[发明专利]基于3R-RRP机构单元的环形桁架式可展开天线机构

说明书

本发明公开一种基于3R‑RRP机构单元的环形桁架式可展开天线机构，包含2N个3R‑RRP机构单元，2N个3R‑RRP机构单元两两一组，通过共用一根支撑杆、一个固定节点连接件和一个运动节点连接件连接，组成N个组合机构单元；N个组合机构单元结构完全相同，相邻组合机构单元间通过共用一根支撑杆和两个固定节点连接件连接，共同组成多面式环形桁架机构；3R‑RRP机构单元主要包括两根支撑杆、一根长连杆、两根短连杆、三个固定节点连接件和一个运动节点连接件；其中短连杆长度为长连杆长度的一半，支撑杆长度大于短连杆长度的三倍。本发明的整体机构结构简单，运动灵活，加工制造成本较低，可以作为支撑机构较好的应用于大口径星载天线领域。

技术领域

本发明属于天线机械领域，具体涉及一种基于3R-RRP机构单元的环形桁架式可展开天线机构。

背景技术

随着卫星通信、对地观测以及其他空间科学事业的迅猛发展，空间机构的需求愈加迫切。由于运载火箭空间的限制，要求空间机构在发射阶段折叠起来，在步入轨道后要求空间机构又能展开到工作状态，并保持一定的刚度和精度。因此，宇航空间机构多为可展开机构，目前空间可展开机构已经广泛应用于太阳翼的展开机构、空间对接机构、空间站骨架、月球车悬架以及大口径空间可展开天线等领域，如美国用于三维地形观测的60米可展开雷达支撑臂、国际空间站主太阳翼支撑龙骨、俄罗斯“联盟号”飞船上的四面体构架式可展开天线以及日本ETS-8卫星上的13米口径的构架式可展开天线等。

空间大口径天线的应用可以大大地提高对地观测分辨率水平、空间侦查和精确打击能力等，大口径空间可展开天线是可展开机构应用的一个重要领域，其主要包括构架式可展开天线、折叠肋式可展开天线、环-柱形可展开天线以及环形桁架式可展开天线等。在众多类型的空间可展开天线中，含柔性索网的大型环形桁架式可展开天线是一种比较成熟的大型网状展开天线，其展开口径可达百米，同时系统的质量不会随着天线展开覆盖面积的增大而成比例增大，所以其越来越受到相关科研人员的重视。环形桁架式可展开天线一般是由环形可展开支撑桁架和索网系统组成，环形桁架支撑机构由单一多边形或者多个多边形组合，通过张拉联系索施加预拉力，使得布置于环形桁架两侧的反射面索网形成所需的抛物面。

美国TRW Astro Aerospace公司根据平行四边形对角可伸缩的特点，研制出一种基于平行四边形单元的环形桁架式可展开天线机构，现在已成功应用于太空通信任务。该方案展开过程简单，驱动源单一，但是由于存在多组圆锥齿轮啮合，导致整体机构加工装配的成本比较高，同时该方案的折叠比也有待提高。我国相关科研机构对环形桁架式空间可展开天线机构开展了大量研究工作，取得了较为显著的成果，但是目前在轨运行的环形桁架式可展开天线仍然较少，其构型也较为单一，因此，需要提出一些结构简单、折叠比较大以及刚度较高等综合性能优良的环形桁架式可展开天线机构，以满足不同航天任务的需求。

发明内容

针对以上情况，本发明提供一种基于3R-RRP机构单元的环形桁架式可展开天线机构，克服现有技术的不足，不仅结构简单，整体机构加工装配的成本较低，而且可展开天线机构的折叠比较高。