本發(fā)明涉及了一種傘形反射器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)傘狀反射器因其收攏后軸向尺寸大，很難應(yīng)用于小衛(wèi)星平臺(tái)。為提高傘狀反射器收納比，美國、俄羅斯、英國等國家作出一系列研究。上世紀(jì)90年代，美國Harris公司為ACeS(Garuda-1)衛(wèi)星研制了一種折疊肋天線，如圖1所示的12m口徑的鉸接肋天線。天線焦距7.6m，收攏后直徑為0.45m，高4.5m。該種反射器涉及了大量的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在提高型面精度的同時(shí)也增加了展開過程中索網(wǎng)鉤掛的風(fēng)險(xiǎn)。

俄羅斯研究了一種折疊肋天線，簡(jiǎn)稱EGS天線，可應(yīng)用于5m-25m口徑的天線。如圖2所示，完成了5.6m×6.4mEGS天線的在軌驗(yàn)證，該天線收攏后直徑為0.6m、高1m。該種反射器主結(jié)構(gòu)由柔性環(huán)柱狀結(jié)構(gòu)組成，剛度較低。

英國劍橋大學(xué)提出了CRTS反射器。如圖3所示，反射器口徑為1.5米，由12根肋和反射膜組成，RMS值可達(dá)2.3mm。反射面收納于φ0.45m×0.3m中心筒外。該種反射器的支撐肋為柔性可折疊材料，展開后結(jié)構(gòu)剛度較低，型面精度穩(wěn)定性差。

綜上，現(xiàn)有的折疊肋反射器普遍存在展開剛度低，型面精度穩(wěn)定性差等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多折傘反射器，針對(duì)現(xiàn)有折疊傘狀反射器展開剛度低、型面精度低、收納比不理想等問題，本發(fā)明具有盡量高的收納比，具備一定的展開剛度和型面精度優(yōu)勢(shì)，可用于解決大中小衛(wèi)星平臺(tái)上因空間緊湊而產(chǎn)生的反射器布局困難的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多折傘反射器，包括：中心柱、固定花盤、移動(dòng)花盤、折疊肋、反射面、包帶和中心固面；中心固面安裝在中心柱頂端，固定花盤、移動(dòng)花盤均安裝在中心柱上并與中心柱同軸，固定花盤固定安裝在中心固面下方，移動(dòng)花盤在固定花盤下方沿中心柱移動(dòng)；各折疊肋以中心柱為中心沿周向分布；折疊肋包括第二展開肋、第一展開肋、一級(jí)展開關(guān)節(jié)、第一支撐肋、二級(jí)展開關(guān)節(jié)、第二支撐肋、柔性肋；第一展開肋一端與移動(dòng)花盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端通過一級(jí)展開關(guān)節(jié)與第一支撐肋連接；第一支撐肋通過二級(jí)展開關(guān)節(jié)與第二支撐肋連接；第二展開肋一端與固定花盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端安裝在第一展開肋上且在第一展開肋上轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性肋一端與中心固面連接，另一端與一級(jí)展開關(guān)節(jié)連接；反射面鋪設(shè)在第一支撐肋、第二支撐肋、柔性肋所形成的骨架上；包帶與各二級(jí)展開關(guān)節(jié)連接，并將二級(jí)展開關(guān)節(jié)拉攏至第一展開肋與移動(dòng)花盤連接處。

所述一級(jí)展開關(guān)節(jié)包括三級(jí)展開鎖鉤、解鎖觸頭、扭轉(zhuǎn)彈簧、第一展開肋端頭、第一支撐肋端頭，第一展開肋端頭與第一支撐肋端頭連接處使用扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，三級(jí)展開鎖鉤安裝在第一展開肋端頭上且通過扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，解鎖觸頭固定在第一支撐肋端頭上；第一展開肋端頭邊緣有弧形的限位槽；在一級(jí)展開關(guān)節(jié)展開時(shí)，扭轉(zhuǎn)彈簧帶動(dòng)第一支撐肋旋轉(zhuǎn)，解鎖觸頭沖擊碰觸三級(jí)展開鎖鉤，使得三級(jí)展開鎖鉤與中心固面脫離。

所述第二支撐肋未與第一支撐肋連接的一端安裝有限位滾輪，折疊肋在收攏狀態(tài)時(shí)，限位滾輪卡在限位槽上；隨著一級(jí)展開關(guān)節(jié)的展開，限位滾輪在限位槽上滾動(dòng)直至脫離，使得第二支撐肋在二級(jí)展開關(guān)節(jié)的帶動(dòng)下展開。

