本發(fā)明涉及星載有效載荷空間伸展臂設(shè)計領(lǐng)域，主要涉及一種空間薄壁管狀伸展臂展開裝置。

背景技術(shù)：

為實現(xiàn)空間科學(xué)的探測目標(biāo)，需要具有多個探測天線或者通過多個伸展臂將太陽帆展開，一般來說，伸展臂長度較長，個數(shù)較多，由于衛(wèi)星包絡(luò)尺寸的限制，伸展臂通常采用薄壁管狀可收攏伸展臂的形式，在衛(wèi)星發(fā)射段將天線收攏，這樣就滿足了狹小空間的要求，同時也具有衛(wèi)星入軌后的可展開能力。有時，展開后的多個空間伸展臂是非共面的，如三正交偶極子天線是兩兩正交的關(guān)系。

如圖1所示，薄壁管狀伸展臂1在其壓扁狀態(tài)下可以纏繞在卷筒8上進行收攏，同時儲存彈性應(yīng)變能，而在展開過程下，由于彈性應(yīng)變能的釋放，伸展臂的截面可以恢復(fù)到圓形或豆莢型等截面形狀，從而具有一定的剛度。目前對于薄壁管狀可展開伸展臂的研究絕大多數(shù)都集中在單個薄壁管狀伸展臂的展開形式研究上，而對于多個伸展臂展開機構(gòu)的研究則主要集中在多個伸展臂位于同一個平面內(nèi)的展開機構(gòu)的研究，這類展開機構(gòu)的多個天線均可以纏繞在同一個卷筒上，靠應(yīng)變能實現(xiàn)自我展開或通過電機驅(qū)動展開。而三個不共面的空間薄壁管狀伸展臂展開后不在同一個平面內(nèi)，因此無法使用現(xiàn)有方法實現(xiàn)展開。這就需要設(shè)計一個新的展開機構(gòu)以適應(yīng)三個不共面的伸展臂的展開需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服目前三個不共面的空間薄壁管狀伸展臂展開后不在同一個平面內(nèi)導(dǎo)致現(xiàn)有方法無法實現(xiàn)展開的問題，提出了一種空間薄壁管狀伸展臂展開裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)空間多個不共面的薄壁管狀伸展臂的展開。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種空間薄壁管狀伸展臂展開裝置，用于將N個不共面的薄壁管狀伸展臂1同時展開，所述裝置包括：電機2、主錐齒輪4和N個相同的展開單元；所述電機2用于直接驅(qū)動主錐齒輪4轉(zhuǎn)動；若干個展開單元均勻分布在主錐齒輪4的四周；所述展開單元包括：第一級錐齒輪5、過渡錐齒輪6、第二級錐齒輪7和卷筒8；所述主錐齒輪4驅(qū)動與其嚙合的N個第一級錐齒輪5同時轉(zhuǎn)動，所述第一級錐齒輪5帶動與其共軸的所述過渡錐齒輪6轉(zhuǎn)動，所述過渡錐齒輪6帶動與其嚙合的所述第二級錐齒輪7轉(zhuǎn)動，所述第二級錐齒輪7帶動與其共軸的所述卷筒8轉(zhuǎn)動，卷筒8的轉(zhuǎn)動能夠使繞在其上的伸展臂1完成展開。

上述技術(shù)方案中，所述裝置還包括：底座3；所述電機2安裝在底座3的中心。

上述技術(shù)方案中，所述N的取值范圍為：2～4。

上述技術(shù)方案中，所述主錐齒輪4通過第一平鍵11與電機2的軸17聯(lián)接在一起。

上述技術(shù)方案中，所述展開單元還包括立板14、所述第一級錐齒輪5和過渡錐齒輪6分別位于立板14的兩側(cè)，所述第一級錐齒輪5和過渡錐齒輪6通過第二平鍵21與傳動軸18聯(lián)接在一起。

上述技術(shù)方案中，所述展開單元還包括兩個平行的側(cè)板15，垂直安裝在立板14上；所述卷筒8的卷筒軸20通過兩側(cè)的第二軸承19和第三軸承23支撐在兩個側(cè)板15上。

上述技術(shù)方案中，所述第二級錐齒輪7通過第三平鍵22與卷筒8的卷筒軸20聯(lián)接在一起，同時與所述過渡錐齒輪6嚙合。

上述技術(shù)方案中，所述展開單元還包括三個導(dǎo)向輪9，所述導(dǎo)向輪9安裝在導(dǎo)向輪軸24上，并能夠繞導(dǎo)向輪軸24轉(zhuǎn)動；所述導(dǎo)向輪軸24均勻分布在卷筒軸20的四周，所述導(dǎo)向輪軸24固定在側(cè)板15上；所述導(dǎo)向輪軸24與卷筒軸20的距離為d₀，d₀不大于0.1mm。

上述技術(shù)方案中，所述展開單元還包括兩個定向輪10，所述定向輪10安裝在定向輪軸25上，并能夠繞定向輪軸25轉(zhuǎn)動；所述定向輪軸25固定在側(cè)板15上；兩個定向輪軸25間的距離為d₁，d₁的大小比所述伸展臂1的壁厚大0.1mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

本發(fā)明的裝置可以實現(xiàn)多個不共面的薄壁管狀天線的展開，僅使用一個電機就能實現(xiàn)三個天線的同步展開，展開速度可控，展開天線的長度不受限制，并且具有收攏天線能力，從而可以實現(xiàn)多次展開，可靠性高。

