基于正三角形型面划分的对称式抛物面构架可展天线机构

本发明涉及折展天线领域，具体地涉及一种基于正三角形型面划分的对称式抛物面构架可展天线机构。

背景技术：

1、随着航天技术的快速发展，涌现出多种形式的空间可展开天线，由于受到运载能力的限制，很多空间可展开天线被设计成可收展机构，使其在存储和发射阶段以收拢姿态放置，待完成变轨时再逐步展开到实际工作形态。空间可展开天线具有巨大的应用价值，如何设计出杆件能够完全收拢且节点完全在反射面上、自由度与运动副数量少和结构对称性好的大口径高精度可展开天线，是目前亟需解决的关键技术难题。

2、可展机构的研究已成为当今世界上的一个研究热点，然而在可展机构中可展天线作为必不可少的领域。目前，许多研究学者和科研机构都对可展天线机构进行了比较深入的研究，提出了多种可展机构，中国专利文献cn106025483a公开了一种剪叉联动式过约束可展单元及其组成的空间可展机构，通过改变基本可展单元的数量，可以改变空间可展机构的大小，具有结构简单、展开性能好、刚度高的特点，但是该空间可展机构未能实现曲面展开。中国专利文献cn107275794a公开了一种9rr-12uru-3uru对称型可展基本单元机构，该发明结构简单，刚度高，易于实现工程制造，能够实现所有花盘的同步收拢和收拢后花盘姿态的调整，折叠比高，但未能实现模块化曲面可展天线机构。中国专利文献cn109659656a公开了一种基于单自由度可展单元的模块化曲面可展天线机构，该发明提供的可展天线机构的各模块能够实现直接完全收拢，并具有结构简单，加工制造成本和安装难度低的优点，可形成任意口径的收拢率高的大型可展天线机构，但是可展天线机构在收拢过程中会出现“炸开”现象，因此亟需研究一种新的天线结构能够解决该问题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种基于正三角形型面划分的对称式抛物面构架可展天线机构，该可展天线机构具有结构简单、加工制造成本和安装难度低的优点，可形成任意口径的收拢率高的大型可展天线机构，并且，该天线机构具有高度的旋转对称性和结构对称性，整体构件种类少，并且构件之间连接运动副均为转动副，且运动副轴线布置简单，易于实现工程制造。

2、具体地，本发明提供一种基于正三角形型面划分的对称式抛物面构架可展天线机构，其包括多层基本折展机构，每一层基本折展机构的顶面均为抛物线结构；每一层基本折展机构包括6*m个正三角形基本收展单元，其中m表示第几层基本折展机构，每一个正三角形基本收展单元能够分割为多个面积相同的三角形；所有节点按照抛物面的旋转轴线方向投射，使得所有节点均投射到抛物面上；

3、每一个基本收展单元均包括十个反射面花盘、八个运动副连接件、五个五转动副剪叉折叠杆、六个四转动副剪叉折叠杆和七个三转动副剪叉折叠杆，

4、其中，十个反射面花盘分别为第一花盘、第二花盘、第三花盘、第四花盘、第五花盘、第六花盘、第七花盘、第八花盘、第九花盘以及第十花盘；八个运动副连接件分别为第一运动副连接件、第二运动副连接件、第三运动副连接件、第四运动副连接件、第五运动副连接件、第六运动副连接件、第七运动副连接件以及第八运动副连接件；第一花盘、第二花盘、第一运动副连接件和第二运动副连接件之间通过五转动副剪叉折叠杆一连接，第一花盘、第三花盘、第一运动副连接件和第三运动副连接件之间通过五转动副剪叉折叠杆二连接，第二花盘和第三花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆一连接，第二花盘、第四花盘、第二运动副连接件和第四运动副连接件之间通过五转动副剪叉折叠杆三连接，第二花盘和第五花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆二连接，第三花盘和第五花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆三连接，第三花盘、第六花盘、第三运动副连接件和第六运动副连接件之间通过五转动副剪叉折叠杆四连接，第四花盘、第五花盘、第五运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆一连接，第五花盘、第六花盘、第五运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆二连接，第四花盘、第七花盘和第四运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆三连接，第四花盘和第八花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆四连接，第五花盘和第八花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆五连接，第五花盘和第九花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆六连接，第六花盘和第九花盘之间通过三转动副剪叉折叠杆七连接，第六花盘、第十花盘和第六运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆四连接，第七花盘、第八花盘和第七运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆五连接，第八花盘、第九花盘、第七运动副连接件和第八运动副连接件之间通过五转动副剪叉折叠杆五连接，第九花盘、第十花盘和第八运动副连接件之间通过四转动副剪叉折叠杆六连接；

5、每一个基本收展单元均与相邻的两个基本折展单元共用四个花盘，其中，每一个基本收展单元的第一花盘、第二花盘、第四花盘和第七花盘分别为与之相邻的第一个基本收展单元的第一花盘、第三花盘、第六花盘和第十花盘，同时，每一个基本收展单元的的第一花盘、第三花盘、第六花盘和第十花盘分别为与之相邻的第二基本收展单元的第一花盘、第二花盘、第四花盘和第七花盘的共用花盘。

