基于環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變焦距反射面系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變焦距反射面系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有反射面無法變焦，饋源位置固定的問題。其包括：饋源(1)、反射索網(wǎng)(2)、支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)、支撐索網(wǎng)(4)、豎向拉索(5)、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)(6)、中心支桿(7)、環(huán)肋關(guān)節(jié)(9)和反射面(10)；該中心支桿(7)的外側(cè)套有變焦距套筒(8)，該變焦距套筒(8)與反射索網(wǎng)(2)和支撐索網(wǎng)(4)相連；通過調(diào)整變焦距套筒(8)的位置，改變反射索網(wǎng)(2)和支撐索網(wǎng)(4)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)反射面(10)的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便靈活，擴(kuò)展了反射面的焦距范圍和反射功能，可用于太空、艦船或地面的電磁波或光能的匯聚或反射。
【專利說明】基于環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變焦距反射面系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信與電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種變焦距反射面系統(tǒng)，可用于太空、艦船或地面的電磁波或光能的匯聚或反射。

【背景技術(shù)】
[0002]變焦距技術(shù)在光學(xué)系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用，如在相機(jī)的鏡頭中，可通過旋轉(zhuǎn)鏡頭的調(diào)焦環(huán)適當(dāng)?shù)馗淖兘咕啵瑢?shí)現(xiàn)聚焦距離的改變，從而完成不同遠(yuǎn)近距離物體的清晰拍攝。
[0003]但在通信與電子【技術(shù)領(lǐng)域】中普遍應(yīng)用的大型反射面系統(tǒng)中，變焦距應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道卻很少。分析其原因可概括如下:
[0004]對(duì)于小尺寸的反射面系統(tǒng)，變焦距的作用范圍有限，作用功率有限，應(yīng)用意義不大。
[0005]對(duì)于太空中應(yīng)用的大型可展開反射面，由于大型可展開反射面的可靠展開和精確成型本身已是很難有效解決的關(guān)鍵核心問題，變焦距技術(shù)尚未提上議程。
[0006]對(duì)于地面上應(yīng)用的大型反射面，由于考慮到重力、風(fēng)雪載荷等作用下的保型需要，一般采用固定實(shí)面的反射面形式，很難實(shí)現(xiàn)變焦距功能。在雙反射面系統(tǒng)中，適當(dāng)微調(diào)副面的位置，可以實(shí)現(xiàn)反射面系統(tǒng)焦距的微調(diào)。但是，大尺度的變焦距功能依然很難實(shí)現(xiàn)。
[0007]采用固定實(shí)面的反射面形式，由于其天線的饋源位置固定，只能接收或反射固定位置的饋源，無法實(shí)現(xiàn)多個(gè)位置的饋源共享同一反射面，反射面利用效率低，尤其是造價(jià)成本高的大型固面反射面；固面反射面天線的饋源位置固定，其電磁能或光能傳輸范圍受限，無法實(shí)現(xiàn)傳輸距離的全面覆蓋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變焦距反射面系統(tǒng)，以改變天線拋物面的弧度，調(diào)整饋源位置，擴(kuò)大電磁能或光能的傳輸距離，提高反射面效率。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明給出如下兩種技術(shù)方案，包括:
[0010]技術(shù)方案一
[0011]一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，包括:饋源、反射索網(wǎng)、支撐肋桿結(jié)構(gòu)、支撐索網(wǎng)、調(diào)節(jié)拉索、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)、中心支桿，環(huán)肋關(guān)節(jié)和反射面；支撐肋桿結(jié)構(gòu)的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)相連，構(gòu)成一個(gè)剛性整體結(jié)構(gòu)；反射索網(wǎng)通過調(diào)節(jié)拉索與支撐索網(wǎng)相連，反射索網(wǎng)上綁定有反射面，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)；其特征在于:中心支桿的外側(cè)套有變焦距套筒，用于改變拋物面的焦距；
