一种太空x射线探测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种太空X射线探测器。使用本发明能够适应太空环境，对太空中X射线进行探测。本发明采用密封门及开启机构、充气泄压阀、指向精度调整和减振支柱等结构完成了抗振、开门、密封、对准等功能，能够在地面环境及火箭发射过程中保护光学组件，并能在太空环境中有效开启密封门使光学组件工作。
【专利说明】一种太空X射线探测器
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天探测【技术领域】，具体涉及一种太空X射线探测器。
【背景技术】
[0002]X射线探测通常采用真空器件进行光电转换和倍增放大后通过电子学处理获取X射线信号。真空器件往往对空气敏感，在地面时需要密封环境，当其在太空真空环境下时，还需要开启密封门，让其工作。此外，太空X射线探测器需要由火箭发射入太空，而一般光学器件含有玻璃材质薄片结构，具有脆性、易碎，难以承受火箭发射产生的振动。另外，为获得精准方向信息，需要使光学组件具有很高的指向精度。这些对探测器结构提出了诸多特殊要求。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种太空X射线探测器，能够适应太空环境，采用密封门及开启机构、充气泄压阀、指向精度调整和减振支柱等结构完成了抗振、开门、密封、对准等功能。
[0004]本发明的太空X射线探测器，包括:主体、密封门、压紧机构、记忆合金驱动组件、电机驱动组件、充气阀、泄压阀、减振支柱、指向调节钉、光学组件、指向基准镜和门顶组件；
[0005]其中，主体为一面开口的立方盒体，光学组件通过减振支柱放置于主体的空腔中；
[0006]密封门位于主体的开口端，一侧通过门轴与主体连接；门轴对侧安装有门舌，密封门与主体的相对面上镶有密封圈，密封门通过门舌被压紧机构紧压在主体上；
[0007]在主体上靠近密封门的一端处设有门顶组件，在密封门上门顶组件的上方设有限位钉，所述门顶组件包括门顶、顶杆、弹簧、杆盖，其中，门顶为一凸起，顶杆、弹簧位于门顶内部，顶杆带有侧台，顶杆穿过弹簧中轴与门顶螺纹连接，顶杆的侧台压在弹簧上；杆盖靠近门顶安装在主体上，其高度低于门顶高度；
[0008]压紧机构包括压紧机构主体支撑、压杆和滑块，其中，压紧机构主体支撑固定在主体上，压紧机构主体支撑上设有转轴，压杆一端固定于转轴，另一端嵌入滑块下部，压杆以转轴为支点作为杠杆压紧门舌；
[0009]在压紧机构的一侧安装记忆合金驱动组件，记忆合金驱动组件包括记忆合金驱动组件外壳、记忆合金簧和拉杆，其中，记忆合金簧驱动组件外壳固定在主体上，拉杆与压紧机构的滑块相连，记忆合金簧为并紧的拉簧形式；
[0010]在压紧机构的另一侧安装电机驱动组件，电机驱动组件包括电机、电机驱动组件支撑主体、传动连接、驱动弹簧和推杆，其中，电机驱动组件支撑主体安装在主体上，推杆与驱动弹簧和压紧机构的滑块相连；
[0011]主体上设有充气阀和泄压阀，充气阀和泄压阀与主体空腔连通，两者结构相同方向相反，由密封圈、阀芯和弹簧组成，阀芯通过弹簧顶住密封圈；
[0012]减振支柱上下对称布置于探测器内部光学组件的四角；
[0013]指向调节钉为螺钉，螺纹连接在减振支柱的下方，并用锁紧螺母固定；
[0014]光学基准镜安装在主体的一端，其指向代表了各光学组件的指向。
[0015]其中，主体与密封门的贴合面的粗糙度优于0.8。
[0016]充气阀和泄压阀属于微压开启阀，即阀两侧有较小的压差即可开启阀体，压差为
0.03—0.1bar0
[0017]减振支柱为硅橡胶或阻尼橡胶圆柱，减振支柱和光学组件组成的振动系统的一阶振动频率为60Hz以下，同时避开卫星固有频率。
[0018]有益效果:
[0019](I)建立了密封环境，采用微压开启阀，可以方便充入高纯惰性气体，发射过程中气体自动泄放，不产生真空状态下密封门的附加压力和密封门开启时的气流冲击风险。
