一种拉线式伞状天线的展开机构的制作方法

1.本发明属于伞状天线技术领域，涉及一种拉线式伞状天线的展开机构。


背景技术：

2.随着航空航天技术的快速发展，对星载可展开天线有着更高的要求。受发射时火箭整流罩尺寸的限制，为了尽量满足大口径、高收纳比、高精度的要求，由肋条支撑、收拢、展开到工作状态的柔性伞状可展开天线在收纳比、面密度、展开性能以及在太空热环境下的形面保持等方面具有一定的优势，使其在卫星天线领域得到了广泛应用。作为卫星天线的重要结构组成部分，天线伞面形状的精确控制对卫星的信号性能具有重要的影响。
3.但是目前的天线伞面存在伞面展开机构力矩较小，连杆展开机构占用空间多且重量大等问题，这也是相关研究人员在结构设计方面关注的焦点。除此之外，伞状天线展开的构件基本采用肋条支撑来进行，这无疑增加整个构件的整体重量，因此，针对上述伞状天线展开精度不高、冲击力较大、构件重量大以及对伞状天线展开后不能进行单独区域形状控制等缺点，需要一种新的伞状天线展开机构。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种拉线式伞状天线的展开机构，该种机构在卫星伞状天线同步展开后对伞状天线的伞面形状进行精确的单独控制，让其展开性能更高、收纳比和展开精度更加可靠。
5.本发明的技术方案是：
6.一种拉线式伞状天线的展开机构，包括两个拉线机构，两个拉线机构分别位于伞状天线的上下两侧，每个拉线机构均包括一底座和一固定在底座上表面的凸台外罩；所述底座上表面绕某一点为中心设有周向均布的多排安装孔，每排安装孔沿从底座中心到底座边沿等距离分布有多对安装孔，每对安装孔中与底座中心距离近的为第一安装孔，与底座中心距离远的为第二安装孔，所述每对安装孔上均固定有一拉线控制单元，每个拉线控制单元均包括：
7.引线导管，其下端固定在所述第一安装孔上；
8.电动控制推杆，其外壳体固定在所述第二安装孔上，并且电动控制推杆的伸缩端固定有一圆环；
9.出线口，固定在所述凸台底座外罩上与所述电动控制推杆伸缩端的圆环相对应的位置；
10.张力拉线，其上端与伞状天线固定连接，下端穿过所述出线口、所述圆环以及所述引线导管与用于带动张力拉线拉紧或放松的驱动装置连接；
11.其中，两个拉线机构的底座通过支撑杆固定成一体，伞状天线固定在支撑杆中部，两个拉线机构用于控制伞状天线的展开和闭合；所述电动控制推杆用于对伞状天线的伞面形状进行精确的单独控制。
12.上述引线导管和所述出线口内部均固定有一弹簧；所述张力拉线另一端穿过所述出线口内部的弹簧、所述圆环以及所述引线导管内部的弹簧与用于带动张力拉线拉紧或放松的驱动装置连接。
13.上述底座上表面位于同一直线上的两排拉线控制单元通过同一驱动装置驱动，所述驱动装置包括：
14.转轴，位于所述同一直线上的两排拉线控制单元的下方，并且转轴位于中空的所述底座内部，转轴的左右两侧通过轴承与底座连接；所述两排拉线控制单元的张力拉线的下端穿过底座上开设的通孔缠绕在该转轴的侧壁上；
15.动力件，固定在所述底座外部，其输出轴与所述转轴一端连接；所述动力件用于带动转轴转动拉紧或放松所述两排拉线控制单元的张力拉线。
16.上述每个拉线控制单元张力拉线的另一端穿过所述引线导管缠绕在绕线圈上，绕线圈固定安装在位于其正下方的所述转轴上。
17.上述动力件为电机，电机固定在所述底座外部，电机的输出轴通过联轴器与所述转轴的一端连接。
18.上述引线导管和所述出线口均为弯管结构，弯管的弯折部内侧固定有所述弹簧。
19.上述底座为圆柱形结构，圆柱形的圆心即为所述多排安装孔圆周均布的中心；所述凸台外罩为圆台壳体结构，其下侧与底座固定连接，其内部罩设有全部的所述拉线控制单元。
20.每排上述拉线控制单元的出线口等距离固定在所述凸台外罩的圆台侧面上。
21.上述张力拉线的上端从所述引线导管上端穿过后水平的穿过所述电动控制推杆上端固定的圆环，同时张力拉线从所述电动控制推杆上端固定的圆环穿过后水平的穿过所述出线口内部固定的弹簧，从出线口内部固定的弹簧穿过后与伞状天线固定连接。
22.上述支撑杆用于支撑伞状天线，并且支撑杆上端穿过上方拉线机构的凸台外罩与该拉线机构的底座圆心固定连接，支撑杆下端穿过下方拉线机构的凸台外罩与该拉线机构的底座圆心固定连接。