[0012]所述變焦距套筒，包括上下兩個(gè)移動(dòng)螺母、上下兩個(gè)滑輪、絲桿、彈簧、外殼和法蘭盤；法蘭盤與折疊支撐肋桿結(jié)構(gòu)的另一端相連；彈簧的兩端分別與外殼和支撐肋桿結(jié)構(gòu)的中部相連；上滑輪用于對(duì)反射索網(wǎng)進(jìn)行導(dǎo)向，下滑輪用于對(duì)支撐索網(wǎng)進(jìn)行導(dǎo)向；上移動(dòng)螺母通過絲桿與導(dǎo)向后的反射索網(wǎng)相連，下移動(dòng)螺母通過絲桿與導(dǎo)向后的支撐索網(wǎng)相連，通過調(diào)節(jié)上下兩個(gè)移動(dòng)螺母的位置，改變反射索網(wǎng)和支撐索網(wǎng)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)反射面的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。
[0013]技術(shù)方案二
[0014]一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，包括:饋源、反射索網(wǎng)、支撐肋桿、支撐索網(wǎng)、調(diào)節(jié)索網(wǎng)、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)、中心支桿、環(huán)肋關(guān)節(jié)和反射面，支撐肋桿結(jié)構(gòu)的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)相連，構(gòu)成一個(gè)剛性整體結(jié)構(gòu)；反射索網(wǎng)通過調(diào)節(jié)拉索與支撐索網(wǎng)相連，反射面綁定在反射索網(wǎng)上，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)；
[0015]其特征在于:中心支桿的外側(cè)套有上移動(dòng)套筒，下移動(dòng)套筒和上下拉索調(diào)整器；下移動(dòng)套筒與支撐肋桿結(jié)構(gòu)的另一端相連；上移動(dòng)套筒的外側(cè)連接有轉(zhuǎn)動(dòng)直桿，轉(zhuǎn)動(dòng)直桿的另一端與支撐肋桿結(jié)構(gòu)的中部相連；反射索網(wǎng)穿過上移動(dòng)套筒與上拉索調(diào)整器相連，支撐索網(wǎng)穿過下移動(dòng)套筒與下拉索調(diào)整器相連，分別通過調(diào)整上拉索調(diào)整器與上移動(dòng)套筒之間的距離和下拉索調(diào)整器與下移動(dòng)套筒之間的距離改變反射索網(wǎng)和支撐索網(wǎng)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)反射面的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本發(fā)明由于在中心支柱外套有變焦距裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)反射面的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。
[0018](2)本發(fā)明的變焦距裝置由于采用調(diào)整上下兩個(gè)移動(dòng)螺母的位置來改變反射索網(wǎng)和支撐索網(wǎng)的長(zhǎng)度，能夠方便的對(duì)反射面的焦距進(jìn)行調(diào)整。
[0019](3)本發(fā)明的變焦距裝置由于采用調(diào)整上拉索調(diào)整器與上移動(dòng)套筒之間的距離和下拉索調(diào)整器與下移動(dòng)套筒之間的距離來改變反射索網(wǎng)和支撐索網(wǎng)的長(zhǎng)度，能夠更精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)反射面焦距調(diào)整。
[0020](4)本發(fā)明由于改變反射索網(wǎng)和支撐索網(wǎng)的長(zhǎng)度時(shí)，使反射面上的折疊三角形同向折疊，能保證反射面在大尺度變焦距后具有高型面精度。
[0021](5)本發(fā)明由于能對(duì)反射面進(jìn)行變焦，可使反射面的焦點(diǎn)趨近于無窮遠(yuǎn)，因此能夠遠(yuǎn)距離傳輸或匯聚電磁波。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明技術(shù)方案一的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明技術(shù)方案一的局部放大示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明技術(shù)方案二的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明技術(shù)方案二的局部放大示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明中變焦后反射面變?yōu)槠矫娴氖疽鈭D；
[0027]圖6是本發(fā)明中環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明中支撐肋桿結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明技術(shù)方案一中的變焦距套筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9是本發(fā)明技術(shù)方案二中的上拉索調(diào)整器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10是本發(fā)明技術(shù)方案二中的上移動(dòng)套筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖11是本發(fā)明技術(shù)方案二中的下拉索調(diào)整器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖12是本發(fā)明中技術(shù)方案二的下移動(dòng)套筒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖13是本發(fā)明中反射面折疊示意圖；
