CN115465474B - 一种适用于空间仪器的遮阳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于空间仪器的遮阳装置，包括支撑单元和遮阳单元，其中，支撑单元包括收纳盒、中心转子和伸展臂，遮阳单元包括固定转子和遮阳薄膜，遮阳装置展开时，中心转子带动伸展臂转动，使得缠绕于中心转子上的伸展臂部分展开，由收纳盒内伸出的伸展臂部分伸长，中心转子转动的同时，带动固定转子转动，缠绕于固定转子上的遮阳薄膜展开，随着伸展臂的伸长，遮阳薄膜被撑开，遮阳装置顺利展开，为空间仪器的光机机构遮阳。在收拢状态时，伸展臂收缩于收纳盒中，遮阳薄膜缠绕于固定转子上，避免影响空间仪器发射，在需要展开时，中心转子和固定转子同时转动，带动伸展臂和遮阳薄膜展开，提高了遮阳装置的工作可靠性。

Description

一种适用于空间仪器的遮阳装置

技术领域

本发明涉及光机结构及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种适用于空间仪器的遮阳装置。

背景技术

杂散光是影响光电设备性能指标和成像质量的重要因素之一，空间星载仪器会受到太阳光照和热辐射较大影响。杂散光对光学系统的危害很大，主要表现在降低探测器像面的信噪比，使目标成像不清晰，有时甚至会使噪声信号完全湮没被探测的目标信号，影响整个系统的探测距离和分辨能力。空间大型光机结构(如航天器等)长期受到太阳及行星的热辐射和空间低温热沉作用，温度场变化非常剧烈，阳照区和阴影区的表面温度波动可达±200℃，温度环境极其恶劣。因此，空间探测器需要稳定的低温工作区，过高的温度和频繁的温度变化会极大影响探测器的探测精度和使用寿命。

遮阳结构包括遮光罩、遮阳板等，广泛应用于杂光控制和热控制结构。而随着遥感相机成像分辨率的提高，光学系统的设计越来越复杂，从而使得遮阳机构的尺寸也越来越大，受制于运载火箭整流罩的空间，对遮阳罩的需求也越来越高，遮阳罩结构需要在发射阶段折叠收拢在整流罩内，入轨之后根据地面指令自动展开，从而满足运载火箭发射空间包络，节省发射成本。

因此，为了满足空间光学系统的杂光控制和热控制要求，同时满足火箭整流罩包络尺寸的结构限制，研究可展开且收纳比大、展开可靠性高的空间光学系统外遮阳结构十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于空间仪器的遮阳装置，以解决上述现有技术存在的问题，在满足搭载设备收纳要求的前提下，提高遮阳装置的工作可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种适用于空间仪器的遮阳装置，包括：

支撑单元，所述支撑单元包括收纳盒、中心转子和伸展臂，所述中心转子可转动地设置于所述收纳盒内，所述伸展臂的一端与所述中心转子相连且能够缠绕于所述中心转子上，所述伸展臂的另一端伸出所述收纳盒外；

遮阳单元，所述遮阳单元包括固定转子和遮阳薄膜，所述固定转子穿过所述收纳盒与所述中心转子相连，所述遮阳薄膜与所述固定转子相连，且所述遮阳薄膜与所述伸展臂伸出所述收纳盒外的一端相连，所述遮阳薄膜为柔性材质。

优选地，所述中心转子与所述收纳盒之间设置弹性件，所述弹性件处于自由状态时，所述伸展臂伸出所述收纳盒外的长度最长。

优选地，所述伸展臂的数量为多个，多个所述伸展臂绕所述中心转子的轴线周向均布。

优选地，所述收纳盒具有允许所述伸展臂穿过的伸展孔，所述伸展孔与所述伸展臂一一对应。

优选地，所述收纳盒内还设置有展开辅助杆，所述展开辅助杆设置于所述中心转子与所述伸展孔之间，所述展开辅助杆包括内轴和外杆，所述内轴与所述收纳盒相连，所述外杆可转动地套装于所述内轴的外部，所述伸展臂能够与所述外杆相抵，所述外杆的转动轴线平行于所述中心转子的转动轴线，所述展开辅助杆与所述伸展臂一一对应。