附圖說明

圖1為薄壁管狀伸展臂示意圖；

圖2為本發(fā)明的薄壁管狀伸展臂展開裝置的俯視示意圖；

圖3為本發(fā)明的薄壁管狀伸展臂展開裝置的等角度示意圖；

圖4為本發(fā)明的薄壁管狀伸展臂部分展開的等角度示意圖；

圖5為本發(fā)明的主錐齒輪及電機的安裝示意圖；

圖6為本發(fā)明的第一級傳動錐齒輪及過渡錐齒輪的安裝示意圖；

圖7為本發(fā)明的薄壁管狀伸展臂展開機構(gòu)的仰視示意圖；

圖8為本發(fā)明的第二級傳動錐齒輪及卷筒的安裝示意圖；

圖9為本發(fā)明的卷筒、導(dǎo)向輪的軸向示意圖。

附圖標(biāo)識：

1、薄壁管狀伸展臂 2、電機 3、底座

4、主錐齒輪 5、第一級錐齒輪 6、過渡錐齒輪

7、第二級錐齒輪 8、卷筒 9、導(dǎo)向輪

10、定向輪 11、第一平鍵 12、第一軸承

14、立板 15、側(cè)板

16、軸套 17、電機軸 18、傳動軸

19、第二軸承 20、卷筒軸 21、第二平鍵

22、第三平鍵 23、第三軸承 24、導(dǎo)向輪軸

25、定向輪軸

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進一步闡釋。

如圖2、3和4所示，本發(fā)明提供了一種空間薄壁管狀伸展臂展開裝置，通過使用一個電機即可實現(xiàn)驅(qū)動三個不共面的薄壁管狀伸展臂1的同時展開；所述裝置包括：電機2、底座3、主錐齒輪4和3個相同的展開單元；所述電機2安裝在底座3的中心，電機2用于直接驅(qū)動主錐齒輪4轉(zhuǎn)動；3個展開單元均勻分布在主錐齒輪4的四周；所述展開單元包括：第一級錐齒輪5、過渡錐齒輪6、第二級錐齒輪7和卷筒8。所述主錐齒輪4驅(qū)動與其嚙合的3個第一級錐齒輪5同時轉(zhuǎn)動，所述第一級錐齒輪5帶動與其共軸的所述過渡錐齒輪6轉(zhuǎn)動，所述過渡錐齒輪6帶動與其嚙合的所述第二級錐齒輪7轉(zhuǎn)動，所述第二級錐齒輪7帶動與其共軸的所述卷筒8轉(zhuǎn)動，卷筒8的轉(zhuǎn)動能夠使繞在其上的伸展臂1完成展開。

如圖5所示，所述主錐齒輪4通過第一平鍵11與電機2的軸17聯(lián)接在一起。如圖6所示，所述展開單元還包括立板14，所述第一級錐齒輪5和過渡錐齒輪6分別位于立板14的兩側(cè)，所述第一級錐齒輪5和過渡錐齒輪6通過第二平鍵21與傳動軸18聯(lián)接在一起。

如圖7所示，所述展開單元還包括兩個平行的側(cè)板15，垂直安裝在立板14上。如圖8所示，所述第二級錐齒輪7通過第三平鍵22與卷筒8的卷筒軸20聯(lián)接在一起，并與所述過渡錐齒輪6嚙合。所述卷筒軸20通過兩側(cè)的第二軸承19和第三軸承23支撐在兩個側(cè)板15上。

如圖8所示，所述展開單元還包括：導(dǎo)向輪9和定向輪10，所述導(dǎo)向輪9用于防止伸展臂1的脹開，并防止由此可能產(chǎn)生的屈曲問題；所述導(dǎo)向輪9安裝在導(dǎo)向輪軸24上，并可以繞所述導(dǎo)向輪軸24轉(zhuǎn)動。所述定向輪10用于調(diào)整伸展臂1的展開角度；所述定向輪10安裝在定向輪軸25上，并可以繞所述定向輪軸25轉(zhuǎn)動。所述導(dǎo)向輪軸24和定向輪軸25固定在一個側(cè)板15上。

如圖9所示，每個卷筒8對應(yīng)的導(dǎo)向輪9的數(shù)量為3個，所述導(dǎo)向輪9的中心分布在與對應(yīng)所述卷筒8中心同心的同心圓上，所述導(dǎo)向輪9與所述卷筒8的距離為d₀，d₀的大小為不大于0.1mm。每個卷筒8對應(yīng)的定向輪10數(shù)量為2個，它們之間的距離為d₁，d₁的大小比所述伸展臂1的壁厚大0.1mm，具體位置依據(jù)所述伸展臂1的展開角度Φ確定?？梢酝ㄟ^調(diào)整兩個定向輪10的位置來實現(xiàn)伸展臂展開角度Φ的調(diào)整。

優(yōu)選的，所述伸展臂1的材料為鈹青銅、不銹鋼或柔性復(fù)合材料，截面形狀為開口的圓管形或豆莢形，展開或壓扁成扁平狀后纏繞在所述卷筒8上，末端未纏繞的部分穿過對應(yīng)的2個定向輪10之間。

所述裝置的工作原理為：所述電機2驅(qū)動同軸的主錐齒輪4轉(zhuǎn)動，所述主錐齒輪4帶動與其嚙合的3個第一級錐齒輪5轉(zhuǎn)動，3個第一級錐齒輪5同時帶動與其共軸的3個過渡錐齒輪6轉(zhuǎn)動，3個過渡錐齒輪6帶動與其嚙合的3個第二級錐齒輪7轉(zhuǎn)動，3個第二級錐齒輪7帶動與其共軸的3個卷筒8轉(zhuǎn)動，隨著3個卷筒8的轉(zhuǎn)動就可將繞在所述卷筒8上的3個伸展臂1同時展開或收攏。

以上對本發(fā)明所提供的一種用于衛(wèi)星有效載荷的三個不共面的薄壁管狀伸展臂展開機構(gòu)進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。