一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，主要由直线式展开驱动组件和级联式套筒组件组成。其中，直线式展开驱动组件的主题轻量化的碳纤维杆组成的平行四边形机构，具有高收纳比和较轻的质量。三级套筒组件由三层级联的套筒串联，通过驱动组件的带动完成收拢和展开。该遮光罩可为大型光学载荷提供在轨的遮光作用，结构上大量运用轻量化、低摩阻设计，具有轻质量和高可靠性，是一种在航天器上有较强应用价值的空间可展机构。
【专利说明】—种应用于航天器的大型可展遮光罩机构
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，具体地说，是一种通过直线式展开驱动组件上、下伸展，带动三级套筒的展开和收拢，最终实现对大型载荷的遮光的作用。
【背景技术】
[0002]太阳时空间光学系统最主要的杂散光源。一个成型的光学系统其抑制杂光的能力主要由光学系统的形式和结构形式决定。光学系统确定后，对外杂光的抑制主要依靠遮光罩，它可对来自太阳、月亮或反射太阳光的地球的杂散光进行抑制，保证较高的信噪比、保持望远镜结构的热稳定性。通过合适的挡光环设计，还能减小内部的杂散光，以提高成像效果O
[0003]目前中小型的光学系统主要采用固定式的遮光罩，己经有许多遮光罩在空间望远镜上得到应用，但多数是不可展的，这种方式由于受到运载的包络限制，其尺寸和遮光性能受到限制。因此，对于将来的可展开光学系统，遮光罩将更多的采用折叠、展开的形式，即:发射时遮光罩折叠收拢，入轨后再展开。由于遮光罩工作在外太空环境，维护不便，而且受到发射力学环境影响，遮光罩必须保证有较高的可靠度和较轻的重量。
【发明内容】
[0004]针对上述需求，本发明的目的在于设计实现了应用于航天器的大型可展遮光罩机构，通过直线式展开驱动组件上、下伸展，带动三级套筒的展开和收拢，最终实现对大型载荷的遮光的作用。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于:包括直线式展开驱动组件和级联式套筒组件，所述直线式展开驱动组件可以上、下伸展，带动外筒运动，运动沿着外筒、中筒和内筒的的路径传递，实现整个遮光罩的展开和收拢；每一个所述的级联式套筒组件的主承力结构由四根竖梁连接上下圈组成，所述的竖梁由高刚度的碳纤维杆加工，呈90°均布在上圈和下圈的圆周上，保证每个级联式套筒都具有刚度。
[0007]每一个级联式套筒都是用遮光布将筒围住，所述的遮光布采用轻量化的多层结构制作，具有良好的遮光隔热的作用，筒的上下圈之间拉出12根桁条，为遮光布提供支撑的作用，将所述的遮光布的外形约束为筒状，最终起到很好的遮光的作用。
[0008]所述直线式展开驱动组件采用菱形框架构型，共分为5个大小一致的菱形，另有短臂与下臂构成一小菱形，当小菱形角点被驱动时，直线位移放大共由小菱形与大菱形的比例和大菱形的个数决定。
[0009]当小菱形和大菱形边长比为1:4时，共有5个大菱形，从丝杠组件输出的直线位移将被放大4X 5倍，实现大距离直线位移输出。
[0010]所述的直线式展开驱动组件有两组，以180°的角度布置在套筒组件的两侧，保证级联式套筒在被驱动时整体处于受力平衡状态，保证驱动的稳定。
[0011]由于采用了以上的技术方案，使得本发明具有以下的优点:
[0012]1、与传统的光学系统相比，本发明设计构型简单，具有良好的加工工艺性和装配工艺性。
[0013]2、本发明设计的驱动组件受电机丝杠的驱动，整个遮光罩的运动稳定可靠。
[0014]3、套筒组件通过高刚度的设计，使遮光罩在伸展状态下基频较高，不会与航天器上的振源耦合。
[0015]4、通过采用复合材料碳纤维和零件构型轻量化设计，整个机构质量较轻，符合航天器需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的应用于航天器的大型可展遮光罩机构的示意图。
[0017]图2是本发明的采用菱形框架构型的直线式展开驱动组件的示意图。
