具有高收納比的收攏與展開大口徑光學鏡面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種具有高收納比的收攏與展開大口徑光學鏡面。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光學衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，某些大口徑光學衛(wèi)星的鏡面尺寸越來越大，有些鏡面口徑已經(jīng)達到1m量級，這勢必要在衛(wèi)星發(fā)射段將其可靠的收攏與衛(wèi)星整流罩內(nèi)部，在軌之后再進行展開。
[0003]現(xiàn)有的收攏與展開鏡面中，大部分收攏與展開機構(gòu)均為無源展開，具備很高的可靠性，但是也同樣產(chǎn)生了展開過程不可控的缺點；另外，還有一些有源展開機構(gòu)，采用電磁式電動機作為驅(qū)動源，但是電動機本身具有功率密度小、重量較大、易產(chǎn)生電磁干擾等缺點，這些問題都限制了有源展開裝置在衛(wèi)星上的應(yīng)用。
[0004]目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似的技術(shù)說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提出了一種基于超聲電機驅(qū)動的具有高收納比的收攏與展開大口徑光學鏡面，從產(chǎn)品適用性、展開可控性、輕量化等角度考慮，能滿足在軌工作環(huán)境，并提高有源展開機構(gòu)的性能。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007]—種具有高收納比的收攏與展開大口徑光學鏡面，包括鏡面本體，所述鏡面本體通過多瓣子鏡片相互連接形成；所述相鄰兩瓣子鏡片之間采用鉸鏈機構(gòu)連接；所述鉸鏈機構(gòu)包括鉸鏈機構(gòu)a和鉸鏈結(jié)構(gòu)b，其中，所述鉸鏈結(jié)構(gòu)a包括一個有源固定式鉸鏈和兩個浮動式鉸鏈，所述鉸鏈結(jié)構(gòu)b包括三個浮動式鉸鏈；在發(fā)射階段，所述鏡面本體呈傘狀收攏；在入軌之后，多瓣子鏡片之間通過有源固定式鉸鏈控制有序展開并鎖定；所述浮動式鉸鏈用于鏡面本體展開過程中的誤差自調(diào)節(jié)并提供鎖定剛度。
[0008]優(yōu)選地，所述子鏡片為18片，相應(yīng)地，所述鉸鏈機構(gòu)為18套，其中，17套鉸鏈機構(gòu)采用鉸鏈機構(gòu)a，另外一套鉸鏈機構(gòu)采用鉸鏈機構(gòu)b。
[0009]優(yōu)選地，所述鉸鏈機構(gòu)a的有源固定式鉸鏈設(shè)置于靠近鏡面本體的外邊緣處；所述浮動式鉸鏈由有源固定式鉸鏈向鏡面本體的內(nèi)邊緣依次設(shè)置；所述鉸鏈機構(gòu)b的浮動式鉸鏈由鏡面本體的外邊緣向鏡面本體的內(nèi)邊緣依次設(shè)置。
[0010]優(yōu)選地，所述有源固定式鉸鏈包括:公鉸a、母鉸a、旋轉(zhuǎn)軸a以及超聲電機驅(qū)動組件；其中，所述公鉸a和母鉸a通過旋轉(zhuǎn)軸a連接，所述超聲電機驅(qū)動組件與旋轉(zhuǎn)軸a驅(qū)動連接；所述超聲電機驅(qū)動組件包括行星齒輪減速器和超聲電機，所述超聲電機通過行星齒輪減速器與旋轉(zhuǎn)軸a的一端驅(qū)動連接；所述旋轉(zhuǎn)軸a的另一端與母鉸a之間設(shè)有球軸承，所述旋轉(zhuǎn)軸a的另一端端部設(shè)有擋圈。
[0011]優(yōu)選地，所述浮動式鉸鏈包括:公鉸b、母鉸b以及旋轉(zhuǎn)軸b，其中，所述公鉸b和母鉸b之間通過旋轉(zhuǎn)軸b連接；所述公鉸b與旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有軸承機構(gòu)，所述軸承機構(gòu)包括由旋轉(zhuǎn)軸向公鉸b依次設(shè)置的球軸承、軸承外圈和軸承中圈，所述軸承機構(gòu)兩側(cè)設(shè)有彈性擋圈，所述彈性擋圈提供沿旋轉(zhuǎn)軸軸線方向的浮動間隙。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013]1、本發(fā)明通過將超大口徑鏡面分割為若干子鏡片，實現(xiàn)了對超大口徑鏡面的高收納比，可達36% ；