优选地，所述伸展臂伸出所述收纳盒的一端连接有限位块，所述限位块于所述收纳盒上的投影面积较所述伸展孔的截面积大。

优选地，所述遮阳薄膜具有应力卸载环，所述伸展臂利用所述应力卸载环与所述遮阳薄膜相连。

优选地，所述伸展臂连接有锁钩，所述锁钩与所述应力卸载环相连。

优选地，所述固定转子远离所述收纳盒的一端连接有限位板，所述固定转子的径向截面积小于所述限位板与所述固定转子的连接面的面积。

优选地，所述收纳盒与所述伸展臂之间设置有定位元件，所述定位元件能够固定所述收纳盒与所述伸展臂之间的相对位置。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，包括支撑单元和遮阳单元，其中，支撑单元包括收纳盒、中心转子和伸展臂，中心转子可转动地设置于收纳盒内，伸展臂的一端与中心转子相连且能够缠绕于中心转子上，伸展臂的另一端伸出收纳盒外；遮阳单元包括固定转子和遮阳薄膜，固定转子穿过收纳盒与中心转子相连，遮阳薄膜与固定转子相连，且遮阳薄膜与伸展臂伸出收纳盒外的一端相连，遮阳薄膜为柔性材质。

本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，在装置搭载的空间仪器发射阶段，本发明的遮阳装置处于收拢状态，当空间仪器到达运行轨道后，遮阳装置展开时，中心转子带动伸展臂转动，使得缠绕于中心转子上的伸展臂部分展开，由收纳盒内伸出的伸展臂部分伸长，中心转子转动的同时，带动固定转子转动，缠绕于固定转子上的遮阳薄膜展开，随着伸展臂的伸长，遮阳薄膜被撑开，遮阳装置顺利展开，为空间仪器的光机机构遮阳。本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，在收拢状态时，伸展臂收缩于收纳盒中，遮阳薄膜缠绕于固定转子上，避免影响空间仪器发射，在需要展开时，中心转子和固定转子同时转动，带动伸展臂和遮阳薄膜展开，进行遮阳工作，在满足搭载设备收纳要求的前提下，提高了遮阳装置的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的结构示意图；

图2为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构轴测示意图；

图3为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构俯视示意图；

图4为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构的放大示意图；

图5为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的辅助伸展杆的结构示意图；

图6为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的主视示意图。

其中，1为收纳盒，2为中心转子，3为伸展臂，4为固定转子，5为遮阳薄膜，6为伸展孔，7为展开辅助杆，701为内轴，702为外杆，8为限位块，9为应力卸载环，10为锁钩，11为限位板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适用于空间仪器的遮阳装置，以解决上述现有技术存在的问题，在满足搭载设备收纳要求的前提下，提高遮阳装置的工作可靠性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-图6，其中，图1为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的结构示意图，图2为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构轴测示意图，图3为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构俯视示意图，图4为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的部分结构的放大示意图，图5为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的辅助伸展杆的结构示意图，图6为本发明的适用于空间仪器的遮阳装置的主视示意图。

本发明提供一种适用于空间仪器的遮阳装置，适用于空间仪器的遮阳装置，包括支撑单元和遮阳单元，其中，支撑单元包括收纳盒1、中心转子2和伸展臂3，中心转子2可转动地设置于收纳盒1内，伸展臂3的一端与中心转子2相连且能够缠绕于中心转子2上，伸展臂3的另一端伸出收纳盒1外；遮阳单元包括固定转子4和遮阳薄膜5，固定转子4穿过收纳盒1与中心转子2相连，遮阳薄膜5与固定转子4相连，且遮阳薄膜5与伸展臂3伸出收纳盒1外的一端相连，遮阳薄膜5为柔性材质。

