CN115980962A - 一种聚光结构、装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚光结构、装置以及系统，聚光结构包括基座、主镜组件以及调节组件组，聚光装置包括聚光结构、次镜组件以及摆镜组件，聚光系统，包括聚光装置以及卫星平台(即卫星本体)，通过在第一镜片的背部设置第一调节组件、第二镜片的背部设置第二调节组件，将第一镜片与第二镜片预先在基座上安装固定并沿两个方向收纳在基座四周，使得整个聚光结构满足火箭发射空间需求，在发射到指定位置后，利用第一调节组件与第二调节组件分别将第一镜片与第二镜片从两个方向旋转至第一标定位置与第二标定位置，第一镜片与第二镜片拼合形成主镜镜片，对光束进行收集并反射，因此无需对子镜镜片进行再次的加工与装调，从而确保太阳能的收集效率。

Description

一种聚光结构、装置以及系统

技术领域

本申请涉及航空光学领域，具体涉及一种聚光结构、装置以及系统。

背景技术

由于太空中不受大气环境的影响，太阳光平均能量可达到1367W/m2，空间太阳能有潜力获得比地面太阳能更高的能量效率，随着空间技术的发展及人类对新能源的需求，目前空间太阳能已经得到了实际的应用，绝大多数的航天器通过太阳能帆板收集太阳能作为动力源；另一方面空间大规模发电在物理原理和实现技术上是可行的，利用超大口径聚光结构会聚太阳光并控制光束，照射至能量收集平台，再以波的形式传输至地球，转换为所需能量。

目前运载发射条件下，太阳光会聚单元的大口径反射镜的尺寸包络增加了加工制造及发射难度。在现有技术中，由于子镜分别进行加工和装调，且发射时受环境温度和运载火箭的振动的影响，子镜镜片组装后会影响光线质量，从而降低太阳能的收集效率。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种聚光结构、装置以及系统，解决了分别装调镜片出现位置误差影响光线质量，降低太阳能的收集效率的问题。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种聚光结构，聚光结构包括基座、主镜组件以及调节组件组，基座的中心处设置有第一通光孔；主镜组件包括主镜镜片，主镜镜片阵列分布在第一通光孔的周向上，主镜镜片包括多个第一镜片与多个第二镜片，第一镜片与第二镜片间隔设置；调节组件组包括第一调节组件组以及第二调节组件组，第一调节组件组包括多个第一调节组件，第一调节组件的数量与第一镜片的数量对应，第一调节组件包括第一驱动单元以及第一底板，第一底板与基座铰接，第一驱动单元设置在基座上，第一驱动单元的输出端与第一底板传动连接，第一镜片设置在第一底板上，第一驱动单元驱动第一底板带动第一镜片沿第一方向转动，以使第一镜片达到第一标定位置；

第二调节组件组包括多个第二调节组件，第二调节组件的数量与第二镜片的数量对应，第二调节组件包括第二驱动单元以及第二底板，第二底板与基座铰接，第二驱动单元设置在基座上，第二驱动单元的输出端与第二底板传动连接，第二镜片设置在第二底板上，第二驱动单元驱动第二底板带动第二镜片沿第二方向转动，以使第二镜片达到第二标定位置。

在一些实施例中，第一调节组件还包括第一连杆组，第一连杆组包括第一连杆以及第二连杆，第一连杆的一端与第一驱动单元的输出端铰接；第二连杆的一端与第一连杆的另一端铰接，第二连杆的另一端与第一底板铰接；第二调节组件还包括第二连杆组，第二连杆组包括第三连杆以及第四连杆，第三连杆的一端与第二驱动单元的输出端铰接；第四连杆的一端与第三连杆的另一端铰接，第四连杆的另一端与第二底板铰接。

在一些实施例中，第一连杆组的数量至少为两个，和/或，第二连杆组的数量至少为两个。

在一些实施例中，主镜组件还包括镜片背板，镜片背板包括多个第一镜片背板以及多个第二镜片背板，第一镜片背板的数量与第一镜片的数量相同，第二镜片背板的数量与第二镜片的数量相同，第一镜片设置在第一镜片背板上，第二镜片设置在第二镜片背板上，聚光结构还包括多个微调组件；多个微调组件沿第一镜片背板的周向设置在第一镜片背板背离第一镜片的一侧，第一镜片背板通过微调组件设置在第一底板上；和/或，多个微调组件沿第二镜片背板的周向设置在第二镜片背板背离第二镜片的一侧，第二镜片背板通过微调组件设置在第二底板上。

在一些实施例中，微调组件包括第一促动器以及第二促动器；第一促动器的一端与第一底板铰接，第一促动器的另一端与第一镜片背板铰接于一点，第二促动器的一端与第一底板铰接，第二促动器的另一端与第一镜片背板铰接，且与第一促动器的另一端铰接于同一点；

或者，第一促动器的一端与第二底板铰接，第一促动器的另一端与第二镜片背板铰接于一点，第二促动器的一端与第一底板铰接，第二促动器的另一端与第二镜片背板铰接，且与第一促动器的另一端铰接于同一点。

