环柱索网结构变焦距反射面装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于通信与电子技术领域，涉及一种环柱索网结构变焦距反射面装置，能够实现在不同距离之间汇聚或反射电磁能或光能，适用于搭载在卫星或地面的可展开天线结构。
【背景技术】
[0002]变焦距技术在各个领域得到广泛的应用，如在光学系统中的相机镜头中，可通过旋转镜头的调焦环适当地改变焦距，实现聚焦距离的改变，从而完成不同远近距离物体的清晰拍摄。
[0003]但在通信与电子技术领域中普遍应用的反射面系统中，变焦距技术的应用存在很多困难，具体原因可概括如下:对于小尺寸的反射面系统，变焦距技术的作用范围和功率有限，应用意义不大。对于太空中应用的大型反射面系统，特别是大型可展开反射面系统，由于反射面的可靠展开和精确成型本身已是很难有效解决的关键核心问题，变焦距技术尚未提上议程；对于地面上应用的大型反射面系统，由于考虑到重力、风雪载荷等作用下的保型需要，一般采用固定实面的反射面形式，很难实现变焦距功能。在双反射面系统中，适当微调副面的位置，可以实现反射面系统焦距的微调，但是，大尺度的变焦距功能依然很难实现。中国专利授权号CN 101314411A，名称为:“空间可展开屏蔽面装置”，该发明包括折叠式环杆、环杆连接关节、折叠式肋杆、肋杆连接关节、环肋连接关节和肋框连接关节；折叠式环杆和折叠式肋杆通过环杆连接关节、肋杆连接关节进行连接，形成环结构和肋结构，该环结构和肋结构通过环肋连接关节和肋框连接关节，连成形成一个可收拢或展开的整体结构，该整体结构上绑定有金属丝网或表面镀铝的薄膜，形成空间可展开屏蔽面装置。该装置可用于太空或地面作为可展开支撑装置，但其缺点是因为反射面的形态是固定的，不能进行变焦距操作，所以只能进行固定距离的电磁能或光能的传输，限制整个反射面装置的功能和应用范围。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供了一种环柱索网结构变焦距反射面装置，用于解决现有反射面装置焦距不可变的技术问题，拓宽了反射面装置的功能和应用范围。
[0005]本发明的技术思路是，通过在不同驱动力的作用下，使套接在中心支柱上的两个移动套筒产生不同的运动速度，进而产生了距离差；分别连接在两个移动套筒上的反射索和紧固索，通过距离差的控制实现自身的收放；在两个套筒移动的同时，相应折叠绑定在反射索网面上的反射网面，通过这些同步的操作，实现反射网面形状在抛物面和平面之间的相互转换，完成反射网面的变焦距操作。
[0006]根据以上技术思路，实现本发明目的的技术方案是:
[0007]一种环柱索网结构变焦距反射面装置，包括紧固索3、调节索4、反射索5、可展开固定桁架单元6和反射网面7，所述可展开固定桁架单元6由复数个连接关节62和复数个折叠杆61相互连接，形成可收拢、展开的圆形结构，用于支撑反射面，其特征在于:还包括中心支柱I和套筒组装置2 ;所述套筒组装置2是由两个上移动套筒22和两个下移动套筒23组成，套接在中心支柱I上；其中上移动套筒22上设置有第一法兰盘21，该第一法兰盘21上设置有第一过孔211 ;所述紧固索3和反射索5的一端固定在连接关节62上，另一端分别穿过第一过孔211，与下移动套筒23相连；该两索3、5之间连接有调节索4，形成反射索网单元，多个反射索网单元构成反射索网面，在该反射索网面上绑定有反射网面7 ;在驱动力作用下，通过上移动套筒22和下移动套筒23在中心支柱I上的移动所产生的距离差，带动紧固索3和反射索5的收放。
[0008]所述连接关节62包括一对圆锥齿轮结构621、622、一对夹板623、624、扭簧626和定位导槽628 ;所述折叠杆61与圆锥齿轮结构621、622相连，并通过扭簧626控制其展开，展开到位后实现与夹板623、624的位置锁定。
[0009]所述折叠杆61采用两根空心的横杆和两根空心的竖杆垂直连接形成的单列桁架结构。
[0010]所述中心支柱I采用碳纤维材料，套筒组装置2采用轻质合金材料。
[0011]所述反射网面7采用数量为N个三角形折叠的方法进行网面收放，其上设定有辅助线71和折痕线72，相邻两条中间包含有折痕的辅助线形成折叠角α，不包含折痕的辅助线形成辅助角β，满足Ν(α+β) = 360° ;将反射网面7沿折痕线72同向折叠，实现反射网面7形状由抛物面向平面转换的大尺度变焦距功能。
[0012]一种环柱索网结构变焦距反射面装置，包括紧固索3、调节索4、反射索5、可展开固定桁架单元6和反射网面7，所述可展开固定桁架单元6由复数个连接关节62和复数个折叠杆61相互连接，形成可收拢、展开的圆形结构，用于支撑反射面，其特征在于:还包括中心支柱I和套筒组装置2 ;所述套筒组装置2是由小移动套筒24、大移动套筒25和固定套筒28组成；两个移动套筒24、25套接在中心支柱I上，固定套筒28固定在中心支柱I下部；所述小移动套筒24上设置有第二过孔241，大移动套筒25上设置有第三过孔251和第四过孔252 ;所述固定套筒28上设置有第二法兰盘26和第三法兰盘27 ;紧固索3的一端固定在连接关节62上，另一端穿过第四过孔252与第三法兰盘27连接；反射索5的一端固定在连接关节62上，另一端依次穿过第二过孔241和第三过孔251，与第二法兰盘26连接；该两索3、5之间连接有调节索4，形成反射索网单元，多个反射索网单元构成反射索网面，在该反射索网面上绑定有反射网面7 ;所述小移动套筒24和大移动套筒25在驱动力作用下，沿着中心支柱I作直线运动，带动紧固索3和反射索5的收放。
