CN115657246A - 一种可自动展开的遮光罩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动展开的遮光罩系统，目的是解决现有遮光罩只有一个方向的自由度，折叠后依旧占据很大空间的技术问题。其包括遮光罩组件和遮光罩固定装置，遮光罩组件包括遮光罩薄膜和N组可延展式遮光罩支架；N组所述遮光罩支架沿立方星平台周向布置，每组遮光罩支架包括两个延展支架，每个延展支架包括径向支撑杆和轴向支撑杆；径向支撑杆为伸缩杆，径向支撑杆的固定端铰接立方星平台内部的底面，伸缩端与轴向支撑杆铰接；轴向支撑杆为折叠杆；遮光罩薄膜为柔性筒状结构，套装在N组遮光罩支架的轴向支撑杆上；遮光罩支架收缩在立方星平台内部，展开后形成一个围绕立方星平台的遮光空间；遮光罩组件固定装置用于固定收缩状态的遮光罩支架。

Description

一种可自动展开的遮光罩系统

技术领域

本发明涉及一种空间望远镜遮光罩，具体涉及一种可自动展开的遮光罩系统。

背景技术

随着科技的进步，高分辨率卫星遥感图像逐渐被应用于天文、军事、农业、地质等领域，这些领域对卫星观测图像的分辨率都有着很高的要求。空间望远镜的成像质量，除受到其本身光机系统的设计、加工、装调外，也同时受到在轨道运行过程中空间外来杂散光的影响。遮光罩作为抑制空间杂散光的有效装置，影响空间望远镜成像质量的好坏。现有的遮光罩结构只有一个方向的自由度，折叠后依旧占据很大空间，大大增加了发射成本。

发明内容

本发明的目的是解决现有遮光罩结构只有一个方向的自由度，折叠后依旧占据很大空间的技术问题，提出一种可自动展开的遮光罩系统，可以沿轴向和径向两个方向展开和折叠，获得更大的折展比，减少发射成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下。

一种可自动展开的遮光罩系统，其特殊之处在于：包括遮光罩组件和遮光罩组件固定装置，遮光罩组件包括遮光罩薄膜和N组可延展式遮光罩支架，N≥4；

N组所述遮光罩支架沿立方星平台周向布置，每组遮光罩支架包括平行设置的两个延展支架，每个延展支架包括可沿径向展开的径向支撑杆和可沿轴向展开的轴向支撑杆；所述径向支撑杆为伸缩杆，径向支撑杆的固定端铰接在立方星平台内部的底面上，其伸缩端与轴向支撑杆铰接；所述轴向支撑杆为折叠杆；所述遮光罩薄膜为柔性筒状结构，套装在N组遮光罩支架的轴向支撑杆的外侧或内侧，且每个轴向支撑杆的两端分别连接在遮光罩薄膜的底端和顶端；

所述遮光罩支架在收缩状态时位于在立方星平台内部，遮光罩薄膜折叠设置在遮光罩支架上；所述遮光罩支架在展开状态时形成一个围绕立方星平台的遮光空间，遮光罩薄膜包覆在轴向支撑杆的外侧或内侧；

所述遮光罩组件固定装置用于将收缩状态的遮光罩支架固定。

进一步地，所述径向支撑杆包括安装底座、第一径向支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆以及伸展弹簧，所述安装底座设置于立方星平台内部的底面上；

安装底座上设置有旋转轴，第一径向支撑杆首端套装在旋转轴上，旋转轴还设置有扭簧，扭簧使得第一径向支撑杆平行于立方星平台内部的底面；第三支撑杆的末端与轴向支撑杆铰接；

所述第一径向支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆在展开状态依次连接；

所述第二径向支撑杆、第三径向支撑杆在收缩状态依次可滑动套装在第一径向支撑杆内，所述伸展弹簧一端固连于安装底座，另一端固连第三径向支撑杆的末端，伸展弹簧用于展开依次套装的第三径向支撑杆、第二径向支撑杆、第一径向支撑杆；

