CN103336399A - 一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩 - Google Patents

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一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，包括圆筒部分遮光罩罩壁（1）、斜角部分遮光罩罩壁（2）、底座（3）、圆筒部分直线铰组件（4）、斜角部分直线铰组件（5）、固定底盘（6）、旋转底盘（7）和驱动组件。圆筒部分直线铰组件（4）作为圆筒部分遮光罩罩壁（1）的支撑框架，斜角部分直线铰组件（5）作为斜角部分遮光罩罩壁（2）的支撑框架，通过相应支撑框架的伸缩带动相应遮光罩罩壁的伸缩。圆筒部分直线铰组件（4）的两端分别连接底座（3）和固定底盘（6），斜角部分直线铰组件（5）的两端分别连接旋转底盘（7）和斜角部分遮光罩罩壁（2）。旋转底盘（7）经驱动组件安装在固定底盘（6）上并在驱动组件带动下相对于固定底盘（6）转动。

Description

一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩
技术领域
本发明涉及一种适用于高分辨率大口径空间遥感器的遮光罩。
背景技术
在空间遥感器中，为了抑制杂散光的影响，通常需要在光学镜头的前端设置遮光罩，这种遮光罩通常为整体结构的锥体。为了尽可能减小杂散光的影响，需要尽可能增加遮光罩的长度。但是较长的遮光罩通常会带来相机体积增大、重量增加、固有频率下降的问题，这非常不利于空间相机满足发射要求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，通过分段可展开及斜角部分可旋转设计可以实现空间遥感器的体积优化，更好的解决太阳引起的杂散光及热流量问题。
本发明的技术解决方案是：一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，包括圆筒部分遮光罩罩壁、斜角部分遮光罩罩壁、底座、圆筒部分直线铰组件、斜角部分直线铰组件、固定底盘、旋转底盘和驱动组件；圆筒部分遮光罩罩壁为圆筒形可伸展薄壁，圆筒部分直线铰组件固定在圆筒部分遮光罩罩壁的内侧作为支撑框架，通过圆筒部分直线铰组件的伸缩带动圆筒部分遮光罩罩壁的伸缩；斜角部分遮光罩罩壁为圆筒形可伸展薄壁且其中一端被斜削去部分薄壁，斜角部分直线铰组件固定在斜角部分遮光罩罩壁的内侧作为支撑框架，通过斜角部分直线铰组件的伸缩带动斜角部分遮光罩罩壁的伸缩；圆筒部分直线铰组件的一端固定连接于底座，圆筒部分直线铰组件的另一端固定连接在固定底盘上，斜角部分直线铰组件的一端固定连接旋转底盘，斜角部分直线铰组件的另一端与斜角部分遮光罩罩壁的被斜削去一端的端部；旋转底盘通过驱动组件安装在固定底盘上，在驱动组件的带动下旋转底盘相对于固定底盘转动。
所述的驱动组件包括滑轮组和电机驱动单元；所述的滑轮组包括轴承和滚轮，轴承通过其中心轴与固定底盘、旋转底盘装配在一起，滚轮安装在固定底盘的与旋转底盘相对的盘面上；所述的电机驱动单元包括电机、钢丝绳索以及张紧机构，电机通过张紧机构与钢丝绳索相连，钢丝绳索缠绕在轴承上，在电机的带动以及滚轮的辅助下，通过钢丝绳与旋转底盘间的静摩擦力来驱动旋转底盘旋转。
所述的圆筒部分遮光罩罩壁或者斜角部分遮光罩罩壁的材料为柔性薄膜。
所述的圆筒部分直线铰组件或者斜角部分直线铰组件包括铰杆、驱动索、滑轮、卡簧和销轴；铰杆采用连续的交叉布置方式，铰杆两端的连接节点采用卡簧与销轴的形式连接，铰杆中心的连接节点除采用卡簧与销轴的形式连接外还增设有滑轮，驱动索呈“Z”字型经滑轮布置在连续的铰杆上。