23.本发明的有益效果：
24.1、本发明提供一种拉线式伞状天线的展开机构，在太空中展开后可以根据实际情况进行角度的改变而微调，使其展开的伞面形状精度更高。
25.2、本发明将伞状结构传统的肋条支撑改换为张力拉线，彻底改变以往伞状天线展开的支撑机构，可以减轻机构的重量，达到最大收纳比，使其更加有利于在卫星领域中应用。
26.3、本发明在控制伞状天线同时展开的同时兼顾每根张力拉线的精确单独控制，而且可以让每根张力拉线均处于受力的状态，以防止张力拉线之间的相互干涉，影响工作可靠性。
27.4、本发明利用简单的构件与动力装置重新设计一种新的展开装置，提供了一种在卫星领域内对拉线式伞状天线在同步展开的同时又可兼顾每根张力拉线独立工作，进而对伞状天线展开形状进行精确控制，以使接收到的信号更加准确。
附图说明
28.图1为本发明拉线式伞状天线展开机构的立体结构示意图；
29.图2为本发明拉线式伞状天线展开机构的剖面结构示意图；
30.图3为本发明拉线控制单元圆柱体底座的结构示意图；
31.图4为本发明驱动装置的结构示意图；
32.图5为本发明拉线机构凸台底座的结构示意图；
33.图6为本发明拉线机构凸台侧面出线口的结构示意图；
34.图7为本发明拉线机构凸台底面引线口的结构示意图；
35.图8为本发明拉线机构电动推杆的结构示意图；
36.图9为本发明引线导管和电动控制推杆与张力拉线配合的局部放大图。
37.附图标记说明：
38.1、底座；2、绕线圈；3、电动控制推杆；3a、圆环；4、出线口；5、引线导管；6、凸台外罩；7、张力拉线；8、伞状天线；9、动力件；10、转轴；11、弹簧；12、安装孔；12a、第一安装孔；12b、第二安装孔；13、支撑杆。
具体实施方式
39.下面结合附图1到附图9，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
40.实施例1：
41.如附图1所示，本发明提供一种拉线式伞状天线的展开机构，包括两个拉线机构，两个拉线机构分别位于伞状天线的上下两侧，每个拉线机构均包括一底座1和一固定在底座1上表面的凸台外罩6；所述底座1上表面绕某一点为中心设有周向均布的多排安装孔12，每排安装孔沿从底座1中心到底座1边沿等距离分布有多对安装孔，每对安装孔12中与底座1中心距离近的为第一安装孔12a，与底座1中心距离远的为第二安装孔12b，所述每对安装孔上均固定有一拉线控制单元。
42.每个拉线控制单元均包括引线导管5、电动控制推杆3、出线口4以及张力拉线7；所述第一安装孔12a与引线导管5的下端固定连接，所述第二安装孔12b上固定有电动控制推杆3的外壳体，电动控制推杆3的伸缩端固定有一圆环3a，电动控制推杆3用于对伞状天线的伞面形状进行精确的单独控制；所述电动控制推杆3伸缩端固定的圆环3a与固定在凸台底座外罩6上的出线口4相对应；所述张力拉线7的上端与伞状天线8固定连接，张力拉线7的下端依次穿过出线口4、圆环3a以及引线导管5与用于带动张力拉线7拉紧或放松的驱动装置连接。
43.两个拉线机构的底座1通过支撑杆13固定成一体，伞状天线固定在支撑杆13中部，闭合时收拢在支撑杆13上；所述两个拉线机构用于控制伞状天线8的展开和闭合，电动控制推杆3用于对伞状天线的伞面形状进行精确的单独控制。
44.本发明提供一种拉线式伞状天线的展开机构，能控制拉线式伞状天线在同步展开同时又可进行单独对每一张力拉线控制的装置，解决了机构在展开性能、展开精度以及信号接收方面的技术问题。
45.实施例2：
46.本实施例基于实施例1，所述引线导管5和所述出线口4均为弯管结构，弯管的弯折部内侧固定有一弹簧11；所述张力拉线7另一端穿过所述出线口4内部的弹簧11、所述圆环3a以及所述引线导管5内部的弹簧11与用于带动张力拉线7拉紧或放松的驱动装置连接。
47.本发明中出线口4的弯管内设置有弹簧11，如图5所示的凸台底座侧面出线口4的结构示意图，张力拉线会通过弹簧11自由端的圆环，由于弹簧11一直处于受力状态，确保张力拉线也时刻处于拉紧状态；引线导管5内的弹簧11和出线口内的弹簧11作用一致，均是让张力拉线处于受力状态，防止拉线之间发生相互的干涉。
48.实施例3：