[0020](2)在密封门上设有门顶，当密封圈粘联或门轴静摩擦力较大时，给密封门的开启一个初始动力，能可靠地开启密封门。
[0021](3)采用记忆合金驱动组件和电机驱动组件对压紧机构进行解锁，两者可独立工作，互为备份，也可共同工作，提供的驱动力为两者之和，提高机构解锁的可靠性。
[0022](4)减振支柱8采用硅橡胶或阻尼橡胶支撑，具有弹性和阻尼特性，为内部光学敏感器件提供了可靠的抗振环境，可使内部玻璃薄片承受一般火箭发射振动条件，以及5000g以上的冲击环境。
[0023](5)设置指向调节钉，内部光学组件指向精度可调整至0.1°。
[0024](6)探测器整体结构紧凑，机构结构占用面积不超过20%。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为太空X射线探测器结构图，(a)为正视立体图，(b)为后视立体图，(C)为局部剖立体图。
[0026]图2为门舌三维图。
[0027]图3 Ca)为门顶组件外观图；图3 (b)为门顶组件内部剖视图。
[0028]图4为压紧机构结构示意图。
[0029]图5为记忆合金驱动组件结构示意图。
[0030]图6为电机驱动组件结构示意图。6 (a)为外观图，6 (b)为内部剖视图。
[0031]图7为减震支柱和指向调节钉局部放大图。
[0032]其中，1-主体，2-密封门，3-压紧机构，4-记忆合金驱动组件，5-电机驱动组件，6-充气阀，7-泄压阀，8-减振支柱，9-指向调节钉，I O-光学组件，11 -指向基准镜，12-门顶组件，13-限位钉，14-门顶，15-杆盖，16-弹簧，17-顶杆，18-压紧机构主体支撑，19-门舌，20-扭簧,21-压杆,22-滑块,23-记忆合金驱动组件外壳，24-拉杆,25-记忆合金簧，26-导向槽，27-电机，28-电机驱动组件主体支撑，29-传动连接，30-推杆，31-驱动弹簧，32-挡块，33-锁紧螺母，34-互联电极。
【具体实施方式】[0033]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0034]本发明提供了一种太空X射线探测器，如图1所示，包括主体1、密封门2、压紧机构3、记忆合金驱动组件4、电机驱动组件5、充气阀6、泄压阀7、减振支柱8、指向调节钉9、光学组件10、指向基准镜11和门顶组件12。
[0035]其中，主体I为一面开口的立方盒体，光学组件10通过减振支柱8放置于主体I的空腔中，此外，主体I上还设有走线槽用于电缆铺设。主体I可采用铝合金整体加工而成，主体I上所用的螺钉孔、走线槽均为盲孔、沉槽，不得打穿至主体I的空腔中从而影响探测器的密封性能。其中，光学组件10主要由光学器件组成，用于将光信号转化为电信号。
[0036]密封门2置于主体I的开口端，主体I与密封门2的贴合面的粗糙度优于0.8。密封门2的一侧通过门轴与主体I连接，门轴上设有扭簧，密封门2通过扭簧扭转开启。密封门2在主体I门轴对侧螺钉安装有门舌19，所述门舌19为带有凸起的立方体，像突出的舌头一样，如图2所示。密封门2与主体I的相对面上镶有密封圈，密封门2通过门舌19被压紧机构3紧压在主体I上，实现对主体I中空腔的密封。
[0037]在主体I上靠近密封门2的一端设有门顶组件12，门顶组件12包括门顶14、顶杆17、弹簧16、杆盖15，其中，门顶14为一凸起，顶杆17、弹簧16位于门顶14内部，顶杆17带有侧台，顶杆17穿过弹簧16中轴与门顶14螺纹连接，顶杆17的侧台压在弹簧上；杆盖15靠近门顶14安装在主体I上，其高度低于门顶高度；在密封门2上设有限位钉13，当密封门2在压紧机构作用下关闭时，门顶14被限位钉13压住，其内部的弹簧16处于压缩状态；当压紧机构释放压力时，门顶内部弹簧16在恢复力的作用下将顶杆17和门顶14顶起，同时弹簧又被杆盖15限制，不得弹出，如图3所示。门顶组件12用于密封圈粘联或门轴静摩擦力较大时提供门开启的初始动力。密封门2可采用铝合金整体加工而成，中部可以增加十字筋起到减重优化、提高基频效果。
