專利名稱：空間大口徑可展開遮光罩結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遮光罩，具體涉及一種空間大口徑可展開遮光罩的結(jié)構(gòu)，它用于改善空間遙感器的雜散光和熱流量。
背景技術(shù)：
對于空間遙感器的成像系統(tǒng)，雜散光和熱流量問題是影響系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要因素。尤其是太陽引起的雜散光和熱流量問題，入射進(jìn)成像系統(tǒng)的太陽光會造成系統(tǒng)溫度大范圍動態(tài)變化以及局部溫度分布不均勻，影響系統(tǒng)精度，降低各探測波段的動態(tài)范圍，甚至經(jīng)過光學(xué)元件會聚產(chǎn)生高能量而燒毀器件。解決這個問題的一個有效辦法是在通光口徑處安裝一個外遮光罩，遮光罩越長，其對太陽入侵引起的雜散光和熱流量抑制效果就越好。隨著空間探測技術(shù)和光學(xué)儀器的發(fā)展，星載儀器光學(xué)系統(tǒng)的口徑也會不斷增大。 對于未來的大口徑高分辨率光學(xué)系統(tǒng)，其遮光罩的尺寸往往會受到火箭整流罩空間包絡(luò)以及衛(wèi)星整體結(jié)構(gòu)方面的等限制。因此，可展開的遮光罩設(shè)計(jì)成為未來大口徑高分辨率光學(xué)系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的空間遙感器大口徑可展開遮光罩，通過收縮發(fā)射、在軌展開的設(shè)計(jì)，避開發(fā)射過程中受到火箭整流罩空間包絡(luò)的限制?？烧归_的設(shè)計(jì)可以增加空間遙感器成像系統(tǒng)的外遮光罩長度，更好地改善雜散光和熱流量問題。設(shè)計(jì)方案針對大口徑的成像系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了通光孔徑為1. 6米的空間遙感器外遮光罩，遮光罩具有沿軸向的展開功能，截面呈八邊形，展開后罩口呈斜切狀。展開力矩由外圍的8組展開支架提供。其中，展開支架采用卷尺彈簧作為核心部件，通過卷尺彈簧折疊時(shí)積聚的彈性應(yīng)變能來撐開可展開支架，展開后依靠自身特殊的結(jié)構(gòu)來保持鎖定。罩體采用柔性可折疊的聚酰亞胺復(fù)合隔熱薄膜，可以起到遮擋太陽光線的作用，同時(shí)還能防止熱量傳導(dǎo)進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)，展開后柔性罩布由遮光罩支架撐開。與傳統(tǒng)的固定式直筒遮光罩相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的大口徑可展開遮光罩的特點(diǎn)在于(1)通光孔徑大，針對未來遙感器的高分辨率大口徑成像系統(tǒng)；( 具有收縮發(fā)射、在軌展開的功能，通過這種設(shè)計(jì)可以減少大型遮光罩在衛(wèi)星發(fā)射過程中受火箭整流罩的空間約束；在軌展開后，尺寸較長的罩體可以減小午夜時(shí)刻太陽直射進(jìn)成像系統(tǒng)的時(shí)間。


圖1遮光罩展開原理圖。圖2遮光罩結(jié)構(gòu)圖。圖3安裝一組展開支架的整體結(jié)構(gòu)圖。圖4遮光罩俯視圖。圖5展開支架原理圖。
圖6展開支架機(jī)械7卷尺彈簧結(jié)構(gòu)圖。圖8卷尺彈簧連接頭外形圖。
具體實(shí)施例方式這個遮光罩的展開后設(shè)計(jì)高度為3. 9米，收縮時(shí)高度為0. 8米。遮光罩外框呈八邊形，內(nèi)切一個直徑為1.6米的圓，可用于大口徑的光學(xué)成像系統(tǒng)，原理如圖1所示。遮光罩具有沿軸向展開的功能，整個遮光罩由展開支架、柔性罩體、張緊繩索組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。遮光罩的展開力矩由外圍的八組展開支架提供，圖3為安裝了一組展開支架的整體結(jié)構(gòu)圖。每一組展開支架與遮光罩的外框呈15度夾角，該角度既保證了遮光罩整個外包絡(luò)不會太大，又能提高展開時(shí)的穩(wěn)定性，減小展開過程中的破壞性扭矩，圖4為遮光罩的俯視圖。展開支架采用卷尺彈簧作為核心部件，相鄰的展開支架用軸承連接，可以實(shí)現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，圖5為展開支架的原理圖。展開支架對遮光罩的作用方式為利用卷尺彈簧折疊時(shí)累積的彈性應(yīng)變能來撐開遮光罩支架，從而撐開連接在支架上的柔性罩布，展開后通過卷尺彈簧的特殊結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)自鎖定，單個展開支架的機(jī)械圖如圖6所示。單個卷尺彈簧是由2片類似鋼卷尺的單層開口柱面殼構(gòu)件組成，其相對位置如圖 7所示，外形呈現(xiàn)為具有弧形橫截面的薄壁直帶狀，兩頭固定在橢圓形的柱狀體接連頭上， 其外形如圖8所示。這種特殊的機(jī)構(gòu)使卷尺彈簧具有折疊時(shí)積聚彈性應(yīng)變能，展開后可以依靠自身剛度保持鎖定的功能，因此可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)展開機(jī)構(gòu)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī))和鎖定機(jī)構(gòu)，在空間、重量和機(jī)構(gòu)復(fù)雜性方面都具有一定的優(yōu)勢，在航天展開機(jī)構(gòu)中有很大的應(yīng)用前景。遮光罩的罩布采用柔性的隔熱、隔光型材料，如聚酰亞胺復(fù)合薄膜。這種柔性材料可以實(shí)現(xiàn)折疊功能，當(dāng)遮光罩骨架展開時(shí)，薄膜也同時(shí)被撐開，完全展開后籠罩在遮光罩外壁，可以有效的將太陽熱量反射回去，保證了光緒系統(tǒng)的成像質(zhì)量。
權(quán)利要求
1. 一種空間大口徑可展開遮光罩結(jié)構(gòu)，其特征在于整個遮光罩由展開支架、柔性罩體、張緊繩索組成；展開支架采用卷尺彈簧作為部件，其外形呈現(xiàn)為具有弧形橫截面的薄壁直帶狀，可以利用折疊時(shí)積聚的彈性應(yīng)變能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自動展開而不需要其他的動力裝置，展開后可以依靠自身的特殊結(jié)構(gòu)和剛度保持鎖定；柔性罩體用于隔離遮光罩外部的雜散光和流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間大口徑可展開遮光罩的結(jié)構(gòu)。遮光罩具備收縮發(fā)射、在軌展開的功能，優(yōu)化了遮光罩與衛(wèi)星整流罩的空間接口關(guān)系?？烧归_的設(shè)計(jì)可以增加空間遙感器成像系統(tǒng)的外遮光罩長度，更好地改善雜散光和熱流量問題。
文檔編號G02B7/00GK102565987SQ20121001901
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者孫勝利, 張加峰, 林劍春, 沙晟春, 蔣范明, 陳凡勝 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所