[0035]圖14是圖1結(jié)構(gòu)偏置安裝于航天器其反射面為拋物面的初始狀態(tài)示意圖；
[0036]圖15是圖1結(jié)構(gòu)偏置安裝于航天器其反射面變焦為平面狀態(tài)的示意圖；
[0037]圖16是圖3結(jié)構(gòu)在地面運(yùn)營(yíng)時(shí)其反射面為拋物面的初始狀態(tài)示意圖；
[0038]圖17是圖3結(jié)構(gòu)在地面運(yùn)營(yíng)時(shí)其變焦后反射面變?yōu)槠矫鏍顟B(tài)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]實(shí)施例1:采用變焦距套筒的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)。
[0040]參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明包括:饋源1、反射索網(wǎng)2、支撐肋桿結(jié)構(gòu)3、支撐索網(wǎng)4、豎向拉索5、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6、中心支桿7、變焦距套筒8、環(huán)肋關(guān)節(jié)9和反射面10。其中:變焦距套筒8套在中心支桿7外部，饋源I安裝在中心支桿7的頂端；支撐肋桿結(jié)構(gòu)3的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)9與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6相連，另一端與變焦距套筒8的中部相連，構(gòu)成一個(gè)剛性整體結(jié)構(gòu)；反射索網(wǎng)2的一端與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6的上端相連，另一端與變焦距套筒8的上端相連；支撐索網(wǎng)4的一端與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6的下端相連，另一端與變焦距套筒8的下端相連；豎向拉索5的上端與反射索網(wǎng)2相連，下端與支撐索網(wǎng)4相連；反射索網(wǎng)2與反射面10綁定，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)。
[0041]參照?qǐng)D6，本發(fā)明的環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6，包括:復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)關(guān)節(jié)602和復(fù)數(shù)個(gè)固定桁架601，每?jī)蓚€(gè)固定桁架601之間通過一個(gè)環(huán)關(guān)節(jié)602連接，通過彈簧或者繩索驅(qū)動(dòng)環(huán)關(guān)節(jié)602展開到固定位置后鎖止，使整個(gè)固定桁架601構(gòu)成環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)。其中，環(huán)關(guān)節(jié)602和固定桁架601的具體結(jié)構(gòu)和連接形式與 申請(qǐng)人:的“固定桁架結(jié)構(gòu)可展開面裝置”專利相同，專利號(hào)為 ZL201010573066.1。
[0042]參照?qǐng)D7，本發(fā)明的支撐肋桿結(jié)構(gòu)3，包括:復(fù)數(shù)個(gè)肋桿301和復(fù)數(shù)個(gè)肋關(guān)節(jié)302，每?jī)蓚€(gè)肋桿301之間通過一個(gè)肋關(guān)節(jié)302連接，通過彈簧或者繩索驅(qū)動(dòng)肋關(guān)節(jié)301展開到固定位置后鎖止，使整個(gè)肋桿301構(gòu)成支撐肋桿結(jié)構(gòu)。其中環(huán)肋關(guān)節(jié)9、肋關(guān)節(jié)302的具體結(jié)構(gòu)與 申請(qǐng)人:的“空間可展開反射面系統(tǒng)”專利相同，專利號(hào)為ZL200810017476.0。
[0043]參照?qǐng)D8，本發(fā)明的變焦距套筒8，包括上移動(dòng)螺母801，下移動(dòng)螺母802、上滑輪803，下滑輪808、絲桿804、彈簧805、外殼806和法蘭盤807 ;法蘭盤807、上滑輪803和下滑輪808固接于外殼806的外側(cè)，法蘭盤807與支撐肋桿結(jié)構(gòu)3的一端相連；彈簧805的兩端分別與外殼806和支撐肋桿結(jié)構(gòu)3的中部相連；反射索網(wǎng)2繞過上滑輪803，與上移動(dòng)螺母801相連；支撐索網(wǎng)4繞過下滑輪808，與下移動(dòng)螺母802相連；絲桿804的上端連接上移動(dòng)螺母801，下端連接下移動(dòng)螺母802。