[0038]压紧机构3包括压紧机构主体支撑18、压杆21和滑块22，如图4所示，其中，压紧机构主体支撑18固定在主体I上，压紧机构主体支撑18上设有转轴，压杆21 —端固定于压紧机构主体支撑18的转轴上，另一端嵌入滑块22下部，压杆21以转轴为支点作为杠杆压紧门舌19，当滑块滑动时释放压杆，实现解锁。在转轴上设有扭簧20，压杆通过扭簧弹起并限制在一定的角度，不被弹出。
[0039]压紧机构3的一侧安装记忆合金驱动组件4，记忆合金驱动组件4包括记忆合金驱动组件外壳23、2个记忆合金簧25和拉杆24，其中，记忆合金驱动组件外壳23固定在主体I上，两个记忆合金簧25在记忆合金驱动组件外壳23内部同一平面内对称布置，在两个记忆合金簧25中间设有导向槽26,记忆合金簧25靠近压紧机构3的一端通过互联电极连接，互联电极中部设有开孔，拉杆24穿过互联电极与压紧机构3的滑块22相连，记忆合金簧25为并紧的拉簧形式，基本原理为通过电加热使得记忆合金簧形状恢复产生向后拉的拉力，拉动拉杆24在导向槽26中运动，进而带动压紧机构3的滑块22滑动，对压紧机构进行解锁。
[0040]在压紧机构3的另一侧安放电机驱动组件5，电机驱动组件5包括电机、电机驱动组件支撑主体28、传动连接29、驱动弹簧31、推杆30和挡块32。其中，电机驱动组件支撑主体28安装在主体I上，传动连接29与电机27和挡块32连接，挡块32为一面开口的圆柱，挡块32将驱动弹簧31压在电机驱动组件支撑主体28内部，挡块32上设有开口，推杆30 一端与驱动弹簧连接，一端穿过挡块32的开口与压紧机构3的滑块22相连，基本原理为传动连接29在电机27转动带动下带动挡块32运动，进而释放驱动弹簧31，驱动弹簧31带动推杆30向前推，进而带动压紧机构3的滑块22活动，从而对压紧机构3进行解锁。
[0041]记忆合金驱动组件4采用“拉”的方式，而电机驱动组件5采用“推”的方式，两者可独立工作，互不影响，一种驱动方式失效时，可以启动另一种驱动方式；两种驱动方式也可同时启动，提供的驱动力为两者之和，用以应对机构解锁受阻的故障模式，提高机构解锁的可靠性。
[0042]主体I上设有充气阀6和泄压阀7，充气阀6和泄压阀7与主体I空腔连通，包括密封圈、阀芯和弹簧，其中，阀芯通过弹簧顶住密封圈实现对主体I中空腔体的密封。充气阀6和泄压阀7结构相同方向相反，用于高纯惰性气体的充入和探测器发射过程中气体的自动泄出。阀开启压力可以通过弹簧进行调节，充气阀6和泄压阀7属于微压开启阀，即阀两侧有较小的压差即可开启阀体，一般为0.03-0.lbar，可防止在太空中探测器密封腔内余压过大，造成密封门开启困难。
[0043]减振支柱8为硅橡胶或阻尼橡胶圆柱，上下对称布置于探测器内部光学组件10的四角，用于探测器内部光学组件的减振，如图7所示，减振支柱8具有弹性和阻尼特性，其与光学组件10组成的振动系统的一阶振动频率小于60Hz，同时避开卫星固有频率，可以获得理想减振效果。
[0044]指向调节钉9为螺钉，螺纹连接在减振支柱8的下方，并用锁紧螺母33固定，如图7所示，可以通过控制指向调节钉9的长度调整减振支柱与指向调节钉的长度和，进而调整光学组件的指向精度，并使光学组件10的指向与指向基准镜11的指向保持一致。
[0045]光学基准镜11安装在主体I的一端，其指向代表了各光学组件的指向，用于探测器安装于卫星探测器整体指向的校准。
