适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器

1.本发明涉及空间光学遥感技术领域，具体涉及一种空间相机调焦机构的可复位锁定器。


背景技术：

2.空间相机为了保证在轨成像质量，往往配备有调焦机构来补偿光学离焦量。同时，在火箭发射过程中调焦机构承受着复杂且严苛的振动载荷。然而，为保证调焦精度满足空间相机的使用需求，调焦机构通常采用一侧驱动焦面电箱的调焦方案，这使得调焦机构的负载形成了一个大跨度的悬臂梁结构，因此调焦机构受力状态极差。这样的结构特性使得调焦机构的基础频率往往较低，不能满足空间相机对调焦机构动刚度的要求且极易发生破坏，难以确保在入轨后能够正常工作。
3.因此，亟需一种不仅能够抑制调焦机构在火箭发射过程中的振动响应，还能在空间相机入轨后不影响调焦机构正常调焦动作的装置，来提高调焦机构的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有空间相机调焦机构存在的问题，本发明提供了一种适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，能够提高调焦机构的基础频率，改善调焦机构的受力状态，从而提高其可靠性，同时还能实现在轨解锁。
5.适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，包括主体外壳、销轴、记忆合金伸缩器、储能弹簧、端盖和销孔座；
6.所述销轴依次由同轴加工的直销、轴体ⅰ、轴体ⅱ、插槽和轴端帽组成且为一体加工制造成型；所述销孔座上加工有直销孔；
7.所述记忆合金伸缩器固定在所述主体外壳上，销轴位于主体外壳内且直销与销孔座的直销孔配合；所述销孔座通过螺钉固定在调焦机构负载锁定端上；
8.所述轴体ⅱ的周向套装储能弹簧，轴端帽侧的主体外壳端固定端盖；主体外壳的另一端固定在调焦机构基座上；
9.所述可复位锁定器处于锁定状态时，记忆合金伸缩器的插头处于伸出状态并插入到插槽中，用于约束销轴的运动，此时直销插入到直销孔中，调焦机构负载锁定端被锁定，所述轴端帽压缩储能弹簧使储能弹簧处于压缩状态；
10.当可复位锁定器处于解锁状态时，所述插头缩回记忆合金伸缩器内部，所述销轴处于无约束状态，在储能弹簧的力的作用下直销拔出直销孔，直至轴端帽接触到端盖后动作停止，此时调焦机构负载锁定端被解锁。
11.进一步的，还包括位于轴体ⅰ周向的直线轴承，所述直线轴承通过压圈嵌装于主体外壳内。
12.进一步的，所述主体外壳依次由锁定器安装座、腔体ⅰ、腔体ⅱ、挡肩ⅰ和挡肩ⅱ组成且为一体加工制造成型；
13.所述锁定器安装座用于提供与调焦机构基座的机械接口；
14.所述直线轴承位于腔体ⅰ内，并通过挡肩i限位，所述轴体ⅱ与储能弹簧位于腔体ii内，并通过挡肩ii和轴端帽限位，所述轴端帽由端盖限位。
15.进一步的，可复位锁定器的复位操作的具体过程为：
16.首先，将储能螺钉旋入端盖上的工艺螺纹孔中并接触轴端帽，继续旋入储能螺钉直至储能弹簧处于完全压缩状态；
17.然后，将复位螺钉穿入到锁定器内部直至旋入插头上的工艺孔螺纹孔中，继续旋入复位螺钉直至将缩回记忆合金伸缩器内部的插头拉出重新插入到插槽中；
18.最后，分别旋出复位螺钉和储能螺钉，锁定器完成复位。
19.本发明的有益效果：
20.(1)本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，在调焦机构承受振动载荷时，能够良好的限制调焦机构负载末端的位移，从而抑制调焦机构负载的振动响应，同时能够提高调焦机构的基础频率。调焦机构本体的基础频率为46hz，在频率为100hz的正弦振动输入下响应放大倍数达到了7倍；加装锁定器后调焦机构的基础频率为108hz,在频率为100hz的正弦振动输入下响应放大倍数小于3倍。因此，本发明的可复位锁定器能够提高调焦机构的基础频率并抑制振动响应，提高了调焦机构的可靠性。
21.(2)本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，能够实现在轨解锁功能。当调焦机构随空间相机入轨后，锁定器可产生解锁动作，从而恢复调焦机构的调焦功能。
22.(3)本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，采用销轴对调焦机构负载进行锁定，避免了记忆合金伸缩器的行程过短导致锁定性差的问题。
23.(4)本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器具备可复位的特点，其通过复位螺钉和储能螺钉即可完成全部复位动作，一方面无需任何拆卸与装配，操作流程精简；另一方面不会对原有结构产生任何破坏，无需替换任何结构或零件，便于在地面实验室进行充分的试验工作。
附图说明
24.图1为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的安装位置示意图；
25.图2为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器中主体外壳的剖视图；
26.图3为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器中销轴的轴侧图。
27.图4为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的轴侧图；
28.图5为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的爆炸图；
29.图6为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的锁定状态剖视图；
30.图7为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的解锁状态剖视图；
