一种绳索驱动剪刀桁架结构的制作方法

本发明涉及可展开天线结构领域，具体涉及一种绳索驱动剪刀桁架结构。

背景技术：

环形桁架式可展开天线可以满足大口径、高精度、轻质量、大收纳率等要求，是目前大型星载电子侦察天线的一种理想结构形式。之前的周边桁架单元，如Astromesh天线，基本结构为四边形桁架，中间有一根伸缩杆，而近年来提出的剪刀形结构由于基本结构为两根交错的空心直杆，所以质量明显下降，有利于大口径天线的发展。

可展开天线在太空中自动展开非常关键，直接决定着天线是否发射成功与否。如图1和图2所示，已公布的剪刀形桁架结构展开技术为利用上下连接片的自弹性展开，展开过程可靠性较低，在太空环境中容易受到外部影响而展开失效。因此为了保证天线展开的可靠性，需要保证展开过程中的可控驱动力大小。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种绳索驱动剪刀桁架结构，能有效提高剪刀形桁架展开驱动力，显著提高剪刀形桁架展开可靠性。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种绳索驱动剪刀桁架结构，包括多个剪刀形结构单元，相邻的剪刀形结构单元通过上连接片和下连接片连接成一可展开的环形桁架结构；所述剪刀形结构单元包括相互交错设置的第一空心直杆和第二空心直杆相邻剪刀形结构单元的第一空心直杆首尾相接形成第一S形管组，相邻剪刀形结构单元的第二空心直杆首尾相接形成第二S形管组；所述第一S形管组的所有第一空心直杆的内部由第一驱动绳索穿过连接，所述第二S形管组的所有的第二空心直杆的内部由第二驱动绳索穿过连接；所述第一驱动绳索和第二驱动绳索外接驱动装置；在两个相连的第一空心直杆的底部之间连接第一高位下滑轮，第二驱动绳索绕过第一高位下滑轮；在两个相连的第二空心直杆的底部之间连接第二高位下滑轮，所述第一驱动绳索绕过所述第一高位下滑轮。

优选的，所述第一S形管组中在两个相连的第一空心直杆的顶部之间设有两个第一上滑轮；所述第一驱动绳索由第一空心直杆的上部伸出后经第一上滑轮并绕过第二高位下滑轮，然后又经另一第一上滑轮进入相连的第一空心直杆。

优选的，所述第一空心直杆上端设有第一上支撑杆，所述第一上支撑杆上设有所述第一上滑轮。

优选的，两个相连的第一空心直杆的顶部之间通过上连接片连接，两个相连的第一空心直杆的底部之间通过下连接片连接；所述第一空心直杆的上端和下端分别连接一第一上堵塞和第一下堵塞，上连接片的一端连接在一第一空心直杆的第一上堵塞内，另一端连接在相连的第一空心直杆的第一上堵塞内；下连接片的一端连接在一第一空心直杆的第一下堵塞内，另一端连接在相连的第一空心直杆的第一下堵塞内。

优选的，所述下连接片上连接第一下支撑杆，所述第一下支撑杆上设有一所述第一高位下滑轮；所述第一下支撑杆还设有一第一低位下滑轮，所述第一低位下滑轮位于所述第一高位下滑轮的下方；在两个相连的第一空心直杆中，第一驱动绳索从其中一第一空心直杆的底部伸出后，绕过所述第一低位下滑轮后进入相连的第一空心直杆内。

优选的，所述第二S形管组中在两个相连的第二空心直杆的顶部之间设有两个第二上滑轮；所述第二驱动绳索由一第二空心直杆的上部伸出后经其中一第二上滑轮并绕过第一高位下滑轮，然后又经另一第二上滑轮进入相连的第二空心直杆。

优选的，所述第二空心直杆上端设有第二上支撑杆，所述第二上支撑杆上设有所述第二上滑轮。

优选的，两个相连的第二空心直杆的顶部之间通过上连接片连接，两个相连的第二空心直杆的底部之间通过下连接片连接；所述第二空心直杆的上端和下端分别连接一第二上堵塞和第二下堵塞，上连接片的一端连接在一第二空心直杆的第二上堵塞内，另一端连接在与相连的第二空心直杆的第二上堵塞内；下连接片的一端连接在一第二空心直杆的第二下堵塞内，另一端连接在与相连的第一空心直杆的第第二下堵塞内。