49.本实施例基于实施例1，所述底座1上表面位于同一直线上的两排拉线控制单元通过同一驱动装置驱动，每个驱动装置均包括一转轴10和一动力件9；转轴10位于同一直线上的两排拉线控制单元的正下方，转轴10位于中空的底座1内部，转轴10的左右两侧通过轴承与底座1连接，转轴10的一端与动力件9的输出轴连接，动力件9固定在底座1外部；所述两排拉线控制单元的张力拉线7的下端均穿过底座1上开设的通孔缠绕在该转轴10的侧壁上，动力件9带动转轴10转动拉紧或放松所述两排拉线控制单元的张力拉线7。
50.进一步地，所述每个拉线控制单元张力拉线7的另一端穿过所述引线导管5缠绕在绕线圈2上，绕线圈2固定安装在位于其正下方的转轴10上。
51.本发明安装在转轴10上的绕线圈2与上述的引线管道5依次相对应，确保每一根张力拉线7的工作不发生相互的干涉。
52.进一步地，所述动力件9为电机，电机固定在所述底座1外部，电机的输出轴通过联轴器与所述转轴10的一端连接。
53.实施例4：
54.本实施例基于实施例1，所述底座1为圆柱形结构，底座1采用碳纤维材料，圆柱形的圆心即为所述多排安装孔12圆周均布的中心；所述凸台外罩6为圆台壳体结构，其下侧与底座1固定连接，其内部罩设有全部的所述拉线控制单元。
55.进一步地，每排拉线控制单元的出线口4等距离固定在所述凸台外罩6的圆台侧面上。
56.进一步地，所述张力拉线7的上端从引线导管5上端穿过后水平的穿过电动控制推杆3上端固定的圆环3a，同时张力拉线7从电动控制推杆3上端固定的圆环3a穿过后水平的穿过出线口4内部固定的弹簧11，从出线口4内部固定的弹簧11穿过后与伞状天线8固定连接。
57.进一步地，所述支撑杆13用于支撑伞状天线，并且支撑杆13上端穿过上方拉线机构的凸台外罩6与该拉线机构的底座1圆心固定连接，支撑杆13下端穿过下方拉线机构的凸台外罩6与该拉线机构的底座1圆心固定连接。
58.本发明的工作原理：
59.如图1所示为拉线式伞状天线的展开机构，在伞状天线的上下两侧分别设有一拉线机构，每个拉线机构均包括一个底座和一个凸台外罩，在底座上表面绕某一点为中心设有周向均布的多排安装孔。
60.如图2所示为拉线式伞状天线结构剖面示意图，总共有n条张力拉线，其中n为正整数，30≤n≤40图示结构是以32条张力拉线为例，以32条张力拉线为例，在圆柱形底座1上表
面绕其圆心为中心均布有八排安装孔，每排安装孔沿从底座1中心到底座1边沿等距离分布有四对安装孔，这样就底座上表面就固定有32个拉线控制单元。
61.在伞状天线展开过程中，将每个动力装置的工作参数设置一样，即每根输出轴输出的力矩相同，再通过联轴器将动力传递到各自对应的转轴10上，带动每根转轴10以相同的转速进行转动，进而可以有效改变绕在绕线圈上张力拉线的伸缩量，可以确保拉线式伞状天线的同步展开；具体的动力传递路线为开始工作时，拉线式伞状天线8被均匀的展开时，位于伞状天线8下侧的拉线机构拉紧张力拉线7，位于伞状天线8上侧的拉线机构放松张力拉线7，在具体使用时，将上侧拉线机构动力装置9的参数设置成一样，同时将下侧拉线机构动力装置9的参数也设置一样，在展开过程中，下侧拉线机构中的电机处于正转拉紧张力拉线7，上侧拉线机构中的电机处于反转放松张力拉线7，且四根转轴10以相同的转速进行转动，张力拉线7依次通过出线口4、电动控制推杆3、引线导管5绕在绕线圈2上，拉线式伞状8将会被均匀展开，展开到一定的程度后，动力装置9停止工作，此时的展开形状保持不变，在展开完成后，若对其展开后的某个区域形状进行微调，启动电动控制推杆3，电动控制推杆3是由控制开关来控制点的，设置有32个按钮，每个按钮控制一个电动控制推杆3，通过电动控制推杆3的伸缩改变每根张力拉线有效的工作线段长度以达到要求目的。反之，通过上侧拉线机构中的电机正转来拉紧张力拉线7和下侧拉线机构中的电机反转放松张力拉线7实现伞状天线的闭合。两个拉线机构的工作原理相同，通过相互的配合工作可以准确实现拉线式伞状结构的凹凸面调控。
62.综上所述，本发明提供一种拉线式伞状天线的展开机构，该种机构在卫星伞状天线同步展开后对伞状天线的伞面形状进行精确的单独控制，让其展开性能更高、收纳比和展开精度更加可靠。
63.以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。