[0044]參照?qǐng)D13，本發(fā)明的反射面10，包含N個(gè)折疊三角形，每個(gè)三角形的折疊角度為α，相鄰三角形的輔助角度為β，且滿足Ν(α+β) = 360° ;改變反射索網(wǎng)2和支撐索網(wǎng)4的長(zhǎng)度時(shí)，使每個(gè)三角形同向折疊，保證反射面10在大尺度變焦距后具有高型面精度，其中N多3。
[0045]當(dāng)變焦距套筒8在中心支桿7上向饋源I方向移動(dòng)時(shí)，支撐肋桿3在彈簧805的作用下折疊，反射索網(wǎng)2和支撐索網(wǎng)4出現(xiàn)松弛；絲桿804自轉(zhuǎn)，通過螺旋傳動(dòng)使上移動(dòng)螺母801和下移動(dòng)螺母802沿軸向移動(dòng)，從而改變上移動(dòng)螺母801和下移動(dòng)螺母802的位置，進(jìn)而改變反射索網(wǎng)2和支撐索網(wǎng)4的長(zhǎng)度，使反射面10上的每個(gè)三角形同向折疊，實(shí)現(xiàn)反射面10的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距，且變焦后具有高型面精度。環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦后反射面為平面的示意圖如圖5所示。
[0046]實(shí)施例2:采用上下移動(dòng)套筒的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)
[0047]參照?qǐng)D3和圖4，本發(fā)明包括:饋源1、反射索網(wǎng)2、支撐肋桿結(jié)構(gòu)3、支撐索網(wǎng)4、豎向拉索5、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6、中心支桿7、環(huán)肋關(guān)節(jié)9、反射面10、上移動(dòng)套筒11，下移動(dòng)套筒12、上拉索調(diào)整器13、下拉索調(diào)整器14和轉(zhuǎn)動(dòng)直桿15 ;上拉索調(diào)整器13、上移動(dòng)套筒11、下拉索調(diào)整器14和下移動(dòng)套筒12依次套在中心支桿7的外側(cè)，饋源I安裝在中心支桿7的頂端；支撐肋桿結(jié)構(gòu)3的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)9與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6相連，另一端與下移動(dòng)套筒12相連；轉(zhuǎn)動(dòng)直桿15的一端與上移動(dòng)套筒11相連，另一端與支撐肋桿結(jié)構(gòu)3的中部相連；反射索網(wǎng)2的一端與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6的上端相連，另一端穿過上移動(dòng)套筒11打結(jié)終止于上拉索調(diào)整器13 ;支撐索網(wǎng)4的一端與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6的下端相連，另一端穿過下移動(dòng)套筒12打結(jié)終止于下拉索調(diào)整器14 ;豎向拉索5的上端與反射索網(wǎng)2相連，下端與支撐索網(wǎng)4相連，反射索網(wǎng)2上綁定有反射面10，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)；
[0048]參照?qǐng)D9，本發(fā)明的上拉索調(diào)整器13，包含復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔1301，反射索網(wǎng)2穿過穿線孔1301打結(jié)終止。
[0049]參照?qǐng)D10，本發(fā)明的上移動(dòng)套筒11，包括:復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔1101和上法蘭盤1102，上法蘭盤1102在穿線孔1101的下端，如圖(1a)所示，穿線孔1101為圓弧形的通孔，如圖(1b)所示，反射索網(wǎng)2穿過穿線孔1101與上拉索調(diào)整器13相連，上法蘭盤1102與轉(zhuǎn)動(dòng)直桿15相連。
[0050]參照?qǐng)D11，本發(fā)明的下拉索調(diào)整器14，包含復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔1401，支撐索網(wǎng)4穿過穿線孔1401打結(jié)終止。
[0051]參照?qǐng)D12，本發(fā)明的下移動(dòng)套筒12，包括:復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔1201和下法蘭盤1202，下法蘭盤1202在穿線孔1201的外側(cè)中部，如圖(12a)所示，穿線孔1201為圓弧形的通孔，如圖(12b)所示，支撐索網(wǎng)4穿過穿線孔1201與下拉索調(diào)整器14相連，下法蘭盤1202與支撐肋桿結(jié)構(gòu)3相連。
[0052]本實(shí)例中的環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)6、支撐肋桿結(jié)構(gòu)3及與反射面10的折疊方案與實(shí)施例I所述的結(jié)構(gòu)相同。