所述二級(jí)展開關(guān)節(jié)包括連接板、扭轉(zhuǎn)彈簧、螺旋彈簧；連接板兩端分別與第一支撐肋、第二支撐肋連接，并通過在連接處安裝扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，螺旋彈簧兩端分別與第一支撐肋、第二支撐肋連接且位于連接板一側(cè)，在第一支撐肋、第二支撐肋折疊收攏時(shí)，螺旋彈簧處于拉伸狀態(tài)。

所述移動(dòng)花盤為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)結(jié)構(gòu)外圈分布有與第一展開肋連接的耳片，移動(dòng)花盤一側(cè)沿周向分布有移動(dòng)滑輪；其中，一部分移動(dòng)滑輪的滑輪軸沿移動(dòng)花盤的徑向且插入中心柱壁面上的滑槽內(nèi)；另一部分移動(dòng)滑輪的滑輪軸沿移動(dòng)花盤的切向，貼緊中心柱外壁移動(dòng)。

所述第一展開肋、第二展開肋與中心柱形成三角形支撐結(jié)構(gòu)。

所述反射面，在折疊肋展開狀態(tài)下，形成向移動(dòng)花盤方向凹陷的圓弧面。

所述固定花盤和移動(dòng)花盤之間通過彈簧連接，彈簧位于中心柱內(nèi)。

所述反射面的材料為硅膠基復(fù)合碳布。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的多折傘反射器采用多折傘可展開結(jié)構(gòu)，利用多個(gè)沿周向分布的折疊肋形成骨架結(jié)構(gòu)，并結(jié)合反射面，使其相較現(xiàn)有反射器在收納比上更具優(yōu)勢(shì)，具有盡量高的收納比，提高了反射面的型面精度。

(2)本發(fā)明的多折傘反射器設(shè)計(jì)有展開關(guān)節(jié)和鎖定機(jī)構(gòu)，在展開后可形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度較高，具備一定的展開剛度和型面精度優(yōu)勢(shì)，可用于解決大中小衛(wèi)星平臺(tái)上因空間緊湊而產(chǎn)生的反射器布局困難的問題。

(3)本發(fā)明多折傘反射器展開過程依靠一級(jí)展開關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)為次級(jí)運(yùn)動(dòng)解鎖，無需引入外部控制系統(tǒng)，使得展開過程更加精確；同時(shí)反射面采用賦型膜設(shè)計(jì)制備技術(shù)，型面精度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多折傘反射器收攏狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明多折傘反射器收攏狀態(tài)單根肋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明多折傘反射器展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明多折傘反射器展開狀態(tài)單根肋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明多折傘反射器展開過程示意圖；

圖6為本發(fā)明多折傘反射器一級(jí)展開關(guān)節(jié)；

圖7為本發(fā)明多折傘反射器二級(jí)展開關(guān)節(jié)；

圖8為本發(fā)明多折傘反射器三級(jí)展開示意圖；

圖9為本發(fā)明多折傘反射器三級(jí)展開解鎖示意圖。

具體實(shí)施方式

(1)多折傘反射器結(jié)構(gòu)

一種多折傘反射器，如圖1～圖4所示，包括中心柱1、固定花盤2、移動(dòng)花盤3、若干折疊肋4、反射面5、包帶6和中心固面7。中心柱1為多折傘反射器的中心承力結(jié)構(gòu)。固定花盤2和移動(dòng)花盤3安裝在中心柱1上并與其同軸。中心固面7安裝在中心柱1頂端，固定花盤2、移動(dòng)花盤3均安裝在中心柱1上并與中心柱1同軸，固定花盤2固定安裝在中心固面7下方，移動(dòng)花盤3在固定花盤2下方沿中心柱1移動(dòng)；各折疊肋4以中心柱1為中心沿周向分布；折疊肋4以中心柱1為輻射中心，安裝于固定花盤2和移動(dòng)花盤3上。固定花盤2固定不動(dòng)，移動(dòng)花盤3可在中心柱1上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)折疊肋4完成展開與收攏運(yùn)動(dòng)。反射面5安裝于折疊肋4形成的凹面內(nèi)。反射面5，在折疊肋4展開狀態(tài)下，形成向移動(dòng)花盤3方向凹陷的圓弧面。反射面5為硅膠基復(fù)合碳布賦型而成。移動(dòng)花盤3為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，圓環(huán)結(jié)構(gòu)外圈分布有與第一展開肋9連接的耳片，移動(dòng)花盤一側(cè)沿周向均勻分布有六個(gè)移動(dòng)滑輪23，對(duì)六個(gè)移動(dòng)滑輪23進(jìn)行1～6標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)為奇數(shù)的移動(dòng)滑輪23的滑輪軸沿移動(dòng)花盤3的徑向且插入中心柱1壁面上的滑槽內(nèi)，移動(dòng)滑輪23在滑槽內(nèi)移動(dòng)；標(biāo)號(hào)為偶數(shù)的移動(dòng)滑輪23的滑輪軸沿移動(dòng)花盤3的切向，貼緊中心柱1外壁移動(dòng)。固定花盤2和移動(dòng)花盤3之間通過彈簧連接，彈簧位于中心柱1內(nèi)。