6、优选地，每一个正三角形基本收展单元根据边长等长n划分原则，划分出n2个小正三角形，n≥1。

7、优选地，所述的抛物反射面可展天线机构在完全展开时，反射面花盘的中心节点位于反射面上，反射面花盘的上下表面和运动副连接件的上下表面分别关于抛物面的旋转轴线方向垂直，所有反射面花盘相邻槽口轴线所成夹角为120度，且所有槽口轴线均关于抛物面的旋转轴线方向垂直。

8、优选地，所述五转动副剪叉折叠杆一、五转动副剪叉折叠杆二、五转动副剪叉折叠杆三以及五转动副剪叉折叠杆四的结构相同，均包括两根相同的长连杆和两根相同短连杆，两根长连杆和两根短连杆之间借助于转动副连接形成非对称x形结构，所述五转动副剪叉折叠杆包括四根相同的连杆，四根连杆之间借助于转动副连接形成对称x形结构。

9、优选地，所述四转动副剪叉折叠杆一、四转动副剪叉折叠杆二、四转动副剪叉折叠杆三、四转动副剪叉折叠杆四、四转动副剪叉折叠杆五和四转动副剪叉折叠杆六的结构相同，均包括两根短连杆和一根长连杆，两根短连杆的一端与所述长连杆的一端借助于转动副连接形成y形结构。

10、优选地，所述三转动副剪叉折叠杆一包括两根相同的连杆，两根连杆之间借助于转动副连接，所述三转动副剪叉折叠杆二、所述三转动副剪叉折叠杆三、所述三转动副剪叉折叠杆四、所述三转动副剪叉折叠杆五、所述三转动副剪叉折叠杆六和所述三转动副剪叉折叠杆七的结构相同，均包括借助于转动副连接的一根长连杆和一根短连杆。

11、优选地，所述五转动副剪叉折叠杆一的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第一花盘和第一运动副连接件；两根长连杆的端部分别借助于转动副连接第二花盘和第二运动副连接件；

12、所述五转动副剪叉折叠杆二的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第一花盘和第一运动副连接件；两根长连杆端部分别借助于转动副连接第三花盘和第三运动副连接件；

13、所述三转动副剪叉折叠杆一的两根连杆分别借助于转动副连接第二花盘和第三花盘；

14、所述五转动副剪叉折叠杆三的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第二花盘和第二运动副连接件；两根长连杆端部分别借助于转动副连接第四花盘和第四运动副连接件；

15、所述三转动副剪叉折叠杆二的长连杆借助于转动副连接所述第五花盘，短连杆借助于转动副连接所述第二花盘；

16、所述三转动副剪叉折叠杆三的所述长连杆借助于转动副连接所述第五花盘，短连杆借助于转动副连接所述第三花盘；

17、所述五转动副剪叉折叠杆四的两根短连杆端部借助于转动副分别连接第三花盘和第三运动副连接件；两根长连杆端部借助于转动副分别连接第六花盘和第六运动副连接件；

18、所述四转动副剪叉折叠杆一的两根短连杆端部借助于转动副分别连接第五花盘和第五运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第四花盘；

19、所述四转动副剪叉折叠杆二的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第五花盘和第五运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第六花盘；

20、所述四转动副剪叉折叠杆三的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第四花盘和第四运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第七花盘；

21、所述三转动副剪叉折叠杆四的长连杆借助于转动副连接所述第八花盘，短连杆借助于转动副连接所述第四花盘；

22、所述三转动副剪叉折叠杆五的长连杆借助于转动副连接所述第八花盘，短连杆借助于转动副连接所述第五花盘；

23、所述三转动副剪叉折叠杆六的长连杆借助于转动副连接所述第九花盘，短连杆借助于转动副连接所述第五花盘；

24、所述三转动副剪叉折叠杆七的长连杆借助于转动副连接所述第九花盘，短连杆借助于转动副连接所述第六花盘；

25、所述四转动副剪叉折叠杆四的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第六花盘和第六运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第十花盘；

26、所述四转动副剪叉折叠杆五的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第八花盘和第七运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第七花盘；

27、所述五转动副剪叉折叠杆四的四根连杆的端部分别借助于转动副连接第八花盘、第九花盘、第七运动副连接件和第八运动副连接件；

28、所述四转动副剪叉折叠杆六的两根短连杆端部分别借助于转动副连接第九花盘和第八运动副连接件；长连杆的端部借助于转动副连接第十花盘。

29、优选地，多个花盘和运动副连接件根据连接的转动副的数量开设相应数量的槽口。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

31、(1)本发明的抛物反射面可展天线机构是基于一种新型的三角形型面划分方法而设计的，因此，抛物反射面可展天线机构是由六个完全相同的基本收展单元之间的共用花盘组网而成，具有收拢自由度，能够满足多种需求。并且根据设计需要，基本收展单元可按照新型的三角形型面划分方法拓展正三角形的数量，形成多层正六边形结构，从而形成任意口径的具有大收拢率的大型抛物反射面可展天线机构。

32、(2)本发明的天线结构具有高度的旋转对称性和结构对称性，整体构件种类少，并且构件之间连接运动副均为转动副，且运动副轴线布置简单，易于实现工程制造。

33、(3)本发明整体可展机构的运动副数目少，仅具有单个转动自由度，结构稳定，展开可靠性高，并且能够保证整个天线机构的刚度，满足多种领域的需求。