所述的圆筒部分直线铰组件与固定底盘之间，或者斜角部分直线铰组件与旋转底盘之间，采用销轴连接并用卡簧固定。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明通过采用包括铰杆、驱动索、滑轮、卡簧和销轴的直线铰组件对遮光罩进行了可展开设计，整个机构只有一个展开自由度，形式简单，展开遮光罩收纳比小，结构刚度大，形状易保持，解决了大口径空间遥感器的较长遮光罩带来的相机体积增大、重量增加的问题；
（2）遮光罩采用两段分离式的直线铰组件实现遮光罩分段可展开设计，包括遮光罩圆筒部分直线铰组件和斜角部分直线铰组件。这种设计可以通过电机分别控制遮光罩圆筒部分及斜角部分的展开与收缩，满足空间遥感器巡天查地任务对遮光罩形状的不同需求；
（3）本发明通过对遮光罩的斜角部分旋转设计，使其短边背离太阳，当阳光从斜前方入射到罩口时，光线能从短边直射出去，使遮光罩具备相对于太阳入射角度随时调整的功能，更加有效地解决了太阳引起的杂散光和热流量问题；
（4）本发明通过对遮光罩的斜角部分旋转设计，相对于整体旋转的遮光罩，机动性、灵活性更好，可靠性较高。
附图说明
图1为本发明遮光罩的立体图；
图2为本发明遮光罩的剖视图；
图3为本发明遮光罩的俯视图；
图4为本发明遮光罩的直线铰组件结构图；
图5为本发明遮光罩的直线铰组件驱动索布置图；
图6为本发明遮光罩的驱动组件俯视图；
图7为本发明遮光罩的驱动组件剖视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明遮光罩主要包括圆筒部分遮光罩罩壁1和斜角部分遮光罩罩壁2、底座3、圆筒部分直线铰组件4、斜角部分直线铰组件5、固定底盘6、旋转底盘7、滑轮组8和电机驱动单元9。
其中，圆筒部分直线铰组件4固定在圆筒部分遮光罩罩壁1的内侧作为支撑结构并带动圆筒部分遮光罩罩壁1伸缩；斜角部分直线铰组件5固定在斜角部分遮光罩罩壁2的内侧作为支撑结构并带动斜角部分遮光罩罩壁2伸缩；圆筒部分直线铰组件4一端固定在底座3上，圆筒部分直线铰组件4的另一端固定在固定底盘6上，斜角部分直线铰组件5的一端固定在旋转底盘7上，斜角部分直线铰组件5的另一端与斜角部分遮光罩罩壁2的被斜角端部固定；旋转底盘7通过电机驱动单元9安装在固定底盘6上，在电机驱动单元9的带动下旋转底盘7相对于固定底盘6转动。
本发明的遮光罩展开机构如图4、图5所示，采用直线铰方式展开，包括圆筒部分直线铰组件4和斜角部分直线铰组件5。四组圆筒部分直线铰组件4和四组斜角部分直线铰组件5分别构成圆筒部分遮光罩罩壁1和斜角部分遮光罩罩壁2的支撑框架。圆筒部分遮光罩罩壁1和斜角部分遮光罩罩壁2，分别与圆筒部分直线铰组件4和斜角部分直线铰组件5的外侧节点处固定，每组可展开机构包括铰杆17、驱动索18、滑轮19、卡簧10和销轴11。铰杆17节点采用销轴11连接，并用卡簧10进行固定。与在直线铰节点上增加滑轮19与驱动索18，利用电机15进行驱动，驱动索18呈“Z”字型布置，布置方式如图5中的实线连线所示。圆筒部分直线铰组件4或者斜角部分直线铰组件5带动圆筒部分遮光罩罩壁1或斜角部分遮光罩罩壁2轴向展开时，整个机构依靠电机15拉动驱动索18按伸展臂方式进行轴向展开。圆筒部分直线铰组件4和斜角部分直线铰组件5的终端节点采用销轴11的形式分别与固定底盘6和旋转底盘7连接，并用卡簧10固定。
本发明的遮光罩斜角部分旋转机构如图6、图7所示，包括固定底盘6、旋转底盘7、滑轮组8和电机驱动单元9四个部分。其中，滑轮组8共八组，每一组包括一个轴承12和上下两个滚轮13。旋转底盘7与斜角部分直线铰组件5连接，固定底盘6与圆筒部分直线铰组件4连接。轴承12通过中心轴14与装配在固定底盘6、旋转底盘7之间，上下滚轮13固定在固定底盘6上。电机驱动单元9包括电机15、张紧机构和钢丝绳16。电机15通过张紧机构与钢丝绳16相连。转动时，通过钢丝绳16与旋转底盘7间的静摩擦力来驱动旋转底盘7旋转。固定底盘6固定于圆筒部分直线铰组件4上，因此斜角部分遮光罩罩壁2就可以实现相对于圆筒部分遮光罩罩壁1的旋转运动。
鉴于遮光罩罩壁需要进行伸缩且质量越轻越好，则圆筒部分遮光罩罩壁1或者斜角部分遮光罩罩壁2的材料为柔性薄膜，例如聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜等。