[0053]當(dāng)上移動(dòng)套筒11沿中心支桿7向饋源I方向移動(dòng)時(shí)，反射索網(wǎng)2松弛，轉(zhuǎn)動(dòng)直桿15轉(zhuǎn)動(dòng)，使支撐肋桿結(jié)構(gòu)3發(fā)生折疊，帶動(dòng)下移動(dòng)套筒13沿中心支桿7移動(dòng)，使支撐索網(wǎng)4松弛；上拉索調(diào)整器13沿中心支桿7移動(dòng)，與上移動(dòng)套筒11之間產(chǎn)生距離差，通過兩者之間的距離差來改變反射索網(wǎng)2的長(zhǎng)度；下拉索調(diào)整器14沿中心支桿7移動(dòng)，與下移動(dòng)套筒12之間產(chǎn)生距離差，通過兩者之間的距離差來改變支撐索網(wǎng)4的長(zhǎng)度；通過改變反射索網(wǎng)2和支撐索網(wǎng)4的長(zhǎng)度，使反射面10上的每個(gè)三角形同向折疊，實(shí)現(xiàn)反射面10的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距，且變焦后具有高型面精度。環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦后反射面為平面的示意圖如圖5所示。
[0054]本發(fā)明的效果可以通過以下仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證:
[0055]1.仿真系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)
[0056]本發(fā)明實(shí)驗(yàn)所用的系統(tǒng)為展開口徑為15m的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)。
[0057]該系統(tǒng)環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用6根支撐肋桿結(jié)構(gòu)，每根支撐肋桿結(jié)構(gòu)4等分，肋桿外徑0.014m，內(nèi)徑0.013m ;環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)的圓環(huán)24等分，固定桁架高度0.1m,環(huán)桿外徑0.016m，內(nèi)徑0.015m，支桿外徑0.014m，內(nèi)徑0.013m ;中心支桿高2.4m，直徑0.03m ;環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的剛性骨架，在收攏狀態(tài)下口徑0.766m，高度1.958m ;展開后的口徑為15m，反射面焦徑比為0.6。所有索網(wǎng)上拉索的外徑為0.001米，所有剛性桿件選擇碳纖維材料，柔性索網(wǎng)選擇凱芙拉纖維材料。
[0058]2.仿真內(nèi)容
[0059]仿真1，在太空環(huán)境下，對(duì)展開口徑為15m的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦前的反射面進(jìn)行仿真。
[0060]在太空環(huán)境下，將總質(zhì)量小于16Kg的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)偏置安裝于航天器上，使環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)一點(diǎn)固定約束，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靜力平衡求解，結(jié)果如圖14所示。
[0061]從圖14可以看出，反射面最大變形為0.002m，面密度小于0.lKg/m2，反射面表面均方根誤差小于0.002m。這些數(shù)據(jù)表明，在太空環(huán)境下該環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦前的反射面具有優(yōu)秀的綜合性能指標(biāo)。
[0062]仿真2，在太空環(huán)境下，對(duì)展開口徑為15m的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦后的反射面進(jìn)行仿真。
[0063]采用實(shí)施例1的方案，將仿真I結(jié)構(gòu)中的變焦距套筒朝饋源方向移動(dòng)1.67m，通過彈簧將支撐肋桿結(jié)構(gòu)由7.676m彎折為7.492m，通過上移動(dòng)螺母將反射索網(wǎng)長(zhǎng)由7.689m縮短為7.479m，通過下移動(dòng)螺母將支撐索網(wǎng)長(zhǎng)由7.676m縮短為7.501m，使反射面由拋物面變成平面。對(duì)變焦后的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靜力平衡求解，結(jié)果如圖15所示。
[0064]從圖15可以看出，反射面最大變形為0.0030m,反射面表面均方根誤差小于0.002m。這些數(shù)據(jù)表明，在太空環(huán)境下該環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)在大尺度變焦距后，反射面仍保持足夠高的型面精度，達(dá)到了預(yù)期的變焦距目標(biāo)。
[0065]仿真3，在地面環(huán)境下，對(duì)展開口徑為15m的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦前的反射面進(jìn)行仿真。
[0066]在地面環(huán)境下，將環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)的肋桿外徑變?yōu)?.026m，內(nèi)徑變?yōu)?br> 0.022m ;環(huán)桿外徑變?yōu)?.026m，內(nèi)徑變?yōu)?.022m，支桿外徑變?yōu)?.018m，內(nèi)徑變?yōu)?.016m。
