CN113848621A - 一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，主要由挡光环、蒙皮薄膜、安装支座、轴向驱动机构、锁紧释放组件等组成，该遮光罩可实现轴向折叠，在轨时锁紧释放组件工作后解除约束，由轴向驱动机构牵引遮光罩自动展开。锁紧释放组件由安装板、切割器、定位销轴和锁紧绳组成，通过切割器通电熔断解锁绳，解除轴向约束。轴向驱动机构由若干片弹簧组成。多片挡光环和片弹簧构成遮光罩的空间支撑结构，蒙皮薄膜和挡光环围成遮光罩的内腔。本发明具有无源驱动、电解锁、折叠率高、重量轻、结构稳定性强等特点，能够为空间光学系统提供良好的遮光作用。

Description

一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩

技术领域

本发明涉及一种应用于空间光学系统的可展开遮光罩，具体的来说是一种通过片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，具有无源驱动、电解锁、折叠率高、重量轻、结构稳定性强等特点，可实现对空间光学系统的遮光作用。

背景技术

空间中杂散光是影响空间光学系统成像质量与精度的重要因素。在通光口径处安装遮光罩是抑制杂散光对光学系统影响的有效办法。目前使用的遮光罩大多数是尺寸较大、不可压缩且结构稳定性差，导致了此类遮光罩占用空间较大，受到运载的包络限制以及空间复杂环境的影响，因此此类遮光罩的可靠性会受到限制。因此，设计无源驱动、电解锁、折叠率高、重量轻、结构稳定性强的遮光罩成为保证空间光学系统高效工作的关键技术，有助于空间光学系统的发展。

发明内容

本发明的目的在于设计一种应用于空间光学系统的可展开遮光罩机构，通过片弹簧组成的驱动机构驱动遮光罩展开，具有无源驱动、电解锁、折叠率高，重量轻、结构稳定性强等特点，可实现对空间光学系统的遮光作用。

本发明的技术方案是：

一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，包括挡光环、蒙皮薄膜、安装支座、轴向驱动机构、锁紧释放组件等，该遮光罩可实现轴向折叠，在轨时锁紧释放组件工作后解除约束，由轴向驱动机构牵引遮光罩自动展开。

所述的遮光罩中包含若干挡光环，挡光环表面喷涂有高吸收率黑漆(太阳辐射吸收系数高于0.99)。蒙皮薄膜为含碳聚酰亚胺薄膜。每片挡光环上下两侧有一定高度形成圆环侧壁，将蒙皮薄膜粘结在相邻两片挡光环的侧壁上，蒙皮薄膜和挡光环形成了封闭的圆柱状内腔。

上述技术方案中，进一步地，所述的轴向驱动机构由若干轴对称布置的片弹簧组成，用于驱动遮光罩轴向运动。每根片弹簧通过螺栓固定在安装支座上，安装支座通过螺栓固定在各片挡光环上。相邻两片挡光环的片弹簧弯曲折叠，挡光环的间距变小，遮光罩被轴向折叠。解除约束后，片弹簧的弹性应变能被释放，遮光罩自动展开。同时多片挡光环和轴向驱动结构组成遮光罩的空间支撑结构，提供工作状态的结构刚度。

进一步地，所述的锁紧释放组件由安装板、切割器、定位销轴和锁紧绳组成。所述安装板包括分别位于最上端和最下端的挡光环上的上安装板和下安装板，上安装板和下安装板上分别布置有穿绳孔，锁紧绳穿过穿绳孔。一组切割器固定在下安装板上。在锁紧绳中导入预应力，通过上下安装板将遮光罩固定在压缩状态。切割器通电后，加热切断锁紧绳，遮光罩自动展开。

更进一步地，所述的锁紧绳的缠绕方法为：锁紧绳的一端固定在一侧的下安装板穿绳孔上，穿过同一侧的上安装板穿绳孔；接着穿过另一侧的上安装板穿绳孔，然后压紧在切割器上，最后锁紧绳另一端固定在同一侧的下安装板穿绳孔上。

进一步地，所述的定位销轴主体结构为直径2.5mm的圆柱状不锈钢杆，布置在各片挡光环的安装支座之间。定位销轴一端有外螺纹M2，拧入上一片挡光环上的安装支座M2螺纹孔中。定位销轴另一端为直径1mm、长度3mm的光面圆柱。当遮光罩折叠时，锁紧绳将各片挡光环压紧，而定位销轴的光面圆柱插入下一片挡光环上的安装支座M2螺纹孔中，定位销轴在各片挡光环之间顶紧，提高遮光罩的三向结构刚度。

附图说明

图1为本发明一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩的展开结构示意图；

图2为本发明一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩的压缩结构示意图；

图3为本发明一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩的挡光环示意图；

图4为本发明一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩的锁紧释放组件安装板示意图；

其中：1上安装板，2定位销轴，3片弹簧，4切割器，5下安装板，6安装支座，7挡光环，8蒙皮薄膜，9锁紧绳，10圆环侧壁，11下安装板穿绳孔，12上安装板穿绳孔

具体实施方式

以下结合附图对本发明的方案作进一步详细说明。

如图1至图4所示为本发明的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，包括挡光环7、蒙皮薄膜8、安装支座6、轴向驱动机构、锁紧释放组件等。轴向驱动机构由4片对称布置的片弹簧3组成。锁紧释放组件由上安装板1和下安装板5、切割器4、定位销轴2和锁紧绳9组成。