在一些实施例中，一个第一镜片背板上设置有三个微调组件，第一镜片背板的形状为三角形，三个微调组件分别设置在第一镜片背板的三个角上；和/或，一个第二镜片背板上设置有三个微调组件，第二镜片背板的形状为三角形，三个微调组件分别设置在第二镜片背板的三个角上。

为实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种聚光装置，包括聚光结构、次镜组件以及摆镜组件，聚光结构为在第一方面所述的聚光结构，主镜镜片用于对光束进行一级反射；次镜组件包括次镜镜片，次镜镜片用于对经由主镜镜片一级反射后的光束进行二级反射，以使经过二级反射后的光束进入第一通关孔中；摆镜组件包括摆镜镜片，摆镜镜片与次镜镜片设置于主镜镜片的两侧，次镜镜片用于对经过第一通关孔的光束进行三级反射，以使经过三级反射后的光束被光束接收仪器所接收。

在一些实施例中，次镜组件还包括多个支撑杆以及次镜底板，多个支撑杆的一端沿第一通光孔的周向设置；多个支撑杆的另一端与次镜底板的边缘连接，用于固定次镜底板，次镜镜片设置在次镜底板上。

在一些实施例中，摆镜组件还包括旋转平台，旋转平台设置在基座上，摆镜镜片设置在旋转平台上，旋转平台用于调节摆镜镜片的旋转角度。

为实现上述目的，在第三方面，本发明还提供一种聚光系统，包括聚光装置以及卫星平台，聚光装置为在第二方面所述的聚光装置，基座上还设置有第一连接件；卫星平台包括第二连接件以及卫星本体，第二连接件设置在卫星本体上，第一连接件与第二连接件配合连接。

区别于现有技术，上述技术方案通过在第一镜片的背部设置第一调节组件、第二镜片的背部设置第二调节组件，将第一镜片与第二镜片预先在基座上安装固定并沿两个方向收纳在基座四周，使得整个聚光结构满足火箭发射空间需求，在发射到指定位置后，利用第一调节组件与第二调节组件分别将第一镜片与第二镜片从两个方向旋转至第一标定位置与第二标定位置，第一镜片与第二镜片拼合形成主镜镜片，对光束进行收集并反射，因此无需对子镜镜片进行再次的加工与装调，从而确保太阳能的收集效率。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本发明具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。

在说明书附图中：

图1为具体实施方式所述聚光结构的展开第一示意图；

图2为具体实施方式所述聚光结构的展开第二示意图；

图3为具体实施方式所述聚光结构的收拢示意图；

图4为具体实施方式所述聚光结构的展开第三示意图；

图5为具体实施方式所述微调组件的示意图；

图6为具体实施方式所述第一促动器示意图；

图7为具体实施方式所述聚光装置示意图；

图8为具体实施方式所述光束反射原理图；

图9为具体实施方式所述聚光系统示意图。

其中的附图标记包括：1、聚光结构；11、基座；111、第一通光孔；12、主镜组件；121、第一镜片；122、第二镜片；123、第一镜片背板；124、第二镜片背板；13、第一调节组件；131、第一底板；132、第一连杆；133、第二连杆；134、第一驱动单元；14、第二调节组件；141、第二底板；142、第三连杆；143、第四连杆；144、第二驱动单元；15、微调组件；151、第一促动器；152、第二促动器；153、丝杆；154、丝杆螺母；155、轴套；156、联轴器；157、微调电机；158、顶部连接座；21、次镜镜片；22、支撑杆；23、次镜底板；31、摆镜镜片；32、旋转平台；33、光束接收仪器；41、卫星本体；42、第二连接件。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

请参阅图1与图2，在第一方面，本发明提供了一种聚光结构1，聚光结构1包括基座11、主镜组件12以及调节组件组，基座11的中心处设置有第一通光孔111；主镜组件12包括主镜镜片，主镜镜片阵列分布在第一通光孔111的周向上，主镜镜片包括多个第一镜片121与多个第二镜片122，第一镜片121与第二镜片122间隔设置；调节组件组包括第一调节组件13组以及第二调节组件14组，第一调节组件13组包括多个第一调节组件13，第一调节组件13的数量与第一镜片121的数量对应，第一调节组件13包括第一驱动单元134以及第一底板131，第一底板131与基座11铰接，第一驱动单元134设置在基座11上，第一驱动单元134的输出端与第一底板131传动连接，第一镜片121设置在第一底板131上，第一驱动单元134驱动第一底板131带动第一镜片121沿第一方向转动，以使第一镜片121达到第一标定位置；第二调节组件14组包括多个第二调节组件14，第二调节组件14的数量与第二镜片122的数量对应，第二调节组件14包括第二驱动单元144以及第二底板141，第二底板141与基座11铰接，第二驱动单元144设置在基座11上，第二驱动单元144的输出端与第二底板141传动连接，第二镜片122设置在第二底板141上，第二驱动单元144驱动第二底板141带动第二镜片122沿第二方向转动，以使第二镜片122达到第二标定位置。

