CN103234545B - 一种空间光学敏感器的防尘机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间光学敏感器的防尘机构，包括支撑杆（6）、防尘盖（5）、支撑环（1）、弹性阻尼结构、驱动组件（3）、密封圈（2）、和行程开关（4）；支撑杆（6）底部与星体固定连接，支撑杆（6）顶部与支撑环（1）外表面固定连接；驱动组件（3）固定在支撑环（1）的外部，密封圈（2）嵌入在支撑环（1）的内部；弹性阻尼结构一端与星体固定连接，另一端与防尘盖（5）固定连接；驱动组件的输出轴与防尘盖（5）固定连接；行程开关（4）固定在支撑环（1）上，通过防尘盖的运动触发行程开关（4）。本发明的防尘机构具有高刚度、轻量化、结构简单的特点。

Description

一种空间光学敏感器的防尘机构
技术领域
本发明属于航天器控制和结构技术领域，特别涉及一种空间光学敏感器的防尘机构。
背景技术
航天器需要使用星敏感器等光学敏感器进行定姿。降落其他行星、卫星等天体表面的航天器，在降落和上升过程中可能会面临天体表面激起的灰尘影响问题，因此在降落和或上升阶段，需要应用防尘机构将光学敏感器镜头进行遮挡，避免灰尘影响，在使用时再打开。航天器的飞行环境对防尘机构的刚度、重量等进行了严格的限制。防尘机构的结构布局，密封方式，振动防护是其设计重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种高刚度、轻量化、结构简单的空间光学敏感器的防尘机构。
本发明的技术方案是：一种空间光学敏感器的防尘机构，包括支撑杆、防尘盖、支撑环、弹性阻尼结构、驱动组件、密封圈、和行程开关；支撑杆底部与星体固定连接，支撑杆顶部与支撑环外表面固定连接；驱动组件固定在支撑环的外部，密封圈嵌入在支撑环的内部；弹性阻尼结构一端与星体固定连接，另一端与防尘盖固定连接；驱动组件的输出轴与防尘盖固定连接；行程开关固定在支撑环上，通过防尘盖的运动触发行程开关。
所述驱动组件采用步进电机加谐波齿轮减速器结构形式。
所述弹性阻尼结构包括阻尼杆、阻尼片和固定座；阻尼杆固定在防尘盖上，阻尼片固定在固定座上，固定座固定在星体上。
阻尼杆为不锈钢杆；阻尼片是铍青铜片钣金成型的弹簧片，阻尼片截面为 Π型。
所述密封圈为硅橡胶密封圈。
所述支撑杆为四根，四根支撑杆向外倾斜支撑支撑环。
防尘盖包括防尘薄膜、压板和密封环；防尘薄膜和压板固定在密封环。
防尘薄膜为0.08mm厚的聚酰亚胺薄膜。
所述密封圈的截面为凹槽结构，当防尘盖闭合时，防尘盖嵌入密封圈的凹槽结构中。
所述密封圈两侧有不同高的竖向密封唇边，底部有固定扣，顶部有横向唇边；所述固定扣嵌入支撑环中。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的防尘机构简单可靠，加工方便，在防尘盖有小于1mm位移的情况下仍有可靠的密封效果，特别适用于振动工况下光学敏感器的防尘密封。本发明的防尘机构拆装调整方便，刚度大，一阶模态频率达到130Hz，可靠性高。本发明的防尘机构具有质量轻、驱动力矩大的特点。整机质量仅790g。
附图说明
图1为本发明防尘机构结构示意图。
图2为行程开关调节图和防尘盖结构图。
图3为防尘盖闭合时，防尘盖密封示意图，其中（a）为防尘盖密封远端放大图，（b）为防尘盖密封近端放大图。
图4为弹性阻尼结构的放大示意图。
图5为本发明的防尘机构与光学敏感器位置关系示意图。
图6为本发明防尘机构的运动示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的防尘机构，包括支撑杆6、防尘盖5、支撑环1、弹性阻尼结构、驱动组件3、密封圈2、和行程开关4。支撑杆6底部与星体 固定连接，支撑杆6顶部与支撑环1外表面固定连接；驱动组件3固定在支撑环1的外部，密封圈2嵌入在支撑环1的内部；弹性阻尼结构一端与星体固定连接，另一端与防尘盖5固定连接；驱动组件的输出轴与防尘盖5固定连接；行程开关4固定在支撑环1上，通过防尘盖5的运动触发行程开关4。
驱动组件3采用步进电机加谐波齿轮减速器结构形式，最大驱动力矩大于3Nm，提供足够的驱动力矩，保证防尘盖有效开启和闭合。通过采用大驱动力矩驱动组件的方法保证了开合可靠性，避免使用安全装置增加系统复杂性。
所述支撑杆6为4根，4根支撑杆向外倾斜支撑，使得整体基频不小于130Hz。
如图1、4所示，弹性阻尼结构包括阻尼杆7、阻尼片8和固定座9。阻尼杆7通过轴向的螺钉和侧向紧固螺钉固定在防尘盖5上，阻尼片8是铍青铜片钣金成型的弹簧片，通过两个铆钉固定在固定座9上，固定座9采用螺钉固定在星体上。如图4所示，发射前，阻尼杆7进入阻尼片8，由阻尼片8夹持，产生的摩擦力提供防尘盖在发射振动时所需的阻尼，保护防尘盖不受损坏。阻尼片8截面为Π型。阻尼杆7采用不锈钢杆，通过阻尼杆7厚度和阻尼片间隙之间的尺寸控制，调整防尘盖出入阻尼片的摩擦力大小。本发明的弹性阻尼结构采用被动阻尼结构形式，易于控制，不占用卫星解锁电路资源，不耗费能源。