[0018]图中，I 一左驱动组件，II一右驱动组件，III—内筒组件，IV—中筒组件，V—外筒组件，1、外筒下圈，2、外筒上圈，3、外筒竖梁，4、外筒桁条，5、外筒定块、6、中筒滑块，7、外筒遮光布，8、外筒连接块。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0020]如图1所示，本发明中的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，包括直线式展开驱动组件和级联式套筒组件，所述直线式展开驱动组件可以上、下伸展，带动外筒运动，运动沿着外筒、中筒和内筒的的路径传递，实现整个遮光罩的展开和收拢；每一个所述的级联式套筒组件的主承力结构由四根竖梁连接上下圈组成，所述的竖梁由高刚度的碳纤维杆加工，呈90°均布在上圈和下圈的圆周上，保证每个级联式套筒都具有刚度。
[0021]本发明中的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构中的直线式展开驱动组件包括左驱动组件和右驱动组件；级联式套筒组件由内筒组件、中筒组件、外筒组件构成，每一个级联式套筒，外筒下圈、外筒上圈、外筒竖梁、外筒桁条、外筒定块、中筒滑块、外筒遮光布、外筒连接块构成。
[0022]每一个级联式套筒都是用遮光布将筒围住，所述的遮光布采用轻量化的多层结构制作，具有良好的遮光隔热的作用，筒的上下圈之间拉出12根桁条，为遮光布提供支撑的作用，将所述的遮光布的外形约束为筒状，最终起到很好的遮光的作用。
[0023]所述的直线式展开驱动组件有两组，以180°的角度布置在套筒组件的两侧，保证级联式套筒在被驱动时整体处于受力平衡状态，保证驱动的稳定。
[0024]如图2所示，所述直线式展开驱动组件采用菱形框架构型，共分为5个大小一致的菱形，另有短臂与下臂构成一小菱形，当小菱形角点被驱动时，直线位移放大共由小菱形与大菱形的比例和大菱形的个数决定。当小菱形和大菱形边长比为1:4时，共有5个大菱形，从丝杠组件输出的直线位移将被放大4 X 5倍，实现大距离直线位移输出。
[0025]本发明的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构与传统的光学系统相比，本设计构型简单，具有良好的加工工艺性和装配工艺性；本发明设计的驱动组件受电机丝杠的驱动，整个遮光罩的运动稳定可靠；套筒组件通过高刚度的设计，使遮光罩在伸展状态下基频较高，不会与航天器上的振源耦合；通过采用复合材料碳纤维和零件构型轻量化设计，整个机构质量较轻，符合航天器需求。
[0026]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于:包括直线式展开驱动组件和级联式套筒组件，所述直线式展开驱动组件可以上、下伸展，带动外筒运动，运动沿着外筒、中筒和内筒的的路径传递，实现整个遮光罩的展开和收拢；每一个所述的级联式套筒组件的主承力结构由四根竖梁连接上下圈组成，所述的竖梁由高刚度的碳纤维杆加工，呈90°均布在上圈和下圈的圆周上，保证每个级联式套筒都具有刚度。
2.如权利要求1所示的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于，每一个级联式套筒都是用遮光布将筒围住，所述的遮光布采用轻量化的多层结构制作，具有良好的遮光隔热的作用，筒的上下圈之间拉出12根桁条，为遮光布提供支撑的作用，将所述的遮光布的外形约束为筒状，最终起到很好的遮光的作用。
3.如权利要求1所示的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于，所述直线式展开驱动组件采用菱形框架构型，共分为5个大小一致的菱形，另有短臂与下臂构成一小菱形，当小菱形角点被驱动时，直线位移放大共由小菱形与大菱形的比例和大菱形的个数决定。
4.如权利要求3所示的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于，当小菱形和大菱形边长比为1:4时，共有5个大菱形，从丝杠组件输出的直线位移将被放大4 X 5倍，实现大距离直线位移输出。
5.如权利要求1所述的一种应用于航天器的大型可展遮光罩机构，其特征在于，所述的直线式展开驱动组件有两组，以180°的角度布置在套筒组件的两侧，保证级联式套筒在被驱动时整体处于受力平衡状态，保证驱动的稳定。
【文档编号】B64G1/46GK103693214SQ201310658895
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】薛景赛, 周徐斌, 王萌, 王智磊, 杜三虎 申请人:上海卫星工程研究所