主镜镜片包括多个第一镜片121与多个第二镜片122，第一镜片121与第二镜片122间隔设置，且沿第一通光孔111的周向阵列分布，即环状分布。在本实施例中，主镜镜片分割成多个第一镜片121与第二镜片122，第一镜片121与第二镜片122的形状不作限制，可以是梯形，也可以是三角形，还可以是六边形或者八边形等。作为一优选实施例，第一镜片121与第二镜片122的形状均为等边六边形，基座11对应设置成径向截面为六边形的框架，便于第一镜片121与第二镜片122的安装。第一通光孔111设置在基座11中心处，第一镜片121与第二镜片122拼合后的主镜镜片呈喇叭状分布在第一通光孔111的周向上，用于收集以及聚拢光束。

第一调节组件13的数量与第一镜片121的数量对应，一个第一镜片121的背后设置有一个第一调节组件13。第一驱动单元134可以是电机，第一底板131的一端与基座11铰接，另一端与第一驱动单元134传动连接，形成摇杆机构，利用电机的转动可带动第一底板131相对于基座11旋转，从而带动设置在第一底板131上的第一镜片121相对于基座11旋转。第一标定位置为在主镜镜片展开状态下，第一镜片121在系统中预先设定的旋转位置，在该位置下能够执行主镜镜片收集光束的功能，并将光束聚拢后反射至次镜镜片21中。

第二调节组件14的数量与第二镜片122的数量对应，一个第二镜片122的背后设置有一个第二调节组件14。第二驱动单元144可以是电机，第二底板141的一端与基座11铰接，另一端与第二驱动单元144传动连接，形成摇杆机构，利用电机的转动可带动第二底板141相对于基座11旋转，从而带动设置在第二底板141上的第二镜片122相对于基座11旋转。第二标定位置为在主镜镜片展开状态下，第二镜片122在系统中预先设定的旋转位置，在该位置下能够执行主镜镜片收集光束的功能，并将光束聚拢后反射至次镜镜片21中。作为一优选的实施例，第一标定位置与第二标定位置处于同一预设平面内，使得第一镜片121与第二镜片122拼合后能够形成一完整的主镜镜片。

第一方向与第二方向为相反的两个方向，例如，第一方向为顺时针旋转，则第二方向为逆时针旋转，则第一镜片121与第二镜片122在收纳时沿着两个相反的方向收纳，由于第一镜片121与第二镜片122是间隔设置，因此向两个相反的方向旋转能够避免第一镜片121与第二镜片122在收纳过程中的干涉问题，节省收纳空间的同时提高火箭发射的有限空间内的空间利用率。

通过在第一镜片121的背部设置第一调节组件13、第二镜片122的背部设置第二调节组件14，将第一镜片121与第二镜片122预先在基座11上安装固定并沿两个方向收纳在基座11四周，使得整个聚光结构1满足火箭发射空间需求，在发射到指定位置后，利用第一调节组件13与第二调节组件14分别将第一镜片121与第二镜片122从两个方向旋转至第一标定位置与第二标定位置，第一镜片121与第二镜片122拼合形成主镜镜片，对光束进行收集并反射，因此无需对子镜镜片进行再次的加工与装调，从而确保太阳能的收集效率。

请参考图4，在一些实施例中，第一调节组件13还包括第一连杆132组，第一连杆132组包括第一连杆132以及第二连杆133，第一连杆132的一端与第一驱动单元134的输出端铰接；第二连杆133的一端与第一连杆132的另一端铰接，第二连杆133的另一端与第一底板131铰接；第二调节组件14还包括第二连杆133组，第二连杆133组包括第三连杆142以及第四连杆143，第三连杆142的一端与第二驱动单元144的输出端铰接；第四连杆143的一端与第三连杆142的另一端铰接，第四连杆143的另一端与第二底板141铰接。

第一连杆132与第一驱动单元134的输出端铰接，第二连杆133与第一连杆132的另一端铰接，第二连杆133的另一端与第一底板131远离基座11的一端铰接，这样第一连杆132、第二连杆133以及第一底板131形成了曲柄连杆结构，以第一连杆132作为输入端，带动第二连杆133以及第一底板131进行旋转动作，从而使得第一底板131按照预设角度旋转，第一连杆132的转动量通过第一驱动单元134确定。第一连杆132与第二连杆133的长度根据第一方向以及所需旋转的角度确定。通过设置第一连杆132与第二连杆133，使得第一底板131与第一连杆132、第二连杆133之间形成曲柄摇杆结构，从而实现第一底板131上的第一镜片121沿第一方向旋转这一功能。

第三连杆142与第二驱动单元144的输出端铰接，第四连杆143与第三连杆142的另一端铰接，第四连杆143的另一端与第二底板141远离基座11的一端铰接，这样第三连杆142、第四连杆143以及第二底板141形成了曲柄连杆结构，以第三连杆142作为输入端，带动第四连杆143以及第二底板141进行旋转动作，从而使得第二底板141按照预设角度旋转，第三连杆142的转动量通过第二驱动单元144确定。第三连杆142与第四连杆143的长度根据第二方向以及所需旋转的角度确定。通过设置第三连杆142与第四连杆143，使得第二底板141与第三连杆142、第四连杆143之间形成曲柄摇杆结构，从而实现第二底板141上的第二镜片122沿第二方向旋转这一功能。