[0067]在地面環(huán)境下，將總質(zhì)量小于60Kg，饋源質(zhì)量為5.23Kg，反射面呈45度俯仰角放置的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)安裝于地面基座上，對(duì)環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)采用中心對(duì)稱的三點(diǎn)固定約束，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靜力平衡求解，結(jié)果如圖16所示。
[0068]從圖16可以看出，反射面的最大變形為0.0190m，面密度小于0.35Kg/m2，反射面表面均方根誤差小于0.006m。這些數(shù)據(jù)表明，在地面環(huán)境下該環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦前的反射面具有優(yōu)秀的綜合性能指標(biāo)。
[0069]仿真4，在地面環(huán)境下，對(duì)展開口徑為15m的環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)變焦后的反射面進(jìn)行仿真。
[0070]采用實(shí)施例2的方案，將仿真3中的中心支柱上的上移動(dòng)套筒朝饋源方向移動(dòng)
1.67m，通過下移動(dòng)套筒使支撐肋桿結(jié)構(gòu)由7.676m縮短為7.492m，通過上拉索調(diào)整器使反射索網(wǎng)長(zhǎng)由7.689m縮短為7.479m，通過下拉索調(diào)整器使支撐索網(wǎng)長(zhǎng)由7.676m縮短為7.501m，使反射面由拋物面變成平面。對(duì)變焦后的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行靜力平衡求解，結(jié)果如圖17所示。[0071 ] 從圖17可以看出，反射面的最大變形為0.0121m，表面均方根誤差小于0.005m。這些數(shù)據(jù)表明，在地面環(huán)境下該環(huán)肋柱索網(wǎng)反射面系統(tǒng)在大尺度變焦距后，反射面仍保持足夠高的型面精度，達(dá)到了預(yù)期的變焦距目標(biāo)。
[0072]上述仿真結(jié)果說明本發(fā)明提供的基于環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變焦距反射面系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，面密度低，變焦前和變焦后型面精度都滿足期望要求，無論是在太空中還是在地面上，都有著良好性能。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，包括:饋源(I)、反射索網(wǎng)(2)、支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)、支撐索網(wǎng)(4)、豎向拉索(5)、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)(6)、中心支桿(7)，環(huán)肋關(guān)節(jié)(9)和反射面(10);支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)(9)與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)(6)相連，構(gòu)成一個(gè)剛性整體結(jié)構(gòu)；反射索網(wǎng)(2)通過豎向拉索(5)與支撐索網(wǎng)(4)相連，反射索網(wǎng)(2)上綁定有反射面(10)，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)；其特征在于:中心支桿(7)的外側(cè)套有變焦距套筒(8)，用于改變拋物面的焦距； 所述變焦距套筒(8)，包括上下兩個(gè)移動(dòng)螺母(801，802)、上下兩個(gè)滑輪(803，808)、絲桿(804)、彈簧(805)、外殼(806)和法蘭盤(807);法蘭盤(807)與折疊支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的另一端相連；彈簧(805)的兩端分別與外殼(806)和支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的中部相連；上滑輪(803)用于對(duì)反射索網(wǎng)(2)進(jìn)行導(dǎo)向，下滑輪(808)用于對(duì)支撐索網(wǎng)(4)進(jìn)行導(dǎo)向；上移動(dòng)螺母(801)通過絲桿(804)與導(dǎo)向后的反射索網(wǎng)(2)相連，下移動(dòng)螺母(802)通過絲桿(804)與導(dǎo)向后的支撐索網(wǎng)(4)相連，通過調(diào)節(jié)上下兩個(gè)移動(dòng)螺母的位置，改變反射索網(wǎng)(2)和支撐索網(wǎng)(4)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)反射面(10)的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)￠)，包括:復(fù)數(shù)個(gè)固定桁架(601)和復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)關(guān)節(jié)￠02)，每?jī)蓚€(gè)固定桁架(601)之間通過一個(gè)環(huán)關(guān)節(jié)(602)連接，構(gòu)成圓形收攏、展開環(huán)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)，包括:復(fù)數(shù)個(gè)肋桿(301)和復(fù)數(shù)個(gè)肋關(guān)節(jié)(302)，每?jī)蓚€(gè)肋桿(301)之間通過一個(gè)肋關(guān)節(jié)(302)連接，構(gòu)成收攏、展開肋結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:反射索網(wǎng)(2)固定桁架(601)的上端，支撐索網(wǎng)(4)固定在桁架(601)下端，調(diào)整拉索(5)豎向固定在這兩層索網(wǎng)之間，形成反射曲面結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:反射面(10)，包含N個(gè)折疊三角形，每個(gè)三角形的折疊角度為α，相鄰三角形的輔助角度為β，且滿足Ν(α+β) = 360° ;改變反射索網(wǎng)(2)和支撐索網(wǎng)(4)的長(zhǎng)度時(shí)，使每個(gè)三角形同向折疊，保證反射面(10)在大尺度變焦距后具有高型面精度，其中N多3。
6.—種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，包括:饋源(I)、反射索網(wǎng)(2)、支撐肋桿(3)、支撐索網(wǎng)(4)、豎向拉索(5)、環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)(6)、中心支桿(7)、環(huán)肋關(guān)節(jié)(9)和反射面(10)，支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的一端通過環(huán)肋關(guān)節(jié)(9)與環(huán)形固定桁架結(jié)構(gòu)(6)相連，構(gòu)成一個(gè)剛性整體結(jié)構(gòu)；反射索網(wǎng)(2)通過豎向拉索(5)與支撐索網(wǎng)(4)相連，反射面(10)綁定在反射索網(wǎng)(2)上，構(gòu)成整個(gè)索網(wǎng)反射面結(jié)構(gòu)； 其特征在于:中心支桿(7)的外側(cè)套有上移動(dòng)套筒(11)，下移動(dòng)套筒(12)和上下拉索調(diào)整器(13，14);下移動(dòng)套筒(12)與支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的另一端相連；上移動(dòng)套筒(11)的外側(cè)連接有轉(zhuǎn)動(dòng)直桿(15)，轉(zhuǎn)動(dòng)直桿(15)的另一端與支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)的中部相連；反射索網(wǎng)⑵穿過上移動(dòng)套筒(11)與上拉索調(diào)整器(13)相連，支撐索網(wǎng)⑷穿過下移動(dòng)套筒(12)與下拉索調(diào)整器(14)相連，分別通過調(diào)整上拉索調(diào)整器(13)與上移動(dòng)套筒(11)之間的距離和下拉索調(diào)整器(14)與下移動(dòng)套筒(12)之間的距離改變反射索網(wǎng)(2)和支撐索網(wǎng)(4)的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)反射面的形狀由拋物面向平面過渡的大尺度變焦距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:上移動(dòng)套筒(11)上有復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔(1101)和和上法蘭盤(1102)，反射索網(wǎng)(2)穿過穿線孔(1101)與上拉索調(diào)整器(13)相連，上法蘭盤(1102)與轉(zhuǎn)動(dòng)直桿(15)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:上拉索調(diào)整器(13)上有復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔(1301)，反射索網(wǎng)(2)穿過穿線孔(1301)打結(jié)終止。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:下移動(dòng)套筒(12)上有復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔(1201)和下法蘭盤(1202)，支撐索網(wǎng)(4)穿過穿線孔(1201)與下拉索調(diào)整器(14)相連，下法蘭盤(1202)與支撐肋桿結(jié)構(gòu)(3)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種環(huán)肋柱索網(wǎng)結(jié)構(gòu)反射面系統(tǒng)，其特征在于:下拉索調(diào)整器(14)上有復(fù)數(shù)個(gè)穿線孔(1401)，支撐索網(wǎng)(4)穿過穿線孔(1401)打結(jié)終止。
【文檔編號(hào)】H01Q15/14GK104518287SQ201410819702
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】鄭飛, 陳梅, 譚謀 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)