优选的，将两个第二空心直杆的下部连接的所述下连接片上连接第二下支撑杆，所述第二下支撑杆上设有一所述第二高位下滑轮；所述第二下支撑杆还设有一第二低位下滑轮，所述第二低位下滑轮位于所述第二高位下滑轮的下方；在两个相连的第二空心直杆中，第二驱动绳索从其中一第二空心直杆的底部伸出后，绕过所述第二低位下滑轮后进入相连的第二空心直杆内。

本发明的有益效果：本发明提出的两套绳索驱动相比之前的连接片自回弹式展开，显著提高了环形桁架展开过程的驱动力，提高了展开过程的可靠性；第一驱动绳索和第二驱动绳索的对称设计有利于驱动力的均匀性，提高了展开过程中结构的稳定性。

附图说明

图1为现有技术中的剪刀形桁架展开结构图；

图2为现有技术中空心直杆与上连接片的连接结构图；

图3为本发明的绳索驱动剪刀桁架局部结构示意图；

图4为本发明的绳索驱动剪刀桁架第一空心直杆、第一上支撑杆、第一上滑轮配合的示意图；

图5为图3中X处的放大图；

图6为本发明的绳索驱动剪刀桁架的下连接片与第一高位下滑轮、第一低位下滑轮、第一下支撑杆以及下连接片的配合的示意图；

图7为本发明的绳索驱动剪刀桁架第二空心直杆、第二上支撑杆、第二上滑轮配合的示意图；

图8为图3中Y处的放大图；

图9为本发明的绳索驱动剪刀桁架的下连接片与第二高位下滑轮、第二低位下滑轮、第二下支撑杆以及下连接片的配合的示意图；

图中：上连接片1；下连接片2；第一空心直杆3；第二空心直杆4；第一驱动绳索5；第二驱动绳索6；第一高位下滑轮7；第二高位下滑轮8；第一上滑轮9；第一上支撑杆10；第一下弧形段12；第一弧形过渡段13；第一上堵塞14；第一下堵塞15；第一上矩形孔16；第一上圆孔17；第一下矩形孔18；第一下圆孔19；第一下支撑杆20；第一低位下滑轮21；第二上滑轮22；第二上支撑杆23；第二上弧形段24；第二下弧形段25；第二弧形过渡段26；第二上堵塞27；第二下堵塞28；第二上矩形孔29；第二上圆孔30；第二下矩形孔31；第二下圆孔32；第二下支撑杆33；第二低位下滑轮34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

如图3所示，图3中,为了清楚地区分第一空心直杆3和第二空心直杆4,将第一空心直杆3采用虚线表示,第二空心直杆4采用实线表示,但实际结构并不局限于图中所示意。本发明实施例提供的绳索驱动剪刀桁架结构，包括多个剪刀形结构单元，相邻的剪刀形结构单元通过上连接片1和下连接片2连接成一可展开的环形桁架结构；所述剪刀形结构单元包括相互交错设置的第一空心直杆3和第二空心直杆4；相邻剪刀形结构单元的第一空心直杆3首尾相接形成第一S形管组，相邻剪刀形结构单元的第二空心直杆4首尾相接形成第二S形管组；所述第一S形管组的所有第一空心直杆3的内部由第一驱动绳索5穿过连接，所述第二S形管组的所有的第二空心直杆4的内部由第二驱动绳索6穿过连接；所述第一驱动绳索5和第二驱动绳索6外接驱动装置；在两个相连的第一空心直杆3的底部之间连接第一高位下滑轮7，第二驱动绳索6绕过第一高位下滑轮7；在两个相连的第二空心直杆4的底部之间连接第二高位下滑轮8，所述第一驱动绳索5绕过所述第一高位下滑轮7。

本发明的工作原理是：天线展开时，打开外接驱动装置(驱动装置可以是电机等)，第一驱动绳索5先在第一空心直杆3内部走动，第一驱动绳索5从第一空心直杆3的上端伸出后绕过第二高位下滑轮8后进入相邻的第一空心直杆3；当第一驱动绳索5在外接驱动装置作用下变短时，将给第二高位下滑轮8施加展开驱动力将桁架展开，第二驱动绳索6的走动和第一驱动绳索5的走动过程一致，在此不再赘述。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3所示，所述第一S形管组中在两个相连的第一空心直杆3的顶部之间设有两个第一上滑轮9；所述第一驱动绳索5由第一空心直杆3的上部伸出后经第一上滑轮9并绕过第二高位下滑轮8，然后又经另一第一上滑轮9进入相连的第一空心直杆3。通过设置第一上滑轮9方便第一驱动绳索5的平滑顺利地走索。