请参考图2与图3，在一些实施例中，第一连杆132组的数量至少为两个，和/或，第二连杆133组的数量至少为两个。第一连杆132组的数量为两个时，对称设置在第一底板131的两边，如图2、图3所示，在保证传动精度的前提下能够增加第一调节组件13的调节强度。第二连杆133组的数量为两个时，对称设置在第二底板141的两边，如图2所示，在保证传动精度的前提下能够增加第二调节组件14的调节强度。

请参阅图2与图4，在一些实施例中，主镜组件12还包括镜片背板，镜片背板包括多个第一镜片背板123以及多个第二镜片背板124，第一镜片背板123的数量与第一镜片121的数量相同，第二镜片背板124的数量与第二镜片122的数量相同，第一镜片121设置在第一镜片背板123上，第二镜片122设置在第二镜片背板124上，聚光结构1还包括多个微调组件15；多个微调组件15沿第一镜片背板123的周向设置在第一镜片背板123背离第一镜片121的一侧，第一镜片背板123通过微调组件15设置在第一底板131上；和/或，多个微调组件15沿第二镜片背板124的周向设置在第二镜片背板124背离第二镜片122的一侧，第二镜片背板124通过微调组件15设置在第二底板141上。

第一镜片121设置在第一镜片背板123上，第一镜片背板123在厚度方向上为楔形，用于垫高第一镜片121并使第一镜片121倾斜设置在第一通光孔111的周向上，第一镜片121远离第一通光孔111的一侧的高度高于第一镜片121靠近第一通光孔111的一侧高度。在第一镜片背板123与第一底板131中间设置有微调组件15，微调组件15用于微量调节第一镜片背板123的倾斜角度，使得第一镜片121接收的光束能够更为准确地反射至次镜镜片21内。

第二镜片122设置在第二镜片背板124上，第二镜片背板124在厚度方向上为楔形，用于垫高第二镜片122并使第二镜片122倾斜设置在第一通光孔111的周向上，第二镜片122远离第一通光孔111的一侧的高度高于第二镜片122靠近第一通光孔111的一侧高度。在第二镜片背板124与第二底板141中间设置有微调组件15，微调组件15用于微量调节第二镜片背板124的倾斜角度，使得第二镜片122接收的光束能够更为准确地反射至次镜镜片21内。

在火箭发射过程中，环境温度以及火箭发射产生的振动影响，使得第一镜片121与第二镜片122在到达太空后展开时无法精确到打第一标定位置与第二标定位置，通过增设微调组件15，能够使得第一镜片121、第二镜片122在展开完毕后进行进一步微调动作，从而保证第一镜片121与第二镜片122的展开姿态更为准确，满足使用要求。

请参阅图4至图6，在一些实施例中，微调组件15包括第一促动器151以及第二促动器152；第一促动器151的一端与第一底板131铰接，第一促动器151的另一端与第一镜片背板123铰接于一点，第二促动器152的一端与第一底板131铰接，第二促动器152的另一端与第一镜片背板123铰接，且与第一促动器151的另一端铰接于同一点；或者，第一促动器151的一端与第二底板141铰接，第一促动器151的另一端与第二镜片背板124铰接于一点，第二促动器152的一端与第一底板131铰接，第二促动器152的另一端与第二镜片背板124铰接，且与第一促动器151的另一端铰接于同一点。

请参阅图6，促动器是一种具有单自由度的部件，通过多个促动器的铰接组合，可以实现微调功能。第一促动器151与第二促动器152的结构完全相同，以第一促动器151为例对促动器的内部结构进行说明：在本实施例中，第一促动器151沿轴向方向依次设有底部连接座、微调电机157、丝杆组件以及顶部连接座158，还包括轴套155，轴套155包括轴套155固定端以及轴套155活动端，轴套155固定端与轴套155活动端均套设在微调电机157与丝杆组件的外部，轴套155固定端与轴套155活动端密封连接，轴套155固定端设置在靠近底部连接座的一侧，轴套155活动端设置在靠近顶部连接座158的一侧，用于避免外部灰尘进入，保持第一促动器151内部的密封性，丝杆组件包括丝杆153以及丝杆螺母154，丝杆螺母154与顶部连接座158连接，丝杆153与微调电机157通过联轴器156连接，微调电机157的固定部与底部连接座连接，通过微调电机157驱动丝杆153转动带动丝杆螺母154实现第一促动器151轴向方向上的移动。轴套155活动端可以采用金属波纹管等特殊材质制成的具有伸缩功能的管状结构，以使丝杆螺母154在轴向上移动时依然保持促动器内部的密封状态。

以第一镜片背板123为例，在本实施例中，第一促动器151的一端与第二促动器152的一端分别铰接在第一底板131的两个点，第一促动器151的另一端与第二促动器152的另一端铰接在第一镜片背板123的同一点，形成图4所示的三角结构，通过第一促动器151与第二促动器152的配合，能够实现第一镜片背板123的高精度位置调节，位置调节具体包括第一镜片背板123与第一底板131之间的距离调节以及第一镜片背板123与第一底板131之间的角度调节，从而使得第一镜片背板123在展开后能够进行微调，使得第一镜片121到达第一标定位置。第二镜片背板124与微调组件15以及第二底板141之间的连接方式相同，在此不作说明。