两个上安装板1和两个下安装板5分别位于最上端和最下端的挡光环7上，上安装板1和下安装板5上分别布置有上安装板穿绳孔12和下安装板穿绳孔11，所述锁紧绳9依次穿过穿绳孔，拉紧锁紧绳9即可实现遮光罩的轴向折叠，通过上下安装板将遮光罩固定在压缩状态；所述切割器4固定于下安装板5上；所述的切割器4正对着锁紧绳9，切割器4通电可加热切断锁紧绳；所述的定位销轴2用于限制遮光罩的压缩程度。

遮光罩中包含8片挡光环7，其中挡光环表面喷涂有高吸收率黑漆(太阳辐射吸收系数高于0.99)。蒙皮薄膜8为含碳聚酰亚胺薄膜。每片挡光环上下两侧有一定高度形成圆环侧壁10，将蒙皮薄膜粘结在相邻两片挡光环的圆环侧壁10上，蒙皮薄膜和挡光环就形成了封闭的圆柱状内腔。

片弹簧3的材料采用碳钢材料，截面为圆弧形，四片片弹簧通过螺栓固定在挡光环环向，以90°的角度布置在安装支座6上。遮光罩收缩时，相邻两片挡光环7的片弹簧3以Z字型折叠法压缩，同时将定位销轴2的光面圆柱插入下一片挡光环7上的安装支座6的M2螺纹孔中，最后通过锁紧绳9将各片挡光环7压紧，遮光罩的压缩结构示意图如图2所示。压缩状态的片弹簧3会存储弹性应变能。

切割器4主要由电热管、导线、支座等构成，通过螺栓将其固定在锁紧释放组件的下安装板5右侧(下安装板为L型)，切割器4采用热刀形式可以实现低冲击解锁。锁紧绳9的缠绕方式为锁紧绳9的一端固定在左侧的下安装板穿绳孔11上，穿过左侧的上安装板穿绳孔12，接着穿过右侧的上安装板穿绳孔12，然后压紧在右侧的切割器4上，最后锁紧绳9另一端固定在右侧的下安装板穿绳孔11上，即将遮光罩固定在压缩状态。当对切割器4进行通电加热时，高温会割断锁紧绳9，锁紧释放组件的上下安装板分离，压缩状态的片弹簧3将会把其存储的弹性应变能释放，为遮光罩展开提供充足的驱动力，从而使压缩状态的遮光罩顺利展开成工作状态，遮光罩的展开结构示意图，如图1所示。遮光罩完全展开后，挡光环7和轴向驱动机构组成了遮光罩的空间支撑结构，提供工作状态的结构刚度。由于挡光环7表面喷涂有高吸收率黑漆(太阳辐射吸收系数高于0.99)，蒙皮薄膜为含碳聚酰亚胺薄膜，遮光罩完全展开后，可以有效的阻止杂光进入光学系统，保证了空间光学系统的成像质量与精度。

Claims (7)

1.一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，包括若干片自上而下依次设置的挡光环，相邻的挡光环之间设有蒙皮薄膜，蒙皮薄膜和挡光环形成圆柱状内腔；所述遮光罩还配有用于实现遮光罩的轴向折叠的锁紧释放组件和用于牵引遮光罩自动展开的轴向驱动机构；所述的锁紧释放组件可限制遮光罩的轴向折叠程度，并能够将其维持在折叠状态；所述的轴向驱动机构采用片弹簧实现，解除约束后片弹簧的弹性势能被释放，可以为遮光罩的自动展开提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，蒙皮薄膜的上下两端粘结在两个相邻的挡光环的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，所述的挡光环表面喷涂有高吸收率黑漆，所述的高吸收率黑漆的太阳辐射吸收系数高于0.99；所述蒙皮薄膜采用含碳聚酰亚胺薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，所述的锁紧释放组件包括安装板、切割器、定位销轴和锁紧绳；所述安装板包括分别位于最上端和最下端的挡光环上的上安装板和下安装板，上安装板和下安装板上分别布置有穿绳孔；所述切割器固定于下安装板上；所述的锁紧绳依次穿过穿绳孔，锁紧绳中导入预应力，通过上下安装板将遮光罩固定在压缩状态；所述的切割器正对着锁紧绳，切割器通电可加热切断锁紧绳；所述的定位销轴用于限制遮光罩的压缩程度。

5.根据权利要求4所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，所述定位销轴的一端为直径较大的圆柱状不锈钢杆，其另一端为直径较小的光面圆柱；圆柱状不锈钢杆所在的端部设有外螺纹，定位销轴通过螺纹连接布置于安装支座上，所述安装支座设于挡光环上；所述安装支座上设有螺纹孔，所述定位销轴的光面圆柱在遮光罩折叠时插入下方挡光环上安装支座的螺纹孔中。

6.根据权利要求4所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，所述的锁紧绳的使用方法为：所述锁紧绳的一端固定在一侧的下安装板穿绳孔上，穿过同一侧的上安装板穿绳孔；接着穿过右侧的上安装板穿绳孔，然后压紧在切割器上，最后锁紧绳另一端固定在同一侧的下安装板穿绳孔上。

7.根据权利要求1所述的一种片弹簧驱动的多挡光环薄膜展开式遮光罩，其特征在于，所述的轴向驱动机构由若干轴对称布置的片弹簧组成；每根片弹簧通过螺栓与安装支座固定连接，安装支座设于挡光环上；相邻两片挡光环的片弹簧弯曲折叠，挡光环的间距变小，遮光罩被轴向折叠。

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