整个网状主反射器23的骨架结构,用于安装固定张力索网和金属网,天线肋21按圆周方向均布安装在本发明的H面上,通过本发明驱动天线肋21由收拢状态展开至工作状态,如图1所示,且其过程可逆。
[0028]本发明的工作原理如图3所示,\是连杆和滑动盘之间的夹角,α 2是连杆和锁定臂之间的夹角,通过一套螺母丝杠机构提供推力F,推动一组连杆工作使最终的执行连杆产生力矩,实现天线肋的展开与收拢。
[0029]本发明的结构包括上底座1、下底座2、电机3、减速器4、丝杠5螺母6 glj、导向套7、滑动盘8、连杆9、连杆座10、锁定臂11、锁定臂座12、到位锁紧装置13、霍尔电路14、导向轴承15、限位螺钉16、微动开关17、上顶杆18、下顶杆19等;电机3及减速器4为肋展开机构提供动力;丝杠5通过联轴块20与减速器4相连,在减速器4的带动下自身转动,螺母6套装于丝杠5上,将丝杠5的转动
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