所述第二径向支撑杆与第一径向支撑杆之间、第二径向支撑杆与第三径向支撑杆之间分别设置有第一限位装置和第二限位装置，用于展开后的限位固定。

进一步地，所述第一限位装置和第二限位装置结构相同，均包括定位销和连接定位销的顶升弹簧；

所述第一定位装置中，顶升弹簧的一端固连在第二支撑杆的首端内壁上，所述第二支撑杆的首端对应定位销位置设置有径向的第一通孔，所述定位销径向探出第一通孔，所述第一径向支撑杆末端对应第一通孔设置有第一定位孔，定位销在展开状态位于第一定位孔内；

所述第二定位装置中，顶升弹簧的一端固连在第三支撑杆的首端内壁上，所述第三支撑杆的首端对应定位销位置设置有径向的第二通孔，所述定位销径向探出第二通孔，第二支撑杆的末端对应第二通孔设置有第二定位孔，定位销在展开状态位于第二定位孔内。

进一步地，所述轴向支撑杆在展开状态垂直于径向支撑杆，轴向支撑杆包括弹性铰链、第一轴向杆，以及依次连接的多组折叠单元；所述第一轴向杆的一端通过弹性铰链与第三径向支撑杆的末端铰接，第一轴向杆的另一端连接第一组折叠单元；

所述折叠单元包括依次连接的带状弹簧和第二轴向杆，第一组折叠单元的带状弹簧与第一轴向杆的另一端连接；最后一组折叠单元的第二轴向杆与遮光罩薄膜的顶端连接；第一轴向杆的一端通过弹性铰链与遮光罩薄膜的底端连接。

进一步地，所述遮光罩固定装置有多个，所述遮光罩固定装置为带有锁紧释放装置的环形带状装置，通过锁紧释放装置首尾连接；每组遮光罩支架的轴向支撑杆折叠后分别由遮光罩固定装置固定；径向支撑杆垂直于立方星平台内部的底面后，由遮光罩固定装置固定；相对两组遮光罩支架的轴向支撑杆由遮光罩固定装置固定；所述锁紧释放装置为利用热形变自动开锁的装置。

进一步地，所述遮光罩薄膜为多层结构，其从外向内依次设置为铝箔、硅橡胶、聚酰亚胺绸布、硅橡胶、黑色聚酰亚胺薄膜，多层结构的遮光罩薄膜能够更好地抑制空间杂散光，提高了空间望远镜的成像质量。

进一步地，所述弹性铰链包括弹性杆与弹性杆连接的连接件，弹性杆由两个带状弹簧扣合而成，弹性杆连接第一轴向杆，连接件连接第三径向支撑杆；所述连接件与遮光罩薄膜的底端连接。

进一步地，所述第一轴向杆和第一组折叠单元的第二轴向杆之间、相邻折叠单元的第二轴向杆之间均设置有导向细杆。

本发明相比现有技术具有的有益效果如下：

1、本发明提供的一种可自动展开的遮光罩系统，可以沿径向和轴向两个方向折叠和展开，获得更大的折展比，空间占用率低，减小了发射体积，相比于朝一个方向展开的遮光罩展开机构，相同发射体积下展开后的遮光面积更大。