请参阅图4与图5，在一些实施例中，一个第一镜片背板123上设置有三个微调组件15，第一镜片背板123的形状为三角形，三个微调组件15分别设置在第一镜片背板123的三个角上；和/或，一个第二镜片背板124上设置有三个微调组件15，第二镜片背板124的形状为三角形，三个微调组件15分别设置在第二镜片背板124的三个角上。

第一镜片背板123的背部设置有三个微调组件15，三个微调组件15分别设置在第一镜片背板123的周向上，当第一镜片背板123为三角形时，微调组件15设置在第一镜片背板123的三个角上，通过设置三组微调组件15，使得第一镜片背板123能够实现三个支点的位置调节，从而满足第一镜片121的微调需求。

第二镜片背板124的背部设置有三个微调组件15，三个微调组件15分别设置在第二镜片背板124的周向上，当第二镜片背板124为三角形时，微调组件15设置在第二镜片背板124的三个角上，通过设置三组微调组件15，使得第二镜片背板124能够实现三个支点的位置调节，从而满足第二镜片122的微调需求。

请参阅图7以及图8，在第二方面，本发明提供了一种聚光装置，包括聚光结构1、次镜组件以及摆镜组件，聚光结构1为在第一方面所述的聚光结构1，主镜镜片用于对光束进行一级反射；次镜组件包括次镜镜片21，次镜镜片21用于对经由主镜镜片一级反射后的光束进行二级反射，以使经过二级反射后的光束进入第一通关孔中；摆镜组件包括摆镜镜片31，摆镜镜片31与次镜镜片21设置于主镜镜片的两侧，次镜镜片21用于对经过第一通关孔的光束进行三级反射，以使经过三级反射后的光束被光束接收仪器33所接收。

次镜镜片21为抛物面凸透镜，用于对主镜镜片反射的光束进一步聚拢形成缩聚后的光束，并将该光束反射至第一通光孔111内。摆镜镜片31与次镜镜片21、主镜镜片的设置方式如图7与图8所示，其中，摆镜镜片31与主镜镜片同朝向设置，但摆镜镜片31的倾斜角度与主镜镜片的倾斜角度不同；次镜镜片21与主镜镜片相对设置，次镜镜片21、摆镜镜片31以及第一通光孔111的中心点置于同一中心轴线上，摆镜镜片31对经过次镜镜片21二级反射后的光束进行三级反射，以使经过三级反射后的光束被光束接收仪器33所接收。光束接收仪器33可以是卫星系统中的太阳能接收板，也可以是其他集成在空间站或卫星系统中的光束接收仪器33。

可以结合图8对光束的采集过程进行进一步理解，箭头表示光束的反射方向，光束经由主镜镜片聚拢并进行一级反射后进入次镜镜片21；次镜镜片21将该光束进一步缩聚后进行二级反射，进入第一通光孔111中；摆镜镜片31在第一通光孔111的另一端接收二级反射后的光束并将该光束进行三级反射，投射至光束接收仪器33中。

通过设置三级反射并接收的模式，能够最大化接收到太阳光束并且将太阳光束缩聚成较小尺寸的光束进行收集，便于提高太阳能的收集效率，同时，摆镜镜片31能够将光束投射至所需要的光学仪器上，增加了太阳能传输的灵活性。

请参阅图7，在一些实施例中，次镜组件还包括多个支撑杆22以及次镜底板23，多个支撑杆22的一端沿第一通光孔111的周向设置；多个支撑杆22的另一端与次镜底板23的边缘连接，用于固定次镜底板23，次镜镜片21设置在次镜底板23上。

在本实施例中，支撑杆22的数量为三个，次镜底板23的形状为三角形，支撑杆22设置在次镜底板23的三个角上，并且支撑杆22的另一端设置在第一通光孔111的周向上，次镜底板23面向主镜镜片的一侧设置有次镜镜片21。可选地，支撑杆22的数量还可以是六个，次镜底板23的形状可以为六边形，支撑杆22对应设置在次镜底板23的六个角上。支撑杆22的数量与次镜底板23的边角数量不需要一一对应，即，支撑杆22的数量为三个时，次镜底板23的形状也可以是六边形，只要支撑杆22阵列分布在次镜底板23的边缘即可，保证次镜底板23的中心处不会相对第一通光孔111产生偏移。

通过设置支撑杆22使得次镜镜片21能够直接设置在基座11上，不需要将次镜镜片21固定在其他设备与仪器中。同时，利用支撑杆22设置在第一通光孔111的轴向上，便于给第一镜片121以及第二镜片122预留出收纳空间，整体的聚光装置也更符合火箭内有限空间的形状，便于聚光装置的在火箭上的收纳与展开。

