专利名称：空间用望远镜筒电磁锁定－解锁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间用望远镜筒锁定-解锁装置。
对于卫星遥感仪器中作步进摆动的大惯量望远镜筒，卫星发射时的强大振动会对望远镜筒产生很大的不平衡干扰力矩，为此，望远镜筒在卫星发射前需锁定，使其指向轴保持不动并保护扫描机构中的精密传动构件不受损伤，卫星定点后由地面指令控制解锁，使望远镜筒处于步进摆动状态。显然，锁定-解锁装置的可靠性直接关系到卫星的成败。但是，目前卫星用的锁定-解锁装置却存在一些不足之处，例如通信卫星IV上的天线消旋机构和欧联密特塞特(Meteosat)卫星望远镜筒锁定-解锁装置都采用金属包带加爆炸螺栓的锁定和解锁方法，具体参见《国际通信卫星IV号》，第134～135页，国防工业出版社，1972年和《马特拉空间仪器与地球观察》《MATRAESPACEINSTRUMENTATION AND EARTH OBSERVATION》封底插图。这种锁定-解锁方法存在的主要问题是机械结构复杂，且由于使用爆炸螺栓，因而安全性差，实验和运输都不方便、螺栓爆炸时有污染。
本发明的目的是提供一种机械结构简单、可靠性好、安全性好、没有污染，实用的望远镜筒锁定-解锁装置，使望远镜筒在卫星定点前处于锁定状态，卫星定点后处于解锁状态。
本发明是这样实现的，其系控制望远镜筒的一个摆动轴和相应的一个摆动轴承座的联结状态，即它们可受控而处于被锁定状态或解锁状态，故本发明的锁定-解锁装置包括一镜筒摆动轴、一与其以轴承联结的镜筒摆动轴承座，其特征在于还有一与该摆动轴承座相固接的磁轭和一与该摆动轴成可紧合一松释二态联结的制动盘；该磁轭上设有磁通工作面和摩擦工作面，而该制动盘上则分别设一衔铁与该磁通工作面以受控磁联结和设一摩擦块与该摩擦面以受控摩擦联结。
进一步，本发明所说的磁轭是一个空心圆柱体，其内设激磁线圈，且以空间用的环氧树脂固封，又在该圆柱体内壁设台阶置放该摆动轴承座并以螺接元件固定；而所说的制动盘与摆动轴的联结是一径向里端藉螺接元件与该镜筒摆动轴连接的圆片弹簧、该圆片弹簧径向外端固接该衔铁，并在该衔铁另一端面安设该摩擦块；而且该摩擦块系为一氟橡胶摩擦环；还要指出，磁轭上的摩擦面是金属摩擦面，特别是，该金属摩擦面可以是一位于该磁轭圆柱体底面径向外端的滚花状金属摩擦环，以及所说的磁轭和衔铁都由DT4电工钢制成。
最后，还在该磁轭上设置以对称分布的、指示锁定-解锁状态的二只微动开关。
从上述，本发明装置中磁轭的磁通工作面和摩擦工作面，分别产生磁场和摩擦制动力矩。制动盘中的摩擦块用来产生摩擦制动力矩，圆片弹簧既用于制动盘和摆动轴连接，又作为解锁时的复位弹簧；衔铁用于导通磁路，产生所需的正压力。磁轭通过螺钉加弹簧垫圈和平垫圈固定于摆动轴承座上，制动盘通过圆片弹簧和螺钉加弹簧垫圈和平垫圈固定于摆动轴上。当激磁线圈通以直流电时，产生磁场并吸引衔铁作小的轴向位移。使制动盘中的氟橡胶摩擦块与磁轭中的金属摩擦块紧贴。由摩擦力矩实施锁定；断电时，磁场消失，衔铁在圆片弹簧作用下，自动复位，实施解锁。本发明断电即可解锁，所以解锁可靠性非常好。在磁轭上装设的两个对称分布的微动开关，当衔铁吸合时触动微动开关，指示锁定状态，断电时，衔铁返回，微动开关复位，指示解锁状态。在设计上尽可能增加摩擦半径和摩擦系数，在确保外形尺寸前提下，将摩擦环设置在径向最外端，以增加摩擦半径；采用氟橡胶材料作为摩擦块及将磁轭的金属摩擦面制成滚花状以增加摩擦系数；为确保较好的导磁效果，磁轭和衔铁均选用导磁性能较好的DT4电工钢制成。
本发明最关键的问题是锁定和解锁必须十分可靠，为此本发明采取了如下可靠性设计措施；a.卫星振动时产生的不平衡力矩很难进行精确的理论计算，只能靠振动试验实测得到，考虑了裕度，确定了合适的锁定力矩。
b.本发明中磁轭的金属摩擦面只与制动盘中的氟橡胶摩擦块紧贴，而与衔铁金属面不接触，这就保证了高真空条件下不会发生冷焊。
c.本发明中氟橡胶材料的防污染性能进行了严格测定在真空度为10-4帕环境下，经历24小时，样品总质量损失为0.42×10-2；挥发性可凝物逸出率为4.6×10-4，符合卫星使用要求。
d.本发明对连续通电使用的激磁线圈温升进行了实测，符合使用要求。
本发明还进行了如下可靠性试验a.本发明在轨使用仅一次，我们在大气条件下却做了连续一万余次的锁定-解锁试验，结果均正常。
b.本发明在真空度为10-5帕的高真空条件下进行了两次15天连续通电锁定试验后，解锁功能正常。
c.本发明随卫星在真空度为10-6帕高真空条件下，锁定-解锁十余次工作均正常。
d.本发明随扫描辐射计进行三次，随卫星进行二次共计五次鉴定级振动试验后，检测锁定和解锁功能正常。