如图3所示，所述第一空心直杆3上端设有第一上支撑杆10，所述第一上支撑杆10上设有所述第一上滑轮9。通过第一上支撑杆10将所述第一上滑轮9固定至所述第一空心直杆3上，使第一上滑轮9牢固稳定。

如图4所示，所述在第一上支撑杆10设有两个，两个第一上支撑杆10沿第一空心直杆3的轴向剖面对称设置,两个第一上支撑杆10上端之间设有一个所述第一上滑轮9,采用两个第一上支撑杆10可保证第一上滑轮9受力均匀。

如图4所示，所述第一上支撑杆10包括上下设置的第一上弧形段11和第一下弧形段12，以及将第一上弧形段11和第一下弧形段12连接起来的第一弧形过渡段13，所述第一上弧形段11、第一下弧形段12，以及第一弧形过渡段13围城一大致呈n形的弯曲杆。第一上弧形段11和第一下弧形段12的一端均固定至所述第一空心直杆4上，第一弧形过渡段13连接所述第一上滑轮9。采用这种形状的第一上支撑杆10，可保证第一上滑轮9牢固稳定，并使第一驱动绳索5走索更顺畅。

实施例3

在实施例1的基础上，如图3所示，两个相连的第一空心直杆3的顶部之间通过上连接片1连接，两个相连的第一空心直杆3的底部之间通过下连接片2连接。通过上连接片1将相连的两个第一空心直杆3置于环形桁架结构的同一平面层；通过下连接片2处将相连的两个第一空心直杆3置于环形桁架结构的同一平面层。

所述第一空心直杆3的上端和下端分别连接一第一上堵塞14和第一下堵塞15，上连接片1的一端连接在一第一空心直杆3的第一上堵塞14内，另一端连接在相连的第一空心直杆3的第一上堵塞14内。下连接片2的一端连接在一第一空心直杆3的第一下堵塞15内，另一端连接在相连的第一空心直杆3的第一下堵塞15内。通过第一上堵塞14和第一下堵塞15方便上连接片1和下连接片2安装至第一空心直杆4上。

所述第一上堵塞14和第一下堵塞15的长度为第一空心直管3的直径的两倍。

如图4所示，所述第一上堵塞14的中间开设第一上矩形孔16，该第一上矩形孔16与上连接片1的一端连接，通过开设第一上矩形孔16方便上连接片1安装至第一上堵塞14上。所述第一上堵塞14靠近其边缘处开设供第一驱动绳索5穿过的第一上圆孔17，第一上圆孔17的直径略大于第一驱动绳索5的直径，以使第一驱动绳索5穿过。

如图5所示，所述第一下堵塞15的中间开设第一下矩形孔18，该第一下矩形孔18与下连接片2的一端连接，通过开设第一下矩形孔18方便下连接片2安装至第一下堵塞15上。所述第一下堵塞15靠近其边缘处开设供第一驱动绳索5穿过的第一下圆孔19，第一下圆孔19的直径略大于第一驱动绳索5的直径，以使第一驱动绳索5穿过。

实施例4

在实施例1的基础上，如图3所述，在两个相连的第一空心直杆3之间的下连接片2上连接第一下支撑杆20，所述第一下支撑杆20上设有一所述第一高位下滑轮7；所述第一下支撑杆20还设有一第一低位下滑轮21，所述第一低位下滑轮21位于所述第一高位下滑轮7的下方。第一驱动绳索5从其中一第一空心直杆3的底部伸出后，绕过所述第一低位下滑轮21后进入相连的第一空心直杆3内，通过设置第一低位下滑轮21保证所述第一驱动绳索在两个相连的第一空心直杆3平滑地走索。

所述第一下支撑杆20有两个，两个第一下支撑杆20相对设置，第一高位下滑轮7和第一低位下滑轮21由上向下安装于两个第一下支撑杆20上，采用两个第一下支撑杆20可保证第一高位下滑轮7和第一低位下滑轮21受力均匀。