[0013]本发明与现有相关技术相比，具有如下优点:
[0014]1.本发明由于采用通过中心支柱上的两个移动套筒的移动所产生的距离差的结构和三角形折叠网面的方法，控制索网结构及反射网面的收放，实现了反射网面在抛物面和平面之间的转换，从而改变大型反射面系统的焦距，拓宽了功能和应用范围。
[0015]2.本发明由于采用通过中心支柱上的两个移动套筒的移动所产生的距离差的结构和三角形折叠网面的方法，使反射网面的状态灵活实现转换，能够实现不同距离之间的电磁能或光能传输和会聚，相比现有的大型反射面系统，提高了反射面系统的利用率。
[0016]3.本发明由于采用套筒组装置结构和可展开固定桁架单元结构，减轻整个反射面装置的重量，同时简化了反射面装置的结构，使得变焦距系统更为轻便简单，提高了可靠性，降低了应用成本。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1整体结构示意图；
[0018]图2为本发明实施例1的变焦距结构不意图；
[0019]图3为本发明实施例2的变焦距结构示意图；
[0020]图4为本发明的可展开固定桁架单元的结构示意图；
[0021]图5为本发明的连接关节结构示意图；
[0022]图6为本发明的连接关节的内部结构示意图；
[0023]图7为本发明的反射网面收缩折叠的原理示意图；
[0024]图8为本发明的法兰盘的结构示意图；
[0025]图9为本发明的反射面在抛物面形态下的结构示意图；
[0026]图10为本发明的反射面在平面形态下的结构示意图；
[0027]图11为本发明实施例1的反射面在展开口径为15米抛物面形态下太空应用的仿真图；
[0028]图12为本发明实施例2的反射面在展开口径为15米平面形态下太空应用的仿真图；
[0029]图13为本发明实施例1的反射面在展开口径为15米抛物面形态下地面应用的仿真图；
[0030]图14为本发明实施例2的反射面在展开口径为15米平面形态下地面应用的仿真图；
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述:
[0032]实施例1
[0033]参照附图1、附图2和附图4，本发明包括中心支柱1、套筒组装置2、紧固索3、调节索4、反射索5、可展开固定桁架单元6和反射网面7。其中中心支柱I的高度为7.6m，夕卜径的直径为0.lm，采用碳纤维材料的桁架结构；中心支柱I上套接有套筒组装置2，该套筒组装置2由两个上移动套筒22和两个下移动套筒23组成，且两个上移动套筒22分别位于两个下移动套筒23上方，其中上移动套筒22上设置有第一法兰盘21，该第一法兰盘21上设置有第一过孔211 ;可展开固定桁架单元6由连接关节62和折叠杆61组成，多个可展开固定桁架单元6相互连接，形成可收拢、展开的圆形结构，用于支撑反射面；折叠杆61采用两根空心的横杆和两根空心的竖杆垂直连接形成的单列桁架结构，其杆的外径为0.016m，内径为0.015m，所有刚性杆件选择碳纤维材料；紧固索3、调节索4和反射索5均采用直径为Imm的凯芙拉纤维材料，在保证强度的条件下，易于加工和成型；其中紧固索3和反射索5的一端固定在连接关节62上，另一端分别穿过两个第一法兰盘21上的第一过孔211，连接在下移动套筒23上；紧固索3和反射索5之间连接有调节索4，形成反射索网单元，多个反射索网单元构成反射索网面，在该反射索网面上绑定有反射网面7，反射网面7采用直径为Imm的凯芙拉纤维材料，形状为三角形。
[0034]两个上移动套筒22和两个下移动套筒23均采用铝合金材料，其内径与中心支柱I的外径采用间隙配合，保证该两个移动套筒22、23能沿着中心支柱I高度方向运动。当两个上移动套筒22和两个下移动套筒23处在起始位置，即处于中心支柱I下部时，固定反射索5的下移动套筒和连接紧固索3的上移动套筒之间有一定距离，由于紧固索3和反射索5处于初始状态，此时反射网面7为抛物面形态；在不同的驱动力作用下，上移动套筒22和下移动套筒23以不同的速度沿中心支柱I向上运动，产生距离差，通过对该距离差的控制，实现紧固索3和反射索5的收缩，绑定在反射索网面上的反射网面7同时折叠，使反射网面7由抛物面形态转换为平面形态，实现变焦距操作；当两个上移动套筒22、两个下移动套筒23和反射网面7由中心支柱I的上部向下部运动，实现反射网面7由平面形态转换为抛物面形态。
[0035]参照附图5和附图6，连接关节62由一对圆锥齿轮结构621和622、一对夹板623和624、齿轮轴625、扭簧626、螺纹孔627和定位导槽628组成。圆锥齿轮结构621和622上的齿轮轴625上安装有扭簧626，圆锥齿轮结构621和622的平台上设有定位导槽628，夹板623和624分别固定在一对圆锥齿轮结构621和622的内外，圆锥齿轮结构621和622的两端腔臂设有螺纹