由上述一系列试验证明本发明的可靠性足以满足卫星遥感仪器望远镜筒锁定-解锁要求，卫星定点后，望远镜筒一次解锁成功，再次证明上述结论。
本发明有如下有益效果1、可靠性特别好，通电即锁定，断电即解锁。
2、不需要爆炸螺栓，没有污染，特别适宜于空间光学遥感仪器；3、不需要爆炸螺栓，安全性好，试验和运输方便。
4、机械结构简单。
本发明的附图简单说明如下
图1是本发明的结构示意图。
下面，我们根据图1给出本发明一个较好实施例被锁定和解锁的望远镜筒质量为25千克，绕摆动轴转动惯量为1.2千克·米2。
电磁锁定-解锁装置主要由磁轭和制动盘两大部分组成磁轭16是一个空心圆柱体，外壁呈阶梯状，内壁设一台阶，圆柱体的外径为φ172，内孔φ63毫米，厚度24.5毫米，材料为DT4电工钢，内装由空间用环氧树脂固封的激磁线圈15，激磁线圈15的外径为φ130毫米，内径φ102毫米，厚度15毫米，材料为F级绝缘聚酰胺漆包线，磁轭16的外壁下部一台阶上装有两个对称分布的微动开关2，而磁轭16的外底圆径向外端是一滚花状金属摩擦环14，磁轭16的外壁上部通过四个螺钉3，弹簧垫圈4和平垫圈5与置于磁轭16圆柱体内壁一台阶上的摆动轴承座6连接。
制动盘主要由摩擦块13，圆片弹簧1和衔铁12三部分组成摩擦块13外径为φ172毫米，内径φ142毫米，厚度1毫米，材料为氟橡胶；圆片弹簧1的外径为φ136毫米，内孔为φ44毫米，厚度1毫米，材料为65Mn钢；衔铁12的外径为φ174毫米，内孔φ63毫米，厚度5.5毫米，材料为DT4电工钢，摩擦块13系为一氟橡胶摩擦环，并与磁轭上的金属摩擦环14相对应；圆片弹簧1的径向外端通过4个铆钉与衔铁连接，而径向里端通过4个均匀分布螺钉8，弹簧垫圈9和平垫圈10及两个均匀分布的圆柱销7与摆动轴11连接，摆动轴11插入磁轭16圆柱体内。
当激磁线圈15的直流激磁电压为28伏，激磁电流为0.32安时，实测锁定力矩为107.5牛·米。
权利要求
1.一种空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，包括一镜筒摆动轴、一与其以轴承联结的镜筒摆动轴承座，其特征在于还有一与该摆动轴承座相固接的磁轭和一与该摆动轴成可紧合一松释二态联结的制动盘；该磁轭上设有磁通工作面和摩擦工作面，而该制动盘上则分别设一衔铁与该磁通工作面以受控磁联结和设一摩擦块与该摩擦面以受控摩擦联结。
2.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于所说的磁轭是一个空心圆柱体，其内设激磁线圈，且以空间用的环氧树脂固封，且在该圆柱体内壁设台阶置放该摆动轴承座并以螺接元件固定。
3.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于所说的制动盘与摆动轴的联结是一径向里端藉螺接元件与该镜筒摆动轴连接的圆片弹簧、该圆片弹簧径向外端固接该衔铁，并在该衔铁另一端面安设该摩擦块。
4.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于该摩擦块系为一氟橡胶摩擦环。
5.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于磁轭上的摩擦面是金属摩擦面。
6.根据权利要求2或5所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于所说的金属摩擦面是一位于该磁轭圆柱体底面径向外端的滚花状金属摩擦环。
7.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于在该磁轭上设有以对称分布的、指示锁定-解锁状态的微动开关。
8.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒电磁锁定-解锁装置，其特征在于所说的磁轭是由DT4电工钢制成。
9.根据权利要求1所述的空间用望远镜筒锁定-解锁装置，其特征在于所说的的衔铁是由DT4电工钢制成。
全文摘要
一种空间用望远镜筒电磁锁定－解锁装置,包括镜筒摆动轴、镜筒摆动轴承座,特点是还有与摆动轴承座相固接的磁轭和与摆动轴成可紧合一松释二态联结的制动盘;磁轭设磁通工作面和摩擦工作面,制动盘上则分别设衔铁与磁通工作面以受控磁联结和设摩擦块与摩擦面以受控摩擦联结。对磁轭加电,产生磁场并吸引制动盘作小轴向位移,使制动盘上的摩擦块与磁轭上的金属摩擦环紧贴,由摩擦力矩实施锁定,一失电,制动盘自动复位,实施解锁。
文档编号G02B23/16GK1243261SQ99113790
公开日2000年2月2日 申请日期1999年6月18日 优先权日1999年6月18日
发明者史美耀, 叶祥发, 张思敬 申请人:中国科学院上海技术物理研究所