如图2所示，防尘盖5包括防尘薄膜11、压板12和密封环13。防尘薄膜11为0.08mm聚酰亚胺薄膜，防尘薄膜11分别与压板12、密封环13胶粘后，再通过螺钉固定。防尘盖5整体质量仅为70g。
如图2所示，在防尘盖5的两侧由带有螺纹孔的方形凸边，螺纹孔中安装了调节螺杆14。调节螺杆14上带有螺母10用于固定调节螺杆。当调节螺杆14随防尘盖闭合到位时，调节螺杆13刚好触发安装在支撑环1上的行程开关4，此时机构停止运动。通过旋转调节螺杆14可以控制防尘盖5触发行程开 关4的位置，从而控制机构的闭合位置。该方法可调节行程开关的安装误差，实现精确控制到位行程。
如图3所示，密封圈2的截面为凹槽结构。密封圈两侧有不同高的竖向密封唇边，底部有用于固定密封圈的固定扣，顶部有横向唇边。所述固定扣嵌入支撑环1中。当防尘盖5闭合时，防尘盖5的密封环13刚好嵌入密封圈2的凹槽中，并径向挤压密封圈2顶部横向唇边，顶部横向唇边弯曲贴合防尘盖的内壁形成可靠密封。该结构形式可有效地减少防尘盖5闭合时的阻力矩，在振动工况时，防尘盖5前端会瞬时微微抬起，由于防尘盖5的密封环始终和密封圈2顶部横向唇边接触，因此该密封结构可实现振动工况下的密封。密封圈2的凹槽结构和防尘盖的密封环配合面有充足接触长度，在防尘盖有一定位移的情况下也可保持有效的密封。所述密封圈2优选为硅橡胶密封圈。
本发明防尘机构用于对空间天体表面着陆的光学敏感器进行防尘。如图5所示，光学敏感器件包括线路部分Aa和遮光罩部分Ab。防尘机构B通过开合防尘盖，实现对遮光罩的密封，避免着陆时空间灰尘进入光学敏感期间内部。防尘盖运动如图6所示，通过驱动组件带动防尘盖转动，防尘盖逐渐闭合。当防尘盖运行到位时，触发行程开关。防尘盖停止运动。发射时，驱动组件驱动防尘盖转动，将防尘盖端部的阻尼杆滑入安装在星体上的弹性阻尼片中，利用弹性阻尼片对阻尼杆施加的摩擦力对防尘盖的振动进行降幅耗能，避免防尘盖振幅过大损伤驱动组件。入轨后，驱动组件驱动防尘盖，带动阻尼杆驱出弹性阻尼片，转动约270°后闭合。
本发明整体结构实现了轻量化，仅重790g；结构刚度高，一阶频率达到130Hz；结构简单可靠；适用于空间光学敏感器在一定振动工况下的可靠防尘密封。
当然，对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述防尘机构包括支撑杆（6）、防尘盖（5）、支撑环（1）、弹性阻尼结构、驱动组件（3）、密封圈（2）、和行程开关（4）；支撑杆（6）底部与星体固定连接，支撑杆（6）顶部与支撑环（1）外表面固定连接；驱动组件（3）固定在支撑环（1）的外部，密封圈（2）嵌入在支撑环（1）的内部；弹性阻尼结构一端与星体固定连接，另一端与防尘盖（5）固定连接；驱动组件的输出轴与防尘盖（5）固定连接；行程开关（4）固定在支撑环（1）上，通过防尘盖的运动触发行程开关（4）。
2.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述驱动组件采用步进电机加谐波齿轮减速器结构形式。
3.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述弹性阻尼结构包括阻尼杆（7）、阻尼片（8）和固定座（9）；阻尼杆（7）固定在防尘盖（5）上，阻尼片（8）固定在固定座（9）上，固定座（9）固定在星体上。
4.根据权利要求3所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，阻尼杆（7）为不锈钢杆；阻尼片（8）是铍青铜片钣金成型的弹簧片，阻尼片（8）截面为Π型。
5.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述密封圈（2）为硅橡胶密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述支撑杆（6）为四根，四根支撑杆向外倾斜支撑支撑环（1）。
7.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，防尘盖（5）包括防尘薄膜（11）、压板（12）和密封环（13）；防尘薄膜（11）和压板（12）固定在密封环（13）。
8.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，防尘薄膜（11）为0.08mm厚的聚酰亚胺薄膜。
9.根据权利要求1所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述密封圈（2）的截面为凹槽结构，当防尘盖（5）闭合时，防尘盖（5）嵌入密封圈（2）的凹槽结构中。
10.根据权利要求9所述的一种空间光学敏感器的防尘机构，其特征在于，所述密封圈（2）两侧有不同高的竖向密封唇边，底部有固定扣，顶部有横向唇边；所述固定扣嵌入支撑环（1）中。
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