2、本发明提供的一种可自动展开的遮光罩系统，遮光罩支架利用扭簧、伸展弹簧和带状弹簧被动展开，无需额外提供动力，遮光罩自动展开。

3、本发明提供的一种可自动展开的遮光罩系统，本遮光罩系统结构简单，整体质量较轻，节省了发射成本。

4、本发明提供的一种可自动展开的遮光罩系统，其中多层结构的遮光罩薄膜能够更好地抑制空间杂散光，提高了空间望远镜的成像质量。

附图说明

图1为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例未包覆遮光罩薄膜的展开状态示意图；

图2为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例包覆遮光罩薄膜的展开状态示意图；

图3为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例的遮光罩支架折叠状态示意图；

图4为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例折叠状态遮光罩固定装置结构示意图；

图5为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例中展开状态的支架结构示意图；

图6为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例中第一径向支撑杆的连接结构示意图；

图7为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例中限位装置的结构示意图；

图8为本发明一种可自动展开的遮光罩系统实施例中弹性铰链结构示意图；

附图标记说明：1-遮光罩组件，121-弹性铰链，1211-弹性杆，1212-连接件，122-第一轴向杆，123-带状弹簧，124-第二轴向杆，2-立方星平台，201-第一径向支撑杆，202-第二径向支撑杆，203-第三径向支撑杆，212-伸展弹簧，213-旋转轴，214-扭簧，215-定位销，216-顶升弹簧，3-遮光罩薄膜，4-遮光罩固定装置，5-锁紧释放装置。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一种可自动展开的遮光罩系统，如图1至6所示，包括遮光罩组件1和遮光罩固定装置4，遮光罩组件1包括遮光罩薄膜3和四组可延展式遮光罩支架，N组所述遮光罩支架沿立方星平台2周向布置，每组遮光罩支架包括平行设置的两个延展支架，每个延展支架包括可沿径向展开的径向支撑杆和可沿轴向展开的轴向支撑杆；所述径向支撑杆为伸缩杆，径向支撑杆的固定端用于铰接在立方星平台2内部的底面上，其伸缩端与轴向支撑杆铰接；所述轴向支撑杆为折叠杆；所述遮光罩薄膜3为柔性筒状结构，套装在N组遮光罩支架的轴向支撑杆的外侧，且每个轴向支撑杆的两端分别连接在遮光罩薄膜3的底端和顶端；所述遮光罩支架在收缩状态时位于在立方星平台2内部，遮光罩薄膜3折叠设置在遮光罩支架上；所述遮光罩支架在展开状态时形成一个围绕立方星平台2的遮光空间，遮光罩薄膜3包覆在轴向支撑杆的外侧；所述遮光罩固定装置4固定收缩状态的遮光罩支架。

所述径向支撑杆包括安装底座、第一径向支撑杆201、第二支撑杆202、第三支撑杆203以及伸展弹簧212，所述安装底座设置于立方星平台2内部的底面上；第一径向支撑杆201、第二支撑杆202、第三支撑杆203靠近立方星平台2底面的一端为首端，反之，为末端；

安装底座上设置有旋转轴213，第一径向支撑杆201首端套装在旋转轴213上，旋转轴213还设置有扭簧214，扭簧214使得第一径向支撑杆201平行于立方星平台2内部的底面；第三支撑杆203的末端与轴向支撑杆铰接；

所述第一径向支撑杆201、第二支撑杆202、第三支撑杆203在展开状态依次连接；

所述第二径向支撑杆202、第三径向支撑杆203在收缩状态依次可滑动套装在第一径向支撑杆201内，所述伸展弹簧212一端固连于安装底座，另一端固连第三径向支撑杆203的末端，伸展弹簧212用于展开依次套装的第三径向支撑杆203、第二径向支撑杆202、第一径向支撑杆201；

所述第二径向支撑杆202与第一径向支撑杆201之间、第二径向支撑杆202与第三径向支撑杆203之间分别设置有第一限位装置和第二限位装置，用于展开后的限位固定

所述第一限位装置和第二限位装置结构相同，均包括定位销(215)和连接定位销215的顶升弹簧216；所述第一定位装置中，顶升弹簧216的一端固连在第二支撑杆202的首端内壁上，所述第二支撑杆202的首端对应定位销215位置设置有径向的第一通孔，所述定位销215径向探出第一通孔，所述第一径向支撑杆201末端对应第一通孔设置有第一定位孔，定位销215在展开状态位于第一定位孔内；所述第二定位装置中，顶升弹簧216的一端固连在第三支撑杆203的首端内壁上，所述第三支撑杆203的首端对应定位销215位置设置有径向的第二通孔，所述定位销215径向探出第二通孔，第二支撑杆202的末端对应第二通孔设置有第二定位孔，定位销215在展开状态位于第二定位孔内。

所述轴向支撑杆在展开状态垂直于径向支撑杆，轴向支撑杆包括弹性铰链121、第一轴向杆122，以及依次连接的多组折叠单元；所述第一轴向杆122的一端通过弹性铰链121与第三径向支撑杆203的末端铰接，第一轴向杆122的另一端连接第一组折叠单元；