在一些实施例中，摆镜组件还包括旋转平台32，旋转平台32设置在基座11上，摆镜镜片31设置在旋转平台32上，旋转平台32用于调节摆镜镜片31的旋转角度。旋转平台32可以由轴承、台面与旋转电机组成，旋转电机带动轴承旋转，轴承带动轴承上的台面旋转，摆镜镜片31固设在台面上，由台面带动摆镜镜片31进行旋转。可选地，在旋转平台32上还设有编码器，用于记录轴承的旋转角度，获得摆镜镜片31的旋转角度，从而实现对摆镜镜片31更好的旋转控制。通过设置旋转平台32，能够使得摆镜镜片31可以相对于基座11进行旋转，从而将光束投射到指定位置，提高了太阳能传输的灵活性。

请参阅图9，在第三方面，本发明还提供一种聚光系统，包括聚光装置以及卫星平台，聚光装置为在第二方面所述的聚光装置，基座11上还设置有第一连接件；卫星平台包括第二连接件42以及卫星本体41，第二连接件42设置在卫星本体41上，第一连接件与第二连接件42配合连接。

聚光装置的基座11上还设置有第一连接件，卫星平台包括第二连接件42以及卫星本体41，第二连接件42设置在卫星本体41上，第一连接件与第二连接件42配合连接。在本实施例中，第二连接件42为航空机械臂，航空机械臂的一端与卫星本体41连接，航空机械臂的另一端向外悬空，在航空机械臂的悬空端上具有第二适配器，第一连接件上设有与第二适配器相对应的第一适配器，通过第一适配器与第二适配器配合能够实现第一连接件与第二连接件42的连接，从而实现聚光装置与卫星本体41的连接。

通过设置第一连接件与第二连接件42，能够实现卫星本体41与聚光装置的连接，从而形成聚光系统，聚光装置将光束反射至卫星本体41上的光束接收仪器33上，卫星本体41上的光束接收仪器33能够将太阳能转化为能量供卫星本体41使用，还可以计算聚光装置所收集的光束的能量数据，便于对空间太阳能进行进一步的后续研究。

通过在第一镜片121的背部设置第一调节组件13、第二镜片122的背部设置第二调节组件14，将第一镜片121与第二镜片122预先在基座11上安装固定并沿两个方向收纳在基座11四周，使得整个聚光结构1满足火箭发射空间需求，在发射到指定位置后，利用第一调节组件13与第二调节组件14分别将第一镜片121与第二镜片122从两个方向旋转至第一标定位置与第二标定位置，第一镜片121与第二镜片122拼合形成主镜镜片，对光束进行收集并反射，因此无需对子镜镜片进行再次的加工与装调，从而确保太阳能的收集效率。

具体实施例：

请参阅图9，本实施方式所示一种基于大口径在轨展开式反射镜的太阳光会聚系统(即聚光系统)包括太阳光会聚单元(即聚光装置)、指向臂(即航空机械臂)、卫星平台(即卫星本体41)，太阳光会聚单元(即聚光装置)、卫星平台(即卫星本体41)由上至下通过多自由度指向臂(即航空机械臂)相连，具体安装方式为太阳光会聚单元(即聚光装置)、卫星平台(即卫星本体41)与指向臂(即航空机械臂)分别通过适配器连接。

请参阅图7，本实施方式所示太阳光会聚单元(即聚光装置),包括次镜组件、中心安装法兰(即基座11)(即基座11)、主镜组件12及摆镜组件，其中，次镜组件、主镜组件12及摆镜组件由上至下分布，次镜组件采用三点支撑方式，通过三根支撑杆22与中心安装法兰(即基座11)连接，主镜组件12环绕均布于中心安装法兰(即基座11)，摆镜组件通过转台(即旋转平台32)固定于中心安装法兰(即基座11)。将6m口径的反射镜(即主镜镜片)划分为六块正六边形子镜(即3个第一镜片121以及3个第二镜片122)，子镜(即3个第一镜片121以及3个第二镜片122)的内切圆直径为1905mm，中心安装法兰(即基座11)端面为边长与子镜(即3个第一镜片121以及3个第二镜片122)边长相同的正六边形，六块子镜(即3个第一镜片121以及3个第二镜片122)环绕均布于中心安装法兰(即基座11)，各子镜(即3个第一镜片121以及3个第二镜片122)与中心安装法兰(即基座11)侧壁的间距为104mm，有效反射面积达到18.86m2，经1000mm口径次镜(即次镜镜片21)反射后可将太阳能量密度放大24倍。

结合图1及图2，包括前向收拢子镜镜面(第一镜片121)、后向收拢子镜镜面(第二镜片122)、子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)、子镜位姿并联调整机构(微调组件15)、子镜镜座(第一底板131以及第二底板141)、前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)、后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)。前向收拢子镜镜面(第一镜片121)与后向收拢子镜镜面(第二镜片122)分别通过子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)连接于子镜位姿并联调整机构(微调组件15)，在轨展开后由并联调整机构(微调组件15)对子镜镜面(第一镜片121以及第二镜片122)进行位姿调整。子镜镜座(第一底板131和/或第二底板141)上平面承载子镜位姿并联调整机构(微调组件15)，子镜镜座下平面(第一底板131)与前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)相连，或者，子镜镜座下平面(第二底板141)与后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)相连。前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)与后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)通过铰链分别安装在中心安装法兰(即基座11)中部由电机(第一驱动单元134以及第二驱动单元144)及减速器驱动展开运动。