本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，在装置搭载的空间仪器发射阶段，本发明的遮阳装置处于收拢状态，当空间仪器到达运行轨道后，遮阳装置展开时，中心转子2带动伸展臂3转动，使得缠绕于中心转子2上的伸展臂3部分展开，由收纳盒1内伸出的伸展臂3部分伸长，中心转子2转动的同时，带动固定转子4转动，缠绕于固定转子4上的遮阳薄膜5展开，随着伸展臂3的伸长，遮阳薄膜5被撑开，遮阳装置顺利展开，为空间仪器的光机机构遮阳。本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，在收拢状态时，伸展臂3收缩于收纳盒1中，遮阳薄膜5缠绕于固定转子4上，避免影响空间仪器发射，在需要展开时，中心转子2和固定转子4同时转动，带动伸展臂3和遮阳薄膜5展开，进行遮阳工作，提高了遮阳装置的工作可靠性。此处需要解释说明的是，在装置收拢状态下，伸展臂3能够弯曲并缠绕于中心转子2上，在伸展状态，伸展臂3由收纳盒1伸出后能够恢复形变并保持平直状态，选择一定刚度的材质制备伸展臂3，例如类似钢卷尺尺带的钢材质等，合理选择伸展臂3的材质是本领域技术人员的惯用技术手段，此处不再赘述。除此之外，伸展臂3可采用轻质材质制成，例如碳纤维材料等，以实现装置轻量化的目的，提高遮阳装置的适应性。

在本具体实施方式中，中心转子2与收纳盒1之间设置弹性件，弹性件可选择平面涡卷弹簧，弹性件处于自由状态时，伸展臂3伸出收纳盒1外的长度最长，压缩弹性件，使得伸展臂3最大程度地“缩回”收纳盒1中时，支撑单元和遮阳单元均处于收拢状态，当撤去对弹性件施加的作用力后，中心转子2带动伸展臂3展开，同时利用固定转子4带动遮阳薄膜5展开，支撑单元和遮阳单元实现同时展开。此处需要说明的是，装置处于收拢状态时，对弹性件施加的作用力可由空间仪器实现，当空间仪器运行至指定轨道时，发出指令，撤去对弹性件施加的作用力，本发明的装置实现无动力自展开，避免了因驱动失效而导致展开失败的问题，保证了装置工作可靠性。在本发明的其他具体实施方式中，还可以采用其他触发机构作为带动中心转子2运动的驱动机构，可根据实际工况设置选择，提高了装置的灵活适应性。

其中，伸展臂3的数量可以为多个，增强支撑作用，以使展开后的遮阳薄膜5更加舒展，保证装置遮阳效果，多个伸展臂3绕中心转子2的轴线周向均布，提高伸展臂3的受力均匀性，在本具体实施方式中，伸展臂3的数量为四个，收纳盒1为柱状结构，装置结构对称，提高了装置的结构强度。

具体地，收纳盒1具有允许伸展臂3穿过的伸展孔6，便于伸展臂3由收纳盒1内伸出，伸展孔6还能够起到为伸展臂3导向的作用，伸展孔6与伸展臂3一一对应。在实际应用中，收纳盒1为分体式结构，方便拆装以及其他零部件的安装维护。

为了进一步提高伸展臂3的展开可靠性，收纳盒1内还设置有展开辅助杆7，展开辅助杆7设置于中心转子2与伸展孔6之间，展开辅助杆7包括内轴701和外杆702，内轴701与收纳盒1相连，外杆702可转动地套装于内轴701的外部，伸展臂3能够与外杆702相抵，外杆702的转动轴线平行于中心转子2的转动轴线，展开辅助杆7与伸展臂3一一对应。在伸展臂3伸展和收缩的过程中，伸展臂3与收纳盒1以及中心转子2之间存在摩擦力，设置展开辅助杆7，伸展臂3相对于收纳盒1运动过程中，伸展臂3与外杆702相抵，外杆702相对于内轴701转动，从而减小伸展臂3与中心转子2以及收纳盒1之间的摩擦力，使得伸展臂3展开更加顺畅，另外，辅助伸展杆7还能够起到为伸展臂3辅助导向的作用。

更具体地，伸展臂3伸出收纳盒1的一端连接有限位块8，限位块8于收纳盒1上的投影面积较伸展孔6的截面积大，限位块8能够避免伸展臂3伸出的一端由伸展孔6“缩回”收纳盒1内，为伸展臂3收缩提供限位作用，提高伸展臂3的可靠性。

与此同时，遮阳薄膜5具有应力卸载环9，伸展臂3利用应力卸载环9与遮阳薄膜5相连，应力卸载环9能够卸除遮阳薄膜5固定而产生的集中应力。

在本具体实施方式中，伸展臂3连接有锁钩10，锁钩10与应力卸载环9相连，实际应用中，锁钩10可与限位块8相连，结构简单，操作便捷，锁钩10以及应力卸载环9均与伸展臂3一一对应。