所述折叠单元包括依次连接的带状弹簧123和第二轴向杆124，第一组折叠单元的带状弹簧123与第一轴向杆122的另一端连接；最后一组折叠单元的第二轴向杆124与遮光罩薄膜3的顶端连接；第一轴向杆122的一端通过弹性铰链121与遮光罩薄膜3的底端连接。

所述遮光罩固定装置4有多个，所述遮光罩固定装置4为带有锁紧释放装置5的环形带状装置，通过锁紧释放装置5首尾连接；每组遮光罩支架的轴向支撑杆折叠后分别由遮光罩固定装置4固定；径向支撑杆垂直于立方星平台2内部的底面后，由遮光罩固定装置(4)固定；相对两组遮光罩支架的轴向支撑杆由遮光罩固定装置4固定；所述锁紧释放装置5为利用热形变自动开锁的装置。

如图7所示，所述限位装置包括定位销215和连接定位销215的顶升弹簧216，顶升弹簧216固连在径向支撑杆内，定位销215探出径向支撑杆，对应的径向支撑杆设置有定位孔，伸展弹簧212展开径向支撑杆时定位销215伸入定位孔，限制径向支撑杆继续展开。

如图8所示，所述弹性铰链121包括弹性杆1211和固连弹性杆1211的连接件1212，弹性杆1211由两个带状弹簧扣合而成，弹性杆1211连接第三径向支撑杆203，连接件1212连接第一轴向杆122。

为了应对太空环境的干扰，有效抑制空间杂散光，遮光罩薄膜3设计为多层结构，其从外向内依次设置为为铝箔、硅橡胶、聚酰亚胺绸布、硅橡胶、黑色聚酰亚胺薄膜。

工作过程：

立方星发射前，轴向支撑杆的多组折叠单元通过带状弹簧123折叠，然后利用遮光罩固定装置固定，将径向支撑杆套装入内，并使径向支撑杆垂直于立方星平台内部底面，利用遮光罩固定装置将四个径向支撑杆固定，四组轴向支撑杆抵接在立方星平台内。立方星到达太空后，在温度变化下，遮光罩固定装置的锁紧释放装置由于温度变化而打开，在扭簧214的作用下，第一径向支撑杆201探出立方星平台2，伸展弹簧212推动第三径向支撑杆203、第二径向支撑杆202向外延展，然后在限位装置的作用下进行固定。同时轴向支撑杆展开，首先弹性铰链121展开，此时轴向支撑杆垂直径向支撑杆，在带状弹簧123折叠时储存的应变能和导向细杆的作用下，第一轴向杆122和依次连接的多组折叠单元均进行伸展；遮光罩薄膜也随着遮光罩支架的延展而包覆在遮光罩支架上。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：包括遮光罩组件(1)和遮光罩固定装置(4)，遮光罩组件(1)包括遮光罩薄膜(3)和N组可延展式遮光罩支架，N≥4；

N组所述遮光罩支架沿立方星平台(2)周向布置，每组遮光罩支架包括平行设置的两个延展支架，每个延展支架包括可沿径向展开的径向支撑杆和可沿轴向展开的轴向支撑杆；所述径向支撑杆为伸缩杆，径向支撑杆的固定端铰接在立方星平台(2)内部的底面上，其伸缩端与轴向支撑杆铰接；所述轴向支撑杆为折叠杆；所述遮光罩薄膜(3)为柔性筒状结构，套装在N组遮光罩支架的轴向支撑杆的外侧或内侧，且每个轴向支撑杆的两端分别连接在遮光罩薄膜(3)的底端和顶端；

所述遮光罩支架在收缩状态时位于在立方星平台(2)内部，遮光罩薄膜(3)折叠设置在遮光罩支架上；所述遮光罩支架在展开状态时形成一个围绕立方星平台(2)的遮光空间，遮光罩薄膜(3)包覆在轴向支撑杆的外侧或内侧；

所述遮光罩固定装置(4)用于将收缩状态的遮光罩支架固定。

2.根据权利要求1所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述径向支撑杆包括安装底座、第一径向支撑杆(201)、第二支撑杆(202)、第三支撑杆(203)以及伸展弹簧(212)，所述安装底座设置于立方星平台(2)内部的底面上；