折疊肋4包括第二展開肋8、第一展開肋9、一級(jí)展開關(guān)節(jié)10、第一支撐肋11、二級(jí)展開關(guān)節(jié)12、第二支撐肋13、柔性肋14。第一展開肋9一端與移動(dòng)花盤3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端通過一級(jí)展開關(guān)節(jié)10與第一支撐肋11連接；第一支撐肋12通過二級(jí)展開關(guān)節(jié)12與第二支撐肋13連接；第二展開肋8一端與固定花盤2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端安裝在第一展開肋9上且在第一展開肋9上轉(zhuǎn)動(dòng)；柔性肋14一端與中心固面7連接，另一端與一級(jí)展開關(guān)節(jié)10連接；反射面5鋪設(shè)在第一支撐肋11、第二支撐肋13、柔性肋14所形成的骨架上；各折疊肋4在收攏狀態(tài)時(shí)，第二支撐肋13未與第一支撐肋11連接的一端與一級(jí)展開關(guān)節(jié)10連接，包帶6與各二級(jí)展開關(guān)節(jié)12連接，并將二級(jí)展開關(guān)節(jié)12拉攏至第一展開肋9與移動(dòng)花盤3連接處。第二展開肋8、第一展開肋9與固定花盤2、移動(dòng)花盤3之間的中心柱1組成三角形，依靠移動(dòng)花盤3移動(dòng)，使第二展開肋8、第一展開肋9收攏靠近中心柱1，實(shí)現(xiàn)反射器的徑向收納。第一支撐肋11、第二支撐肋13依靠連接它們的二級(jí)展開關(guān)節(jié)12收攏靠近，可實(shí)現(xiàn)反射器在軸向上的收納。

一級(jí)展開關(guān)節(jié)10包括三級(jí)展開鎖鉤17、解鎖觸頭18、扭轉(zhuǎn)彈簧、第一展開肋9端頭、第一支撐肋11端頭，第一展開肋9端頭與第一支撐肋11端頭連接處使用扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，三級(jí)展開鎖鉤17安裝在第一展開肋9端頭上且通過扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，解鎖觸頭18固定在第一支撐肋11端頭上；第一展開肋9端頭邊緣有弧形的限位槽16；折疊肋4在收攏狀態(tài)時(shí)，三級(jí)展開鎖鉤17勾住中心固面7邊緣；在一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開時(shí)，扭轉(zhuǎn)彈簧帶動(dòng)第一支撐肋11旋轉(zhuǎn)，解鎖觸頭18沖擊碰觸三級(jí)展開鎖鉤17，使得三級(jí)展開鎖鉤17與中心固面7脫離。

第二支撐肋13未與第一支撐肋11連接的一端安裝有限位滾輪20，折疊肋4在收攏狀態(tài)時(shí)，限位滾輪20卡在限位槽16上；隨著一級(jí)展開關(guān)節(jié)10的展開，限位滾輪20在限位槽16上滾動(dòng)直至脫離，使得第二支撐肋13在二級(jí)展開關(guān)節(jié)12的帶動(dòng)下展開。

二級(jí)展開關(guān)節(jié)12包括連接板21、扭轉(zhuǎn)彈簧、螺旋彈簧22；連接板21兩端分別與第一支撐肋11、第二支撐肋13連接，并通過在連接處安裝扭轉(zhuǎn)彈簧實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，螺旋彈簧22兩端分別與第一支撐肋11、第二支撐肋13連接且位于連接板21一側(cè)，在第一支撐肋11、第二支撐肋13折疊收攏時(shí)，螺旋彈簧22處于拉伸狀態(tài)。

(2)展開順序規(guī)劃

多折傘反射器展開順序規(guī)劃需要保證兩點(diǎn)：一、其展開過程包絡(luò)不能超過最終展開狀態(tài)包絡(luò)，否則反射面處于過應(yīng)力狀態(tài)，反射器無法展開；二、展開過程結(jié)構(gòu)不能發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。