31.图8为本发明所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器的复位操作的剖视
图；
32.图中：1、主体外壳，2、销轴，3、记忆合金伸缩器，4、直线轴承，5、压圈，6、储能弹簧，7、端盖，8、销孔座、9、调焦机构负载驱动端，10、调焦机构负载锁定端，11、调焦机构基座，12、复位螺钉，13、储能螺钉；101、锁定器安装座，102、腔体ⅰ，103、挡肩ⅰ，104、挡肩ⅱ，105、腔体ⅱ，201、直销，202、轴体ⅰ，203、插槽，204、轴体ⅱ，205、轴端帽，301、插头，801、直销孔。
具体实施方式
33.结合附图1至图8说明本实施方式，适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器，包括主体外壳1、销轴2、记忆合金伸缩器3、直线轴承4、压圈5、储能弹簧6、端盖7和销孔座8。所述空间相机调焦机构具有调焦机构负载驱动端9、调焦机构负载锁定端10和调焦机构基座11。
34.结合图2和图3说明本实施方式，所述主体外壳1由锁定器安装座101、腔体ⅰ102、腔体ⅱ105、挡肩ⅰ103和挡肩ⅱ104构成且为一体加工制造成型。
35.所述销轴2由依次同轴加工的直销201、轴体ⅰ202、轴体ⅱ204、插槽203和轴端帽205构成且为一体加工制造成型。
36.销轴2位于主体外壳1内且直销201与销孔座8的直销孔801配合；所述销孔座8通过螺钉固定在调焦机构负载锁定端10上；
37.所述轴体ⅱ204的周向套装储能弹簧6，轴端帽205侧的主体外壳1末端固定端盖7；主体外壳1的另一端固定在调焦机构基座11上。
38.结合图4和图5说明本实施方式，所述记忆合金伸缩器3具有插头301，所述插头301上具有工艺螺纹孔；所述记忆合金伸缩器3通过螺钉固定在主体外壳1上。
39.本实施方式中，所述记忆合金伸缩器3可重复使用且具有如下特性：正常情况下插头301处于伸出状态，当记忆合金伸缩器3通电后插头301会迅速动作直至缩回到记忆合金伸缩器3内部；螺钉旋入插头301上的工艺孔螺纹孔中可将其拉出，则插头301会保持伸出状态直至下一次通电。
40.本实施方式中，所述销孔座8上加工有直销孔801；所述销孔座8通过螺钉固定在调焦机构负载锁定端10上。
41.本实施方式中，所述锁定器安装座101用于提供与调焦机构基座11的机械接口；所述直线轴承4由挡肩ⅰ103限位并由压圈5固定；所述储能弹簧6由挡肩ⅱ104和轴端帽205限位；所述轴端帽205由端盖7限位；所述直销201能够插入和拔出直销孔801；所述直线轴承4能够保证销轴2的往复运动精度；所述插头301能够插入和拔出插槽203。
42.本实施方式中，所述储能弹簧6为压缩弹簧。当锁定器处于锁定状态时，所述轴端帽205压缩储能弹簧6；当锁定器处于解锁状态时，所述轴端帽205接触端盖7从而限制储能弹簧6的伸长长度。
43.本实施方式中，直销201插入直销孔801的深度为3mm。储能弹簧6压缩状态下的长度为10mm，此时轴端帽205与端盖7的距离为5mm，储能弹簧6伸长状态下的长度为15mm，此时轴端帽205与端盖7接触，则销轴2解锁后的运动距离为5mm。销轴2的运动距离大于直销201插入直销孔801的深度，从而保证本发明锁定器可以顺利解锁。
44.结合图6和图7说明本实施方式，适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器具有两
种状态，对应图6和图7分别为锁定状态和解锁状态。
45.本实施方式中，当调焦机构在火箭发射过程中，锁定器应处于锁定状态。所述插头301处于伸出状态并插入在插槽203中从而约束销轴2的运动，此时直销201插入在直销孔801中，调焦机构负载被锁定且储能弹簧6处于压缩状态。
46.本实施方式中，当调焦机构入轨后，锁定器应处于解锁状态。所述插头301缩回记忆合金伸缩器3内部，由于销轴2无约束则在储能弹簧6的力的作用下直销201迅速拔出直销孔801，直至轴端帽205接触到端盖7后动作停止，此时调焦机构负载被解锁且储能弹簧6处于伸长状态。
47.本实施方式中，插头301限制插槽203的力远大于储能弹簧6的弹力，从而能够保证锁定状态时销轴2无任何动作；储能弹簧6的弹力远大于锁定器内部及直销201与直销孔801之间的摩擦力之和，从而能够保证解锁状态时销轴2能够顺利缩回主体外壳1内。
48.结合图8说明本实施方式，适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器具备可复位功能，复位操作需要复位螺钉12和储能螺钉13。
49.所述复位螺钉12能够穿入到锁定器内部直至旋入插头301上的工艺孔螺纹孔中；所述储能螺钉13可旋入端盖7上的工艺螺纹孔中并接触轴端帽205。
50.本实施方式中，在地面实验室时可重复进行解锁与锁定试验，复位操作需要复位螺钉12和储能螺钉13，具体实施方式为：将储能螺钉13可旋入端盖7上的工艺螺纹孔中并接触轴端帽205，继续旋入储能螺钉13直至储能弹簧6处于完全压缩状态；然后，将复位螺钉12穿入到锁定器内部直至旋入插头301上的工艺孔螺纹孔中，继续旋入复位螺钉12直至将缩回记忆合金伸缩器3内部的插头301拉出重新插入到插槽203中；最后，分别旋出复位螺钉12和储能螺钉13，锁定器完成复位。
51.本实施方式中，所述复位螺钉12长度定制，能够恰好将插头301完全插入到插槽203中；所述储能螺钉13长度定制，能够恰好将储能弹簧6压缩至10mm。
52.本实施方式所述的适用于空间相机调焦机构的可复位锁定器具有两种状态：锁定状态和解锁状态。当调焦机构在火箭发射过程中，锁定器应处于锁定状态，此时调焦机构负载锁定端10被锁定，受力状态得到了改善，同时调焦机构基础频率大幅度提高。当调焦机构入轨后，锁定器应处于解锁状态，此时调焦机构功能恢复，能够正常进行在轨调焦动作。
53.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。