[发明专利]用于航天设备上的元件的具有柔性展开臂的支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及运载在卫星上的设备，具体来说，涉及用于支撑这些设备上的某些元件的装置。

其中，″运载在......上的设备″应理解为任何这样的设备：其至少部分地固定到至少一个卫星上。特别地，它可以是一种用来执行太空观测任务并且例如包括一个或多个的太空望远镜的观测仪器，其可分布在多个卫星上，或者其可以是至少一个雷达天线，或一种等离子喷射器，甚或一种传感器。

此外，″太空观测任务″应理解为包括下述两者：从太空中观测地球的任务和从太空中观测宇宙一部分的任务。

背景技术

为了执行观测任务，一些卫星至少包括观测仪器的一部分，例如一种太空望远镜，诸如Cassegrain、Gregory、Korsch、Ritchey-Chrétien或Newton等类型。

这些望远镜至少包括一种支撑装置，用于保持第一元件以选定的距离远离第二元件，该第一元件例如一种镜子(可能是主镜(通常是公知的收集器))，该第二元件例如一种镜子(可能是副镜)或探测器的一部分，其被安装到成形图像的焦面上。该装置连同被其支撑的元件一起组成了一种具有设定的几何构造的结构。该结构的大小使其能够承受由于重力和发射的不同阶段经受的负载(或力)产生的机械应力，尤其是运载着装有本装置的卫星的火箭起飞时所经历的负载(或力)而产生的机械应力。

一旦任务开始，该结构所必须承受的负载，即使事实上不为零，但也处于很低的水平。因此在其使用年限期间，该结构被证明是能承受过高负载而设计的，由此导致一种惯量，尤其是一种高于实际需要的横向惯量。由于该″过高惯量″在轨道上并不能减少，因此限制了望远镜标定点(aim point)的变化速度并因此限制了其获取图像的时间，尤其是当其被运载在所谓的″轻快的(agile)″卫星上和/或当需要对″镶嵌图像(mosaic image)″进行编译时(因为仪器的视场要小于需要观察的视场)，这使其处于特别不利的境地。

而且，支撑结构的过高设计导致了额外的质量和额外的体积，这意味着需要使用更大容量的火箭来运载和/或意味着限制了同一个火箭能发射的卫星的数目。

发明内容

因此，本发明的一个目的就是要改善这种情况。

为此，本发明提出了一种装置，其用于支撑航天设备(例如一种观测仪器)的第一元件和第二元件，该航天设备运载在至少一个卫星上，该装置至少包括两个可展开的柔性臂(或简单说，可展开的臂)，每个臂都包括第一端和第二端，第一端和第二端分别固定到第一元件和第二元件上，且被设计成至少具有一个初始位置(折叠弯曲)和一个最终位置(展开的)，在上述位置中，第一元件分别以第一选定距离和第二选定距离保持远离第二元件，其中第二距离大于第一距离。

按照本发明的该支撑装置可以具有其他特征，这些特征可以单独或者结合使用，具体如下：

-至少三个柔性臂，每个臂都包括第一端和第二端，第一端和第二端分别固定到第一元件和第二元件上的不同位置，上述位置的选择和布置使得各个臂采用各自的初始位置和最终位置，在上述位置中，分别以第一选定距离和第二选定距离来保持第一元件远离第二元件；

三对臂，当它们处于各自的最终位置时，其中的每一对臂的两个臂可以组成梯形的两条不平行的边；

·这些臂中的每一对可以具有相同的长度，则此时相应的梯形(Ti)为等腰梯形；

作为一个备选方案，当三对臂处于各自的最终位置时，其中的每一对臂的两个臂可以组成三角形的两条边；

·这些臂中的每一对可以具有相同的长度，则此时相应的三角形为等腰三角形；

-第一框架，第一元件和各个臂的第一端可以固定于其上，使得第一框架固定到第一元件上；和第二框架，第二元件和各个臂的第二端可以固定于其上，如此使得第二框架固定到第二元件上；

各个臂的第一端和第二端可通过能够阻止任何程度的运动自由度的机械连接件和/或固定材料分别固定到第一框架和第二框架上；

每个臂可以包括第一副臂和第二副臂，该第一副臂包括第一端和第三端，该第二副臂包括第二端和第四端。在该情况下，可以设置第三框架，其插入在第一框架和第二框架之间，并且各个第一副臂的第三端和各个第二副臂的第四端固定于第三框架上；

·各个第一副臂的第三端和各个第二副臂的第四端可以通过能够阻止任何程度的运动自由度的机械连接和/或固定材料分别固定到第三框架上；

-缓冲装置可以用于在各个臂到达它们各自的最终位置时对第二元件的运动进行缓冲；