间隔分布的三块子镜(第一镜片121)向前向(次镜方向)收拢，以上三块子镜与光轴之间的锐角为29°，其余三块子镜(第二镜片122)后向(摆镜方向)收拢，收拢后与光轴平行，各个子镜不存在干涉，且满足运载火箭发射的包络要求。

结合图3与图4，前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)与后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)采用不同杆长的平面双摇杆机构，前向收拢子镜镜面(第一镜片121)向次镜方向收拢，前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)以第一摇杆(第一连杆132)作为原动件，杆长为667mm，第二摇杆(即第一底板131的两处铰接点的距离)，杆长为1157mm，通过铰链与杆长为1048mm的连杆(即第二连杆133)连接，连杆(即第二连杆133)另一端与第一摇杆(第一连杆132)连接，电机(第一驱动单元134)扭矩施加于铰链，展开时经减速器降速增扭驱动第一摇杆(第一连杆132)绕铰链转动110°，子镜镜座(第一底板131)绕铰链向水平方向转动71°展开至标定位置(第一标定位置)后锁紧，对子镜镜座(第一底板131)进行固定。后向收拢子镜镜面(第二镜片122)向摆镜方向收拢，后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)以第一摇杆(第三连杆142)作为原动件，杆长为631mm，第二摇杆(即第二底板141的两个铰接点之间的距离)杆长为1134mm，通过铰链与杆长为734mm的连杆(第四连杆143)连接，连杆(第四连杆143)另一端与第一摇杆(第三连杆142)连接，电机(第二驱动单元144)扭矩施加于铰链，展开时经减速器降速增扭驱动第一摇杆(第三连杆142)绕铰链转动160°，子镜镜座(第二底板141)绕铰链向水平方向转动90°展开至标定位置(第二标定位置)后锁紧，对子镜镜座(第二底板141)进行固定。

子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)作为动平台，承载前向收拢子镜镜面(第一镜片121)与后向收拢子镜镜面(第二镜片122)，并联调整机构(微调组件15)共有两个线性促动器，两个线性促动器的轴线夹角为80°，一共三组并联调整机构(微调组件15)分布在子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)的边缘，子镜镜座(第一底板131或者第二底板141)作为静平台，承载线性促动器。

本实施例所示技术方案具有如下有益效果：

(1)本实施例的太阳光会聚单元(即聚光装置)的大口径反射镜进行单元化设计，将6m口径的反射镜(主镜镜片)划分为六块正六边形子镜(第一镜片121以及第二镜片122)，子镜(第一镜片121以及第二镜片122)内切圆直径为1905mm，六块子镜(第一镜片121以及第二镜片122)环绕均布于中心安装法兰(即基座11)，有效反射面积达到18.86m2，经1000mm口径次镜(次镜镜片21)反射后可将太阳能量密度放大24倍。

(2)本实施例的太阳光会聚单元(即聚光装置)分块后的主镜镜片为收拢构型时呈两种收拢方向，间隔分布的三块子镜(第一镜片121)前向(次镜方向)收拢，其余三块子镜(第二镜片122)后向(摆镜方向)收拢，满足运载火箭发射的包络要求。

(3)本实施例的太阳光会聚单元(即聚光装置)六组子镜(第一镜片121以及第二镜片122)模块化设计，包括子镜镜面(第一镜片121以及第二镜片122)、子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)、子镜位姿并联调整机构(微调组件15)及子镜展开机构(第一调节组件13以及第二调节组件14)，每组子镜可独立控制。

(4)本实施例的反射镜前向收拢子镜展开机构(第一调节组件13)与后向收拢子镜展开机构(第二调节组件14)采用不同杆长的平面双摇杆机构，可在系统入轨后展开成为大口径对日反射镜(主镜镜片)。

(5)并联调整机构(微调组件15)共有两个线性促动器，两个线性促动器的轴线夹角为80°，一共三组并联调整机构(微调组件15)分布在子镜背板(第一镜片背板123以及第二镜片背板124)的边缘，子镜镜座(第一底板131或者第二底板141)作为静平台，承载线性促动器。在子镜镜座(第一底板131以及第二底板141)展开到位后，并联机构(微调组件15)调整各子镜(第一镜片121以及第二镜片122)位姿，使六块子镜(第一镜片121以及第二镜片122)共焦。

尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚光结构，其特征在于，包括：

基座，所述基座的中心处设置有第一通光孔；

主镜组件，包括主镜镜片，所述主镜镜片阵列分布在所述第一通光孔的周向上，所述主镜镜片包括多个第一镜片与多个第二镜片，所述第一镜片与第二镜片间隔设置；

调节组件组，所述调节组件组包括：

第一调节组件组，包括多个第一调节组件，所述第一调节组件的数量与第一镜片的数量对应，所述第一调节组件包括第一驱动单元以及第一底板，所述第一底板与所述基座铰接，所述第一驱动单元设置在所述基座上，所述第一驱动单元的输出端与所述第一底板传动连接，所述第一镜片设置在所述第一底板上，所述第一驱动单元驱动所述第一底板带动所述第一镜片沿第一方向转动，以使所述第一镜片达到第一标定位置；