实施例5

在实施例1的基础上，如图3所示，所述第二S形管组中在两个相连的第二空心直杆4的顶部之间设有两个第二上滑轮22；所述第二驱动绳索6由第二空心直杆4的上部伸出后经其中一第二上滑轮22并绕过第一高位下滑轮8，然后又经另一第二上滑轮22进入相连的第二空心直杆4。通过设置第二上滑轮22方便第二驱动绳索6的平滑顺利地走索。

如图3所示，所述第二空心直杆4上端设有第二上支撑杆23，所述第二上支撑杆23上设有所述第二上滑轮22。通过第二上支撑杆23将所述第二上滑轮22固定至所述第二空心直杆4上，使第二上滑轮22牢固稳定。

所述在第二上支撑杆23设有两个，两个第二上支撑杆23沿第二空心直杆4的轴向剖面对称设置,两个第二上支撑杆23上端之间设有一个所述第二上滑轮22,采用两个第二上支撑杆23可保证第二上滑轮22受力均匀。

所述第二上支撑杆10包括上下设置的第二上弧形段24和第二下弧形段25，以及将第二上弧形段24和第二下弧形段25连接起来的第二弧形过渡段26，所述第二上弧形段24、第二下弧形段25，以及第二弧形过渡段26围城一大致呈n形的弯曲杆。第二上弧形段24和第二下弧形段25的一端均固定至所述第二空心直杆3上，第二弧形过渡段26连接所述第二上滑轮9。采用这种形状的第二上支撑杆10，可保证第二上滑轮9牢固稳定，并使第二驱动绳索6走索更流畅。

实施例6

在实施例1的基础上，如图3所示，两个相连的第二空心直杆4的顶部之间通过上连接片1连接，两个相连的第二空心直杆4的底部之间通过下连接片2连接。通过上连接片1将相连的两个第二空心直杆4置于环形桁架结构的同一平面层；通过下连接片2处将将相连的两个第二空心直杆4置于环形桁架结构的同一平面层。

如图3所示，所述第二空心直杆4的上端和下端分别连接一第二上堵塞27和第二下堵塞28，上连接片1的一端连接在一第二空心直杆4的第二上堵塞27内，另一端连接相连的第二空心直杆4的第二上堵塞27内。下连接片2的一端连接在一第二空心直杆4的第二下堵塞28内，另一端连接在相连的第二空心直杆4的第二下堵塞28内。通过第一上堵塞14和第一下堵塞15方便上连接片1和下连接片2安装至第一空心直杆3上。

第二上堵塞27和第二下堵塞28的长度为第二空心直杆4直径的两倍。

如图7所示，所述第二上堵塞27的中间开设第二上矩形孔29，该第二上矩形孔29与上连接片1的一端连接，通过开设第二上矩形孔29方便上连接片1安装至第二上堵塞27上。所述第二上堵塞27靠近其边缘处开设供第二驱动绳索6穿过的第二上圆孔30，第二上圆孔30的直径略大于第二驱动绳索6的直径，以使第二驱动绳索6穿过。

如图8所示，所述第二下堵塞28的中间开设第二下矩形孔31，该第二下矩形孔31与下连接片2的一端连接，通过开设第二下矩形孔31方便下连接片2安装至第二下上堵塞28上。所述第二下堵塞28靠近其边缘处开设供第二驱动绳索6穿过的第二下圆孔32，第二下圆孔32的直径略大于第二驱动绳索6的直径，以使第二驱动绳索6穿过。

实施例7

在实施例1的基础上，如图3所述，在两个相连的第二空心直杆4之间的下连接片2上连接第二下支撑杆33，所述第二下支撑杆33上设有一所述第二高位下滑轮8；所述第二下支撑杆33还设有一第二低位下滑轮34，所述第二低位下滑轮34位于所述第二高位下滑轮8的下方。第二驱动绳索6从其中一第二空心直杆4的底部伸出后，绕过所述第二低位下滑轮34后进入相连的第二空心直杆4内，通过设置第二低位下滑轮34保证所述第二驱动绳索在两个相连的第二空心直杆4平滑地走索。

如图9所示，所述第二下支撑杆33有两个，两个第二下支撑杆33相对设置，第二高位下滑轮8和第二低位下滑轮34由上向下安装于两个第二下支撑杆33上，采用两个第二下支撑杆33可保证第二高位下滑轮8和第二低位下滑轮34受力均匀。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。