[0014]2、18瓣子鏡片的連接鉸鏈機構(gòu)中，其中17套采用I個有源固定式鉸鏈和2個浮動式鉸鏈連接，另外I套采用3個浮動式鉸鏈連接，實現(xiàn)了展開過程中誤差的自調(diào)節(jié)，不會發(fā)生展開卡滯的現(xiàn)象；
[0015]3、有源固定式鉸鏈采用超聲電機和行星齒輪減速器做動力源，由于超聲電機具有功率密度大、轉(zhuǎn)動精度高(可達角秒級精度)、質(zhì)量輕、輸出轉(zhuǎn)矩大、無電磁干擾和斷電自鎖等諸多優(yōu)點，實現(xiàn)了有源固定式鉸鏈的輕量化和高精度的可控展開。
[0016]4、由于超聲電機具備斷電自鎖的功能，并且鎖定力矩可達IN.m量級，通過減速器還有力矩放大作用，可大大提高鏡面本體鎖定剛度。
[0017]5、由于采用了有源固定式鉸鏈的可控展開，可以控制每個子鏡片的展開速度，并且容易實現(xiàn)展開的同步控制，并且鎖定時無沖擊，對光學鏡面這種要求形面精度很高的結(jié)構(gòu)，有源固定式鉸鏈的可控展開具有更大的優(yōu)勢。同時，當鏡面精度在軌超差時，也可通過超聲電機驅(qū)動組件進行微調(diào)，從而保證鏡面精度。
[0018]6、有源固定式鉸鏈采用超聲電機驅(qū)動組件作為動力源，具有驅(qū)動力矩大和斷電自鎖的特點；鏡面本體在軌展開技術(shù)實現(xiàn)了大口徑鏡面在軌可控、有序展開，通過合理布局有源固定式鉸鏈和浮動式鉸鏈，使鏡面本體的展開過程不會發(fā)生卡滯現(xiàn)象，實現(xiàn)了鎖定沖擊小、鎖定剛度大、輕量化、可靠性高等特點。
【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0020]圖1為本發(fā)明鏡面本體展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明鏡面本體收攏狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)為俯視圖，(b)為立體圖；
[0022]圖3為本發(fā)明有源固定式鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明浮動式鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本發(fā)明有源固定式鉸鏈剖面圖；
[0025]圖6為本發(fā)明浮動式鉸鏈剖面圖。
[0026]圖中:I為子鏡片，2為浮動式鉸鏈，3為有源固定式鉸鏈，301為公鉸a，302為旋轉(zhuǎn)軸a，303為母鉸a，304為超聲電機驅(qū)動組件，305為行星齒輪減速器，306為超聲電機，307為緊釘螺釘，308為深溝球軸承，309為擋圈，201為母鉸b，202為旋轉(zhuǎn)軸b，203為公鉸b，204為螺母擋圈，205為套筒，206為彈性擋圈，207為軸承中圈208為軸承外圈，209為球軸承，210為軸承擋圈。
【具體實施方式】
[0027]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0028]實施例
[0029]本實施例一種具有高收納比的收攏與展開大口徑光學鏡面，適用于超大口徑(例如1m)光學鏡面，包括鏡面本體，所述鏡面本體通過多瓣子鏡片相互連接形成；所述相鄰兩瓣子鏡片之間采用鉸鏈機構(gòu)連接；所述鉸鏈機構(gòu)包括鉸鏈機構(gòu)a和鉸鏈結(jié)構(gòu)b，其中，所述鉸鏈結(jié)構(gòu)a包括一個有源固定式鉸鏈和兩個浮動式鉸鏈，所述鉸鏈結(jié)構(gòu)b包括三個浮動式鉸鏈；在發(fā)射階段，所述鏡面本體呈傘狀收攏；在入軌之后，多瓣子鏡片之間通過有源固定式鉸鏈控制有序展開