一种基于弯曲导轨的抛物柱面天线低重力展开试验台的制作方法

本发明属于卫星天线技术领域，具体涉及卫星天线领域中的一种基于弯曲导轨的抛物柱面天线低重力展开试验台，可应用于抛物柱面可展天线在地面的低重力展开试验。

背景技术：

随着航天科技的快速发展，星载可展开天线作为卫星结构的重要组成部分，是国际宇航研究机构的关注和研究热点。由于轨道高度和航天器绕地运行时产生的离心力，可展天线在轨展开时环境为微重力环境，由于在太空中进行模拟成本过高，在地面构建低重力试验台具有重要意义。

建地面微重力环境的关键是对可展天线进行重力卸载，低重力环境构建方法主要有落塔法、抛物线飞行法、浮力法和悬吊法。综合考虑可操作性、可重复性、经济性等因素，目前悬吊法是最常用重力卸载方法，而进一步提高悬吊法适用范围并降低成本，在工程实践中具有重要价值。

2018年，燕山大学硕士论文“剪式可展开天线运动学分析与重力卸载方案设计”韩家旭，燕山大学，2018.设计了一种剪式空间可展开天线微重力试验台，使导轨小车在水平方向直线运动，通过主动吊丝配重法进行重力卸载。

该低重力试验台仅适用于剪式空间可展开天线，直线导轨无法适用于抛物柱面天线的展开卸载。

2020年，秦波等人在文献“可展收抛物柱面天线机构的设计及分析”机械工程学报,2020,56(05):100-107.设计了一种抛物柱面可展开天线，可进行径向和轴向的展开。但由于未涉及低重力试验台，无法对实物进行低重力展开过程模拟。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种应用于抛物柱面天线展开过程的低重力试验台，解决现有低重力试验台仅有直线导轨、无法适用于抛物柱面天线的问题，具有结构简单、易于制造的优点。

本发明的技术方案是：一种基于弯曲导轨的抛物柱面天线低重力展开试验台，包括支撑框架、圆弧导轨、曲线导轨、固定滑轮、移动滑轮、直线导轨，其特征在于：支撑框架在立体框架前形成一个八字开口，曲线导轨和圆弧导轨分别前后固定在八字开口的前后，在支撑框架左右距中位置上下端安装有直线导轨，直线导轨上有一个固定滑轮，在圆弧导轨和曲线导轨上套接有移动滑轮，移动滑轮可沿圆弧导轨和曲线导轨滑动，柱面天线反射面通过移动滑轮限位在八字开口处，呈弧面结构。

所述的支撑框架是由框体支撑杆、天线固定杆、导轨固定件、万向轮连接构成的框架体，万向轮固定在框架体的底部，使框架体能随意移动；框体支撑杆至少包括：左右各2根竖杆，后端2根竖杆，左右各2根横杆，水平上下各2根横杆；由左右各2根竖杆和左右各2根横杆连接成左右四边形框架，由后端2根竖杆和水平上下各2根横杆将左右四边形框架连接成立体框架，水平上下各2根横杆在四边形框架的向后位置，在由上下各两根斜杆和上下各1根横杆连接在四边形框架和水平上下各2根横杆之间在立体框架前形成一个八字开口；曲线导轨和圆弧导轨分别前后固定在八字开口的前后，直线导轨固定在后端2根竖杆之间，两根天线固定杆固定在直线导轨下端；用于固定抛物柱面天线上的静止杆；在形成的立体框架顶部分布固定有导轨固定件。

所述导轨固定件数量为八个，用于固定圆弧导轨和曲线导轨的两端；每个导轨固定件包含导轨固定件上部和导轨固定件下部，通过螺钉连接固定弯曲导轨。

所述圆弧导轨是由一个半径圆弧构成，曲线导轨是由多个半径圆弧或比圆弧导轨中的半径大的半径圆弧构成。

所述圆弧导轨为天线上内部节点水平面投影方向的轨迹，曲线导轨为天线上外部节点水平面投影方向上的轨迹；圆弧导轨和曲线导轨两端为直线圆管，并在两端中间位置开有尺寸与导轨固定件相同的通孔，通过螺钉与导轨固定件相连，完成弯曲导轨的定位；两个固定滑轮固定于框体中间平面上，用来悬吊天线直动杆上的两个直动节点；所述的直线导轨为天线上直动杆的运动轨迹，用于直动杆展开过程的导向作用，柱面天线反射面被外部节点、内部节点、直动节点、直动杆所固定；外部节点在柱面天线反射面两端位置，由内部节点、直动节点、直动杆构成柱面天线反射面弧形支撑。

