拋物柱面伸展成型機構的製作方法

2023-10-06 20:59:39 3

本發明涉及一種拋物柱面伸展成型機構，其可用於大型展開天線、太陽帆板、太空機械手以及空間平臺等。

背景技術：

大型可展開衛星天線是近20年內隨航天科技發展需求而誕生的一種新型空間構造物，它以高強度比、高剛度比、高穩定性等特點的宇航材料為主體，包含低副可動機構接點、驅動元件和主動或被動控制器等。此類天線要求在地面發射時為收攏狀態，固定在有效載荷艙內；發射並進入軌道以後，由地面控制中心指令其在空間軌道上按設計要求，逐步完成展開動作，然後鎖定並保持為工作狀態。因此，伸展成型機構能否及時、準確地展開到位直接影響到整個衛星發射任務的成功與否。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種拋物柱面伸展成型機構，其具有大收納比、高剛度和輕質量等特點，可用於大型展開天線、空間望遠鏡遮光罩伸展機構、太空機械手以及空間平臺等領域。

根據本發明的一個方面，提供一種拋物柱面伸展成型機構，其特徵在於，所述拋物柱面伸展成型機構包括伸展臂單元、扭簧、鎖定片、螺釘、轉軸、鎖緊凹槽、連接杆，首個伸展臂單元固定在一個收納筒上，其他伸展臂單元依次連接且盤繞在收納筒內，相鄰兩個伸展臂單元之間具有不同的展開角度且通過鎖定片完成鎖緊功能，鎖定片上設有螺紋孔，螺釘與螺紋孔螺紋連接且穿過轉軸，扭簧套在螺釘上，轉軸位於鎖定片的內側和扭簧之間，鎖緊凹槽位於轉軸的側面，連接杆固定在伸展臂單元的側面。

優選地，所述拋物柱面伸展成型機構利用驅動裝置作為核心動作元件，驅動裝置與末端伸展臂單元相連接，驅動裝置驅動帶動各個伸展臂單元依次展開，達到指定位置後，鎖定片進入鎖緊凹槽完成鎖定功能。

優選地，所述驅動裝置是電機。

優選地，所述每個伸展臂單元連接段根據拋物線曲面要求設計一個傾斜角度，使處於展開狀態的伸展臂以多節拼接的方式逼近理論拋物線，同時，傾斜角度根據拋物面應用需求進行調整。

優選地，所述鎖緊凹槽相對於伸展臂單元平面的角度根據傾斜角度變化。

優選地，所述拋物柱面伸展成型機構通過驅動裝置控制伸展臂的運動速度。

優選地，所述每個伸展臂單元均設計了鎖定機構，該鎖定機構限制了伸展臂的反向迴轉。

優選地，所述拋物柱面伸展成型機構實現在直線方向以及曲線方向的伸展。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

一，伸展成型機構以不同展開角度的多節伸展臂來逼近理論拋物線，傾斜角度可根據拋物面應用需求進行改進，適用性較強。

二，拋物柱面伸展成型機構由電機驅動裝置控制展開動作，結構穩定，自主控制伸展臂的運動速度，可靠性高。

三，各個單元之間的鎖定機構用於結構鎖緊，具有較高的鎖定剛度。

四，伸展成型機構可實現在直線方向以及曲線方向的伸展，可根據需要實現中短距離到長距離的展開，具有很強的適用性。

五，拋物柱面伸展成型機構尺寸小，每段伸展臂具有180°自由旋轉角度，展開距離長，收納比大。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明拋物柱面伸展成型機構的盤繞狀態示意圖；

圖2是本發明拋物柱面伸展成型機構的伸展臂單元示意圖。

圖3是本發明拋物柱面伸展成型機構的工作狀態示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。

如圖1至圖3所示，本發明拋物柱面伸展成型機構主要包括伸展臂單元1、扭簧2、鎖定片3、螺釘4、轉軸5、鎖緊凹槽6、連接杆7，首個伸展臂單元1固定在一個收納筒上，其他伸展臂單元依次連接且盤繞在收納筒內，相鄰兩個伸展臂單元之間具有不同的展開角度且通過鎖定片3完成鎖緊功能，鎖定片3上設有螺紋孔8，螺釘4與螺紋孔8螺紋連接且穿過轉軸5，扭簧2套在螺釘4上，轉軸5位於鎖定片3的內側和扭簧2之間，鎖緊凹槽6位於轉軸5的側面，連接杆7固定在伸展臂單元1的側面。

所述拋物柱面伸展成型機構利用驅動裝置作為核心動作元件，驅動裝置與末端伸展臂單元相連接，驅動裝置驅動帶動各個伸展臂單元依次展開，達到指定位置後，鎖定片進入鎖緊凹槽完成鎖定功能。驅動裝置可以是電機，這樣通用範圍廣，成本低。

如圖2所示，每個伸展臂單元連接段可根據拋物線曲面要求設計一個傾斜角度，使處於展開狀態的伸展臂以多節拼接的方式逼近理論拋物線，同時，傾斜角度可根據拋物面應用需求進行調整。鎖緊凹槽相對於伸展臂單元平面的角度根據傾斜角度變化，且比傾斜角度略大。

所述伸展成型機構安裝在收納筒中，本發明拋物柱面伸展成型機構通過驅動裝置控制伸展臂的運動速度，從而實現整個裝置的可控展開運動。

每個伸展臂單元均設計了鎖定機構，該鎖定機構限制了伸展臂的反向迴轉，具有較高的鎖定剛度。

本發明拋物柱面伸展成型機構可實現在直線方向以及曲線方向的伸展，可根據需要實現中短距離到長距離的展開，具有很強的適用性。

綜上所述，此伸展成型機構具有大收納比、輕質量和高可靠性等特點，是一種在太空飛行器上有較強應用價值的伸展成型機構。

本發明具有大收納比、高剛度和輕質量等特點，可用於大型展開天線、空間望遠鏡遮光罩伸展機構、太空機械手以及空間平臺等領域。此伸展成型機構要求處於收攏鎖定狀態時盤繞在天線收納筒內，處於展開狀態時，能按設計要求逐步完成展開動作，使天線成型為所要求的拋物柱面狀。它可實現在直線方向以及曲線方向的伸展，具有廣泛的適用性，對完成展開鎖定任務具有較強適應性。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。