[0046]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种太空X射线探测器，其特征在于，包括:主体(1)、密封门(2)、压紧机构(3)、记忆合金驱动组件(4)、电机驱动组件(5)、充气阀(6)、泄压阀(7)、减振支柱(8)、指向调节钉(9 )、光学组件(IO )、指向基准镜(11)和门顶组件(12 ); 其中，主体(1)为一面开口的立方盒体，光学组件(10)通过减振支柱(8)放置于主体Cl)的空腔中； 密封门(2)位于主体(1)的开口端，一侧通过门轴与主体(1)连接；门轴对侧安装有门舌(19)，密封门(2)与主体(1)的相对面上镶有密封圈，密封门(2)通过门舌(19)被压紧机构(3)紧压在主体(1)上； 在主体(1)上靠近密封门(2)的一端处设有门顶组件(12)，在密封门(2)上门顶组件(12)的上方设有限位钉(13)，所述门顶组件(12)包括门顶(14)、顶杆(17)、弹簧(16)、杆盖(15)，其中，门顶(I)为一凸起，顶杆(17)、弹簧(16)位于门顶(14)内部，顶杆(17)带有侧台，顶杆(17)穿过弹簧(16)中轴与门顶(14)螺纹连接，顶杆(17)的侧台压在弹簧(16)上；杆盖(15)靠近门顶(14)安装在主体(1)上，其高度低于门顶高度； 压紧机构(3)包括压紧机构主体支撑(18)、压杆(21)和滑块(22)，其中，压紧机构主体支撑(18)固定在主体(1)上，压紧机构主体支撑(18)上设有转轴，压杆(21)—端固定于转轴，另一端嵌入滑块(22)下部，压杆(21)以转轴为支点作为杠杆压紧门舌(19); 在压紧机构(3 )的一侧安装记忆合金驱动组件(4)，记忆合金驱动组件(4)包括记忆合金驱动组件外壳(23),2个记忆合金簧(25)和拉杆(24)，其中，记忆合金簧驱动组件外壳(23)固定在主体(1)上，两个记忆合金簧(25)在记忆合金驱动组件外壳(23)内部同一平面内对称布置，在两个记忆合金簧(25)中间设有导向槽(26)，记忆合金簧(25)靠近压紧机构(3)的一端通过互联电极(34)连接，互联电极(34)中部设有开孔，拉杆(24)穿过互联电极(34)与压紧机构(3)的滑块(22)相连，记忆合金簧(25)为并紧的拉簧形式； 在压紧机构(3)的另一侧安装电机驱动组件(5)，电机驱动组件(5)包括电机(27)、电机驱动组件支撑主体(28 )、传动连接(29 )、驱动弹簧(31)、推杆(30 )和挡块(32 )，其中，电机驱动组件支撑主体(28 )安装在主体(1)上，传动连接(29 )与电机(27 )和挡块(32 )连接，挡块(32)为一面开口的圆柱，挡块(32)将驱动弹簧(31)压在电机驱动组件支撑主体(28)内部，挡块(32)上设有开口，推杆(30)—端与驱动弹簧连接，一端穿过挡块(32)的开口与驱动弹簧(31)和压紧机构(3)的滑块(22)相连； 主体(1)上设有充气阀(6 )和泄压阀(7 )，充气阀(6 )和泄压阀(7 )与主体(1)空腔连通,两者结构相同方向相反； 减振支柱(8)上下对称布置于探测器内部光学组件(10)的四角； 指向调节钉(9)为螺钉，螺纹连接在减振支柱(8)的下方，并用锁紧螺母(33)固定； 光学基准镜(11)安装在主体(1)的一端，其指向代表了各光学组件的指向。
2.如权利要求1所述的太空X射线探测器，其特征在于，所述主体(1)与密封门(2)的贴合面的粗糙度优于0.8。
3.如权利要求1所述的太空X射线探测器，其特征在于，所述充气阀(6)和泄压阀(7)属于微压开启阀，即阀两侧有较小的压差即可开启阀体，压差为0.03-0.lbar。
4.如权利要求1所述的太空X射线探测器，其特征在于，所述减振支柱(8)为硅橡胶或阻尼橡胶圆柱，减振支柱(8)和光学组件(10)组成的振动系统的一阶振动频率为60Hz以下，同时避开卫星固有频率。`
【文档编号】G01T1/16GK103675882SQ201310646104
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】徐延庭, 李向阳, 邵飞, 康旭辉, 胡慧君, 宫超林 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所