本发明遮光罩在发射前处于收缩状态，在轨后，遮光罩采用直线铰方式沿着轴线方向展开，其中遮光罩的圆筒部分及斜角部分可根据具体需要分段展开，展开力矩由直线铰组件提供。遮光罩在轨展开后，斜角部分可通过对太阳的定位不断调整姿态，使短边背离太阳，对太阳光形成遮蔽，更加有效地解决太阳引起的杂散光和热流量问题。
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 (5)

1.一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，其特征在于包括：圆筒部分遮光罩罩壁（1）、斜角部分遮光罩罩壁（2）、底座（3）、圆筒部分直线铰组件（4）、斜角部分直线铰组件（5）、固定底盘（6）、旋转底盘（7）和驱动组件；圆筒部分遮光罩罩壁（1）为圆筒形可伸展薄壁，圆筒部分直线铰组件（4）固定在圆筒部分遮光罩罩壁（1）的内侧作为支撑框架，通过圆筒部分直线铰组件（4）的伸缩带动圆筒部分遮光罩罩壁（1）的伸缩；斜角部分遮光罩罩壁（2）为圆筒形可伸展薄壁且其中一端被斜削去部分薄壁，斜角部分直线铰组件（5）固定在斜角部分遮光罩罩壁（2）的内侧作为支撑框架，通过斜角部分直线铰组件（5）的伸缩带动斜角部分遮光罩罩壁（2）的伸缩；圆筒部分直线铰组件（4）的一端固定连接于底座（3），圆筒部分直线铰组件（4）的另一端固定连接在固定底盘（6）上，斜角部分直线铰组件（5）的一端固定连接旋转底盘（7），斜角部分直线铰组件（5）的另一端与斜角部分遮光罩罩壁（2）的被斜削去一端的端部；旋转底盘（7）通过驱动组件安装在固定底盘（6）上，在驱动组件的带动下旋转底盘（7）相对于固定底盘（6）转动。
2.根据权利要求1所述的一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，其特征在于：所述的驱动组件包括滑轮组（8）和电机驱动单元（9）；所述的滑轮组包括轴承（12）和滚轮（13），轴承（12）通过其中心轴（14）与固定底盘（6）、旋转底盘（7）装配在一起，滚轮（13）安装在固定底盘（6）的与旋转底盘（7）相对的盘面上；所述的电机驱动单元（9）包括电机（15）、钢丝绳索（16）以及张紧机构，电机（15）通过张紧机构与钢丝绳索（16）相连，钢丝绳索（16）缠绕在轴承（12）上，在电机（15）的带动以及滚轮（13）的辅助下，通过钢丝绳（16）与旋转底盘（7）间的静摩擦力来驱动旋转底盘（7）旋转。
3.根据权利要求1或2所述的一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，其特征在于：所述的圆筒部分遮光罩罩壁（1）或者斜角部分遮光罩罩壁（2）的材料为柔性薄膜。
4.根据权利要求1或2所述的一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，其特征在于：所述的圆筒部分直线铰组件（4）或者斜角部分直线铰组件（5）包括铰杆（17）、驱动索（18）、滑轮（19）、卡簧（10）和销轴（11）；铰杆（17）采用连续的交叉布置方式，铰杆（17）两端的连接节点采用卡簧（10）与销轴（11）的形式连接，铰杆（17）中心的连接节点除采用卡簧（10）与销轴（11）的形式连接外还增设有滑轮（19），驱动索（20）呈“Z”字型经滑轮（19）布置在连续的铰杆（17）上。
5.根据权利要求1或2所述的一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，其特征在于：所述的圆筒部分直线铰组件（4）与固定底盘（6）之间，或者斜角部分直线铰组件（5）与旋转底盘（7）之间，采用销轴（11）连接并用卡簧（10）固定。
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