本发明的有益效果：本发明将曲线导轨安装于低重力试验台上，实现了抛物柱面天线展开过程中非直线轨迹构件的减重，解决了现有低重力试验台仅有直线导轨的问题。本发明与现有低重力试验台相比，还具有以下优点：

1.本发明结构简单，框体上下部可直接由方钢管焊接而成，竖杆螺栓连接组成，七根竖杆通过螺栓螺母与框体上下部连接，具有制造成本低，可拆卸性好的优点。

2.本发明弯曲导轨直接由数控折弯机制作而成，固定滑轮、移动滑轮和万向轮等为标准件，结构简单可靠，成本低。

附图说明

图1是本发明装置的整体示意图；

图2是本发明装置的支撑框架示意图；

图3是本发明装置的导轨固定件示意图；

图4是本发明装置的圆弧导轨示意图；

图5是本发明装置的曲线导轨示意图；

图6是本发明与抛物柱面天线连接示意图。

附图标记说明：1、支撑框架；2、圆弧导轨；3、曲线导轨；4、固定滑轮；5、移动滑轮；6、直线导轨；11、框体；12、天线固定杆；13、导轨固定件；14、万向轮；131、导轨固定件上部；132、导轨固定件下部；71、柱面天线反射面；72、外部节点；73内部节点；74、直动节点；75、直动杆。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种基于弯曲导轨的抛物柱面天线低重力展开试验台，包括支撑框架1、圆弧导轨2、曲线导轨3、固定滑轮4、移动滑轮5、直线导轨6，其特征在于：支撑框架1在立体框架前形成一个八字开口，曲线导轨3和圆弧导轨2分别前后固定在八字开口的前后，在支撑框架1左右距中位置上下端安装有直线导轨6，直线导轨6上有一个固定滑轮4，在圆弧导轨2和曲线导轨3上套接有移动滑轮5，移动滑轮5可沿圆弧导轨2和曲线导轨3滑动，柱面天线反射面71通过移动滑轮5限位在八字开口处，呈弧面结构。

所述的支撑框架1是由框体支撑杆11、天线固定杆12、导轨固定件13、万向轮14连接构成的框架体，万向轮14固定在框架体的底部，使框架体能随意移动，框体支撑杆11至少包括：左右各2根竖杆，后端2根竖杆，左右各2根横杆，水平上下各2根横杆；由左右各2根竖杆和左右各2根横杆连接成左右四边形框架，由后端2根竖杆和水平上下各2根横杆将左右四边形框架连接成立体框架，水平上下各2根横杆在四边形框架的向后位置，在由上下各两根斜杆和上下各1根横杆连接在四边形框架和水平上下各2根横杆之间在立体框架前形成一个八字开口；曲线导轨3和圆弧导轨2分别前后固定在八字开口的前后，直线导轨6固定在后端2根竖杆之间，两根天线固定杆12固定在直线导轨6下端；用于固定抛物柱面天线上的静止杆；在形成的立体框架顶部分布固定有导轨固定件13。

如图3所示，导轨固定件13数量为八个，用于固定圆弧导轨2和曲线导轨3的两端；每个导轨固定件13包含上部131和下部132，通过螺钉连接固定弯曲导轨。

如图4和图5所示，图4中的圆弧导轨2是由一个半径圆弧构成，图5中的曲线导轨3是由多个半径圆弧或比图4中的半径大的半径圆弧构成。

参照图4、图5、图6，圆弧导轨2为天线上内部节点73水平面投影方向的轨迹，曲线导轨3为天线上外部节点72水平面投影方向上的轨迹；圆弧导轨2和曲线导轨3两端为直线圆管，并在两端中间位置开有尺寸与导轨固定件13相同的通孔，通过螺钉与导轨固定件13相连，完成弯曲导轨的定位；两个固定滑轮4固定于框体中间平面上，用来悬吊天线直动杆75上的两个直动节点74；所述的直线导轨6为天线上直动杆的运动轨迹，用于直动杆75展开过程的导向作用，柱面天线反射面71被外部节点72、内部节点73、直动节点74、直动杆75所固定；外部节点72在柱面天线反射面71两端位置，由内部节点73、直动节点74、直动杆75构成柱面天线反射面71弧形支撑。

综上，在本发明中支撑框架包含框体、天线固定杆、导轨固定件等，是连接全部构件的中间部件；移动滑轮可沿着弯曲导轨进行滑动，弯曲导轨为天线上四个点在水平面投影方向的展开轨迹；通过移动滑轮和固定滑轮悬吊相应的重量，可进行抛物柱面天线的低重力展开。

本发明将曲线导轨安装于低重力试验台上，实现了抛物柱面天线展开过程中非直线轨迹构件的减重，解决了现有低重力试验台仅用直线导轨的问题，具有结构简单、易于制造的优点。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。