如圖5所示，以單根折疊肋4展開為例說明反射器展開與收攏過程。三級(jí)展開順序如下：

一級(jí)展開：如圖5(a)～圖5(b)所示，圖5(a)為收攏狀態(tài)，圖5(b)為一級(jí)展開半程狀態(tài)，包帶6解鎖，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開，依靠一級(jí)展開關(guān)節(jié)10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第一支撐肋11和第二支撐肋13展開，當(dāng)一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開一定角度α(40°～60°)，釋放二級(jí)展開關(guān)節(jié)12；

二級(jí)展開：如圖5(b)～圖5(d)所示，圖5(c)為二級(jí)展開半程狀態(tài)，圖5(d)為二級(jí)展開完全狀態(tài)，二級(jí)展開時(shí)，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10繼續(xù)旋轉(zhuǎn)展開，二級(jí)展開關(guān)節(jié)12帶動(dòng)第二支撐肋13展開到位；

三級(jí)展開：如圖5(d)～圖5(e)所示，圖5(e)為三級(jí)完全展開狀態(tài)，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10完全展開，三級(jí)展開解鎖，移動(dòng)花盤3向固定花盤2方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開到位并鎖定，繼而移動(dòng)花盤3移動(dòng)到位并鎖定，同時(shí)第二展開肋8和第一展開肋9展開到位。

反射器收攏順序與展開順序相反。首先，移動(dòng)花盤3解鎖并向遠(yuǎn)離固定花盤2方向運(yùn)動(dòng)；然后，二級(jí)展開關(guān)節(jié)12解鎖收攏，帶動(dòng)第二支撐肋13收攏；最后，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10解鎖收攏，帶動(dòng)第一支撐肋11和第二支撐肋13收攏，反射器收攏完畢。

(3)展開功能實(shí)現(xiàn)

i.一級(jí)展開功能

如圖6(a)、圖6(b)所示，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，依靠?jī)?nèi)部安裝的彈簧實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

ii.二級(jí)展開功能

如圖7(a)、圖7(b)所示，二級(jí)展開關(guān)節(jié)12具有展開功能，且在收攏狀態(tài)不交疊，避免夾住其上覆蓋的反射面。

iii.三級(jí)展開功能

如圖8(a)、圖8(b)所示，三級(jí)展開通過移動(dòng)花盤3沿中心柱1向固定花盤2移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第二展開肋8和第一展開肋9展開，帶動(dòng)整個(gè)反射面展開到位。

(4)展開順序控制

結(jié)合展開過程運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，通過一級(jí)展開關(guān)節(jié)10的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)二、三級(jí)展開運(yùn)動(dòng)解鎖，其中關(guān)鍵點(diǎn)是一級(jí)展開關(guān)節(jié)10的設(shè)計(jì)。

i.一級(jí)展開解鎖控制

通過包帶6解鎖，一級(jí)展開關(guān)節(jié)10依靠自身存儲(chǔ)彈性勢(shì)能展開。

ii.二級(jí)展開解鎖控制

如圖9(a)，通過在一級(jí)展開關(guān)節(jié)10上設(shè)置限位槽16，相應(yīng)的在第二支撐肋13上安裝有限位滾輪20。當(dāng)一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開至一定角度，限位滾輪20從限位槽16上脫開，二級(jí)展開關(guān)節(jié)12解鎖。

iii.三級(jí)展開解鎖控制

如圖9(b)，在一級(jí)展開關(guān)節(jié)10上設(shè)置解鎖觸頭18和三級(jí)展開鎖扣17。反射器收攏時(shí)，移動(dòng)花盤3遠(yuǎn)離固定花盤2，三級(jí)展開鎖扣17鉤掛在中心固面7上，三級(jí)展開鎖定；當(dāng)一級(jí)展開關(guān)節(jié)10展開至一定角度，通過解鎖觸頭18沖擊碰觸三級(jí)展開鎖扣17，使三級(jí)展開鎖扣17從中心固面7處脫開，三級(jí)展開解鎖。

本發(fā)明提出的高收納比多折傘反射器口徑為12m時(shí)，收納攏口徑為0.5m，收攏高度為2.5m，收攏體積是12m口徑的ACeS收納體積的60％；本發(fā)明的多折傘反射器口徑為6m時(shí)，收攏口徑為0.4m，收攏高度為1.2m，收攏體積是5.6m×6.4m的EGS反射器收攏體積的80％；本的多折傘反射器口徑為1.5m時(shí)，收攏口徑為0.2m，收攏高度為0.4m，收攏體積是1.5m口徑的CRTS反射器收納體積的60％。

本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。