基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构

技术特征：
1.一种基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：其包括由n个第一折展单元形成的第一层多面式环形桁架和n个第二折展单元形成的第二层多面式环形桁架，其中n为大于等于3的整数，所述第一折展单元包括一组第一剪叉单元、两组第二剪叉单元、两组折叠杆、四个底部关节节点以及四个中间关节节点，所述第二折展单元包括两个中间关节节点、四个顶部关节节点、两组第三剪叉单元和一组第四剪叉单元；第一折展单元中的四个底部关节节点和四个中间关节节点在投影面上呈等腰梯形布置，相邻的底部关节节点连接后组成梯形的上底；相邻的中间关节节点连接后组成梯形的下底；相邻的底部关节节点和中间关节节点连接后组成梯形的腰；相邻的底部关节节点彼此之间分别通过一组第一剪叉单元进行连接；相邻的底部关节节点和中间关节节点彼此之间分别通过一组第二剪叉单元进行连接；相邻的中间关节节点彼此之间通过一组折叠杆进行连接；所述第二折展单元包括两个中间关节节点、四个顶部关节节点、两组第三剪叉单元和一组第四剪叉单元；第二折展单元中的两个中间关节节点和四个顶部关节节点在投影面上呈等腰三角形布置，其中，相邻的中间关节节点和顶部关节节点彼此之间通过一组第三剪叉单元进行连接，相邻的顶部关节节点彼此之间通过一组第四剪叉单元进行连接；相邻的第一折展单元通过共用侧边的两个底部关节节点和两个中间关节节点彼此连接组成第一层多面式环形桁架；相邻的第二折展单元通过共用两个顶部关节节点彼此连接组成第二层多面式环形桁架；相邻的第一折展单元与第二折展单元通过共用两个中间关节节点进行连接。2.根据权利要求1所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：同一折展单元中，剪叉单元和连杆上的所有转动副轴线均平行，在第一折展单元中，中间关节节点所在的平面始终高于底部关节节点所在的平面；在第二折展单元中，顶部关节节点所在的平面始终高于中间关节节点所在的平面。3.根据权利要求1所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：第一剪叉单元包括两根长度相等的第一连杆，第二剪叉单元包括两根长度相等的第二连杆，第三剪叉单元包括两根长度相等的第三连杆，第四剪叉单元包括两根长度相等的第四连杆，每组剪叉单元的两根连杆上均设置有转动副，每一根连杆均借助于中间设置的转动副将其划分为长杆和短杆，其中构成第一剪叉单元的第一连杆转动副两端的长杆与短杆等长；构成第二剪叉单元的第二连杆转动副两端的长杆与短杆不等长，且第二连杆的短杆与第一连杆的长杆等长；构成第三剪叉单元的第三连杆转动副两端的长杆与短杆不等长，且第三连杆的短杆与第二连杆的长杆等长；构成第四剪叉单元的第四连杆转动副两端的长杆与短杆等长，且长度均与第三连杆的长杆相等。4.根据权利要求3所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：所述第一折展单元的四个底部关节节点的结构完全相同，底部关节节点以中间支叉的中间平面为对称平面，两侧支叉的开槽口通过转动副与第一剪叉单元的连杆配合，中间支叉的开槽口通过转动副与第二剪叉单元的连杆的短杆配合。5.根据权利要求4所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征
在于：所述第一折展单元的四个中间关节节点的结构完全相同，中间关节节点以中间支叉的中间平面为对称平面，中间支叉的开槽口通过转动副与第二剪叉单元的连杆的长杆配合，侧边第一支叉的开槽口通过转动副与折叠杆的自由端配合。6.根据权利要求5所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：所述第一折展单元的第一剪叉单元的四个自由端分别通过转动副与四个底部关节节点连接，以约束四个关节节点完成同步运动；所述第二剪叉单元短杆处的两个自由端通过转动副与侧边的两个底部关节节点连接，长杆处的两个自由端通过转动副与侧边的两个中间关节节点连接，完成底部关节节点与中间关节节点的同步运动。7.根据权利要求6所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：所述第一折展单元的两组折叠杆均分别包括两根同步杆，两根同步杆间通过转动副配合形成一组折叠杆，同步杆的自由端通过转动副分别与两个中间关节节点的侧边第一开槽口配合。8.根据权利要求3所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：所述第二折展单元的两个中间关节节点的结构完全相同，侧边第二支叉的开槽口通过转动副与第三剪叉单元的连杆的短杆配合，四个顶部关节节点的结构完全相同，顶部关节节点为面对称结构，侧边第一支叉的开槽口通过转动副与第三剪叉单元的连杆的长杆配合，侧边第二支叉的开槽口通过转动副与第四剪叉单元的自由端配合。9.根据权利要求3所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：第三剪叉单元短杆处的两个自由端通过转动副与中间关节节点相配合，长杆处的两个自由端通过转动副与顶部关节节点相配合，以使底部关节节点与中间关节节点的同步运动。10.根据权利要求3所述的基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其特征在于：第四剪叉单元的四个自由端通过转动副与顶部关节节点配合，以使四个顶部关节节点的同步展开或收拢。

技术总结
本发明提供一种基于梯形棱柱与三棱柱的多环桁架可展开天线机构，其包括由N个第一折展单元形成的第一层多面式环形桁架和N个第二折展单元形成的第二层多面式环形桁架，其中N为大于等于3的整数，第一折展单元为梯形棱柱单元，第二折展单元为三棱柱单元。相邻的第一折展单元通过共用侧边的两个底部关节节点和两个中间关节节点彼此连接组成第一层多面式环形桁架；相邻的第二折展单元通过共用两个顶部关节节点彼此连接组成第二层多面式环形桁架；相邻的第一折展单元与第二折展单元通过共用两个中间关节节点进行连接。本发明的整体天线结构刚度较高，可完全满足空间大口径可展开天线的使用刚度要求，能够适用于多种场景。能够适用于多种场景。能够适用于多种场景。


技术研发人员：韩博 李祥鲲 姚宇先 刘枫 贾子钊 赵永生
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2022/12/16