[发明专利]带有自展开调速装置的星载伞状天线结构及其展开方法

说明书

本发明涉及卫星可展开结构技术领域，具体涉及一种带有自展开调速装置的星载伞状天线结构及其展开方法。该装置由底座、簧片、天线肋、弹簧、锥型块、质量块、钢丝、连杆、支座、中心轴等组成；底座与天线肋通过簧片铰接，天线肋顶部为矩形空腔，其中一个空腔内固定中心轴，中心轴顶部套装弹簧，底部连接锥形块，锥形块下部对称铰接上连杆，下连杆铰接支座，上连杆、下连杆与质量块铰接，支座与锥形块套在中心轴上，钢丝夹在空腔壁与锥形块之间；弹簧‑锥型块‑质量块‑钢丝‑连杆‑支座‑中心轴构成自展开调速装置。本发明通过释放发条状钢丝，匀速打开天线肋，进而展开整个天线。本发明装置具有结构轻巧，无需动力，速度自调，稳定可靠的优点。

技术领域

本发明涉及卫星可展开结构技术领域，具体涉及一种带有自展开调速装置的星载伞状天线结构及其展开方法。

背景技术

可展开伞状天线是一种紧凑的卫星天线，它主要由径向刚性肋、反射面和馈源等部分组成，因其展开和折叠与日常生活中的雨伞类似而得名。在卫星应用中，将径向肋制作成一定的曲线形状，反射网固定径向肋的凹面。受收缩率和口径的影响，未展开时，径向肋向内折叠，展开时，径向肋向外撑开反射网形成反射面。这种可展开天线具有收拢尺寸小、展开尺寸大、可靠性高的优点，因此应用于各种卫星和雷达等通讯设备上。

现有装置可以实现天线的展开，但是一般需要外部能源和机构等，额外增加了卫星的质量和结构复杂度，造成卫星发射成本增加，在轨运行安全性降低。

因此，如何设计星载伞状天线结构的自展开调速装置是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术需要外部能源和机构才能打开的问题，提供一种带有自展开调速装置的星载伞状天线结构及其展开方法，充分运用柔性结构的大变形和机械能转化规律，降低星载天线结构的质量和复杂度，实现自展开，结构轻巧，无需动力，速度自调，稳定可靠的特点。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种带有自展开调速装置的星载伞状天线结构，包括底座和下端设置于底座圆周上的若干个距离相同的天线肋；其特征在于：所述底座和天线肋之间通过簧片铰接，每个天线肋的顶部设置有一个空腔，其中一个空腔内固设有自展开调速装置，每个空腔的左右两侧相对设置有腰型孔；

所述自展开调速装置的结构包括弹簧、锥型块、钢丝、质量球、上连杆和下连杆、支座和中心轴；

所述中心轴固设于空腔的上下两端，弹簧、锥型块和支座从上到下依次套设于中心轴上，弹簧的一端连接于空腔的顶部，另一端与锥型块连接，锥型块与支座之间对称铰接有上连杆和下连杆，上连杆和下连杆通过质量球铰接带动锥型块与支座在中心轴上上下滑动，钢丝穿设于每个空腔的腰型孔内成环形，并绕设于锥型块的外侧。

进一步，上连杆和下连杆设置有两对，并对称设置，质量球最大旋转半径小于空腔的半边长。

进一步，上连杆和下连杆垂直时与中心轴平行，质量球与中心轴不干涉，上连杆和下连杆组成的连杆长度小于中心轴下段长度。

进一步，钢丝的总长度略大于展开时天线的最大口径。

一种带有自展开调速装置的星载伞状天线结构的展开方法为：

未展开时，钢丝一端固定，缠绕于自展开调速装置的腰型孔内，呈发条状；弹簧为压缩状态，锥形块压紧钢丝自由端；当钢丝通过爆炸螺栓释放后，在天线肋根部，已弯曲的簧片变形驱动天线肋展开，在天线肋顶部，钢丝松开，此时，钢丝带动锥形块绕中心轴转动，与锥形块、连杆铰接的质量球做圆周运动的向心力为：等于弹簧弹力的分量kΔxsinθ，当钢丝匀速松开，向心力不变，弹力不变，钢丝与锥形块之间摩擦力不变，即天线肋展开速度不变；若钢丝松开速度增大，锥形块转速增加，质量球趋于离心运动，夹角θ变大，转动半径r变大，弹簧伸长，此时，锥形块下移，锥形块与钢丝之间的正压力增大，摩擦力增大，减小钢丝松开速度维持定速。

与现有技术相比，本发明的优点如下：