进一步地，固定转子4远离收纳盒1的一端连接有限位板11，固定转子4的径向截面积小于限位板11与固定转子4的连接面的面积，限位板11的面积较大，在装置处于收缩状态时，使得遮阳薄膜5能够卷绕在固定转子4上，在空间仪器的发射过程中，避免遮阳薄膜5因振动而由固定转子4上滑脱导致错位，保证遮阳装置的正常工作。

还需要说明的是，收纳盒1与伸展臂3之间设置有定位元件，定位元件能够固定收纳盒1与伸展臂3之间的相对位置，在伸展臂3伸展过程中，定位元件能够固定伸展臂3与收纳盒1的相对位置，从而通过调整伸展臂3的伸展程度，改变遮阳薄膜5的展开程度，使得装置能够适应各种规格的空间仪器，提高装置的灵活适应性，且装置收拢状态时体积不变，提高了装置的收纳比。

在空间仪器发射时，本发明的适用于空间仪器的遮阳装置，处于收拢状态，当空间仪器到达运行轨道后，撤去对弹性件的作用力，在弹性件恢复形变的作用力下，伸展臂3由收纳盒1中伸出，中心转子2带动固定转子4转动，使得遮阳薄膜5展开，随着伸展臂3的伸展，若干个伸展臂3撑开遮阳薄膜5，支撑单元为遮阳单元提供支撑，遮阳装置展开，为空间仪器光机结构提供保护。本发明的遮阳装置，在遮阳薄膜5上设置应力卸载环9，避免了因应力集中导致的遮阳薄膜5破损的问题，提高了装置的工作可靠性。另外，本发明还设置了定位元件，以调节伸展臂3的伸展程度，改变遮阳薄膜5的展开状态，使得本发明的遮阳装置能够适应各种规格的空间仪器，提高装置的灵活适应性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于，包括：

支撑单元，所述支撑单元包括收纳盒、中心转子和伸展臂，所述中心转子可转动地设置于所述收纳盒内，所述伸展臂的一端与所述中心转子相连且能够缠绕于所述中心转子上，所述伸展臂的另一端伸出所述收纳盒外；所述中心转子与所述收纳盒之间设置弹性件，所述弹性件处于自由状态时，所述伸展臂伸出所述收纳盒外的长度最长；所述收纳盒内还设置有展开辅助杆，所述展开辅助杆设置于所述中心转子与伸展孔之间，所述展开辅助杆包括内轴和外杆，所述内轴与所述收纳盒相连，所述外杆可转动地套装于所述内轴的外部，所述伸展臂能够与所述外杆相抵，所述外杆的转动轴线平行于所述中心转子的转动轴线，所述展开辅助杆与所述伸展臂一一对应；

遮阳单元，所述遮阳单元包括固定转子和遮阳薄膜，所述固定转子穿过所述收纳盒与所述中心转子相连，所述遮阳薄膜与所述固定转子相连，且所述遮阳薄膜与所述伸展臂伸出所述收纳盒外的一端相连，所述遮阳薄膜为柔性材质；所述固定转子远离所述收纳盒的一端连接有限位板，所述固定转子的径向截面积小于所述限位板与所述固定转子的连接面的面积，在所述适用于空间仪器的遮阳装置处于收缩状态时，所述遮阳薄膜能够卷绕在所述固定转子上。

2.根据权利要求1所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述伸展臂的数量为多个，多个所述伸展臂绕所述中心转子的轴线周向均布。

3.根据权利要求1所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述收纳盒具有允许所述伸展臂穿过的伸展孔，所述伸展孔与所述伸展臂一一对应。

4.根据权利要求3所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述伸展臂伸出所述收纳盒的一端连接有限位块，所述限位块于所述收纳盒上的投影面积较所述伸展孔的截面积大。

5.根据权利要求1所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述遮阳薄膜具有应力卸载环，所述伸展臂利用所述应力卸载环与所述遮阳薄膜相连。

6.根据权利要求5所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述伸展臂连接有锁钩，所述锁钩与所述应力卸载环相连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的适用于空间仪器的遮阳装置，其特征在于：所述收纳盒与所述伸展臂之间设置有定位元件，所述定位元件能够固定所述收纳盒与所述伸展臂之间的相对位置。