第二调节组件组，包括多个第二调节组件，所述第二调节组件的数量与第二镜片的数量对应，所述第二调节组件包括第二驱动单元以及第二底板，所述第二底板与所述基座铰接，所述第二驱动单元设置在所述基座上，所述第二驱动单元的输出端与所述第二底板传动连接，所述第二镜片设置在所述第二底板上，所述第二驱动单元驱动所述第二底板带动所述第二镜片沿第二方向转动，以使所述第二镜片达到第二标定位置。

2.根据权利要求1所述的聚光结构，其特征在于，

所述第一调节组件还包括第一连杆组，所述第一连杆组包括：

第一连杆，所述第一连杆的一端与所述第一驱动单元的输出端铰接；

第二连杆，所述第二连杆的一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第一底板铰接；

所述第二调节组件还包括第二连杆组，所述第二连杆组包括：

第三连杆，所述第三连杆的一端与所述第二驱动单元的输出端铰接；

第四连杆，所述第四连杆的一端与所述第三连杆的另一端铰接，所述第四连杆的另一端与所述第二底板铰接。

3.根据权利要求2所述的聚光结构，其特征在于，所述第一连杆组的数量至少为两个；

和/或，所述第二连杆组的数量至少为两个。

4.根据权利要求1所述的聚光结构，其特征在于，所述主镜组件还包括镜片背板，所述镜片背板包括多个第一镜片背板以及多个第二镜片背板，所述第一镜片背板的数量与第一镜片的数量相同，所述第二镜片背板的数量与第二镜片的数量相同，所述第一镜片设置在所述第一镜片背板上，所述第二镜片设置在所述第二镜片背板上，所述聚光结构还包括多个微调组件；

多个所述微调组件沿所述第一镜片背板的周向设置在所述第一镜片背板背离所述第一镜片的一侧，所述第一镜片背板通过所述微调组件设置在所述第一底板上；

和/或，多个所述微调组件沿所述第二镜片背板的周向设置在所述第二镜片背板背离所述第二镜片的一侧，所述第二镜片背板通过所述微调组件设置在所述第二底板上。

5.根据权利要求4所述的聚光结构，其特征在于，所述微调组件包括第一促动器以及第二促动器；

所述第一促动器的一端与所述第一底板铰接，所述第一促动器的另一端与所述第一镜片背板铰接于一点，所述第二促动器的一端与所述第一底板铰接，所述第二促动器的另一端与所述第一镜片背板铰接，且与所述第一促动器的另一端铰接于同一点；

或者，所述第一促动器的一端与所述第二底板铰接，所述第一促动器的另一端与所述第二镜片背板铰接于一点，所述第二促动器的一端与所述第一底板铰接，所述第二促动器的另一端与所述第二镜片背板铰接，且与所述第一促动器的另一端铰接于同一点。

6.根据权利要求4或5所述的聚光结构，其特征在于，一个所述第一镜片背板上设置有三个所述微调组件，所述第一镜片背板的形状为三角形，三个所述微调组件分别设置在所述第一镜片背板的三个角上；

和/或，一个所述第二镜片背板上设置有三个所述微调组件，所述第二镜片背板的形状为三角形，三个所述微调组件分别设置在所述第二镜片背板的三个角上。

7.一种聚光装置，其特征在于，包括：

聚光结构，为权利要求1-6任一项所述的聚光结构，所述主镜镜片用于对光束进行一级反射；

次镜组件，包括次镜镜片，所述次镜镜片用于对经由所述主镜镜片一级反射后的光束进行二级反射，以使经过二级反射后的光束进入所述第一通关孔中；

摆镜组件，包括摆镜镜片，所述摆镜镜片与所述次镜镜片设置于所述主镜镜片的两侧，所述次镜镜片用于对经过所述第一通关孔的光束进行三级反射，以使经过三级反射后的光束被光束接收仪器所接收。

8.根据权利要求7所述的聚光装置，其特征在于，所述次镜组件还包括：

多个支撑杆，多个所述支撑杆的一端沿所述第一通光孔的周向设置；

次镜底板，多个所述支撑杆的另一端与所述次镜底板的边缘连接，用于固定所述次镜底板，所述次镜镜片设置在所述次镜底板上。

9.根据权利要求7所述的聚光装置，其特征在于，所述摆镜组件还包括：

旋转平台，设置在所述基座上，所述摆镜镜片设置在所述旋转平台上，所述旋转平台用于调节所述摆镜镜片的旋转角度。

10.一种聚光系统，其特征在于，包括：

聚光装置，为权利要求7-9任一项所述的聚光装置，所述基座上还设置有第一连接件；

卫星平台，包括第二连接件以及卫星本体，所述第二连接件设置在所述卫星本体上，所述第一连接件与所述第二连接件配合连接。

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