安装底座上设置有旋转轴(213)，第一径向支撑杆(201)首端套装在旋转轴(213)上，旋转轴(213)还设置有扭簧(214)，扭簧(214)使得第一径向支撑杆(201)平行于立方星平台(2)内部的底面；第三支撑杆(203)的末端与轴向支撑杆铰接；

所述第一径向支撑杆(201)、第二支撑杆(202)、第三支撑杆(203)在展开状态依次连接；

所述第二径向支撑杆(202)、第三径向支撑杆(203)在收缩状态依次可滑动套装在第一径向支撑杆(201)内，所述伸展弹簧(212)一端固连于安装底座，另一端固连第三径向支撑杆(203)的末端，伸展弹簧(212)用于展开依次套装的第三径向支撑杆(203)、第二径向支撑杆(202)、第一径向支撑杆(201)；

所述第二径向支撑杆(202)与第一径向支撑杆(201)之间、第二径向支撑杆(202)与第三径向支撑杆(203)之间分别设置有第一限位装置和第二限位装置，用于展开后的限位固定。

3.根据权利要求2所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述第一限位装置和第二限位装置结构相同，均包括定位销(215)和连接定位销(215)的顶升弹簧(216)；

所述第一定位装置中，顶升弹簧(216)的一端固连在第二支撑杆(202)的首端内壁上，所述第二支撑杆(202)的首端对应定位销(215)位置设置有径向的第一通孔，所述定位销(215)径向探出第一通孔，所述第一径向支撑杆(201)末端对应第一通孔设置有第一定位孔，定位销(215)在展开状态位于第一定位孔内；

所述第二定位装置中，顶升弹簧(216)的一端固连在第三支撑杆(203)的首端内壁上，所述第三支撑杆(203)的首端对应定位销(215)位置设置有径向的第二通孔，所述定位销(215)径向探出第二通孔，第二支撑杆(202)的末端对应第二通孔设置有第二定位孔，定位销(215)在展开状态位于第二定位孔内。

4.根据权利要求2或3所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述轴向支撑杆在展开状态垂直于径向支撑杆，轴向支撑杆包括弹性铰链(121)、第一轴向杆(122)，以及依次连接的多组折叠单元；所述第一轴向杆(122)的一端通过弹性铰链(121)与第三径向支撑杆(203)的末端铰接，第一轴向杆(122)的另一端连接第一组折叠单元；

所述折叠单元包括依次连接的带状弹簧(123)和第二轴向杆(124)，第一组折叠单元的带状弹簧(123)与第一轴向杆(122)的另一端连接；最后一组折叠单元的第二轴向杆(124)与遮光罩薄膜(3)的顶端连接；第一轴向杆(122)的一端通过弹性铰链(121)与遮光罩薄膜(3)的底端连接。

5.根据权利要求4所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述遮光罩固定装置(4)有多个，所述遮光罩固定装置(4)为带有锁紧释放装置(5)的环形带状装置，通过锁紧释放装置(5)首尾连接；每组遮光罩支架的轴向支撑杆折叠后分别由遮光罩固定装置(4)固定；径向支撑杆垂直于立方星平台(2)内部的底面后，由遮光罩固定装置(4)固定；相对两组遮光罩支架的轴向支撑杆由遮光罩固定装置(4)固定；所述锁紧释放装置(5)为利用热形变自动开锁的装置。

6.根据权利要求5所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述遮光罩薄膜(3)为多层结构，其从外向内依次设置为铝箔、硅橡胶、聚酰亚胺绸布、硅橡胶、黑色聚酰亚胺薄膜。

7.根据权利要求6所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述弹性铰链(121)包括弹性杆(1211)与弹性杆(1211)连接的连接件(1212)，弹性杆(1211)由两个带状弹簧扣合而成，弹性杆(1211)连接第一轴向杆(122)，连接件(1212)连接第三径向支撑杆(203)；

所述连接件(1212)与遮光罩薄膜(3)的底端连接。

8.根据权利要求7所述的一种可自动展开的遮光罩系统，其特征在于：

所述第一轴向杆(122)和第一组折叠单元的第二轴向杆(124)之间、相邻折叠单元的第二轴向杆(124)之间均设置有导向细杆。

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