[实用新型]空间大气垂直探测仪动镜锁定装置

说明书

技术领域

本专利涉及空间光电仪器技术，具体指一种动镜锁定装置，它应用于空间大气垂直探测仪，这种仪器用于卫星大气遥感探测。

背景技术

对于卫星大气遥感探测仪，传统的是滤光片式的，地球极轨轨道上，目前已逐渐被空间红外傅里叶变换光谱探测仪所取代。例如欧洲的IASI和美国的CrIS都已是傅里叶变换光谱探测仪。地球静止轨道上，美国的GOES-I至GOES-N是滤光片式的，但也将被新一代的傅里叶变换光谱探测仪，如欧洲的MTG所取代。傅里叶变换式光谱仪的特点是光谱分辨率高很多。这种红外傅里叶变换光谱仪都有运动的动镜，作为光程差的调制部件。由于动镜运动部件的精密度很高，此部件在发射和运输时都需要锁定。

目前卫星上运动部件的锁定装置通常有爆炸螺栓，电磁锁定和记忆金属。爆炸螺栓是螺栓内装了炸药，卫星发射后在需要时引爆螺栓内的炸药，将螺栓炸断，脱开锁定。一次性使用。这种锁定不适合仪器内部锁定，爆炸物会污染仪器内部。电磁锁定是利用电磁铁吸住或等效吸住被锁物体，解锁是通过切断电源完成的。电磁锁定是可以反复使用的。如果需要较大的锁定行程和锁定力，则电磁铁的体积重量迅速增大。对于光谱仪的精密运动部件动镜的锁定不是很合适。动镜这个精密部件就象一个精密装校好的钟摆，对它的锁定要求是只能限制它的多个自由度，不能对它施加锁定力。记忆金属法是通过加热特殊金属，产生热变形，对运动件进行锁定。IASI就是采用这种锁定方法。目前国内还没有这种大行程大推力的记忆金属。本专利所提供的锁定装置是基于又一种原理的锁定方法。它使用气体压力推动弹性元件使柱销插入锁定孔起到限定动镜架的位置，从而达到锁定目的。

发明内容

本专利的目的是提供一种空间大气垂直探测仪动镜锁定装置。

本专利的技术方案如下：

锁定装置方案如附图1所示：它的组成为波纹管式气动元件1、气动柱销2、气管3、储气筒4、压力传感器5、电磁阀6、三通接头7、通气管8、管路支架9、固定法兰10、放气头11。锁定装置具有锁定动镜和解锁的功能。锁定装置中，当高压气体充入后，气动柱销(2)伸出，插入到被锁定件的孔中(见图2)，被锁定件锁定。气动柱销2的底部较大，当柱销被推出一定行程后，底部座落在固定架上，通过精确设计和制造，使得这时柱销头部刚好与锁定孔配合。使得气体的推力由固定架承受，而对动镜运动架只起到限位的作用。在动镜运动架上不同位置处设计有四个锁定孔。这样锁定装置能约束掉动镜运动架的所有自由度。当放掉充入的高压气体，被锁定件解锁。

仪器动镜锁定过程是将放气头11拧下，露出通气管头部，接上高压气源，电磁阀上电，高压气体通过通气管8、三通接头7、电磁阀6、储气筒4、气管3到达气动元件1，在气体压力的作用下，气动柱销向外伸出，插入到动镜运动架的锁定孔中，将动镜运动架锁定，锁定完毕后，先撤掉电磁阀的电流，电磁阀关闭，然后撤掉高压气源，再拧上放气头11，压力传感器5用于监视气体压力；仪器动镜解锁过程是将电磁阀再次上电，电磁阀开启，高压气体通过电磁阀6、三通接头7、通气管8、放气头11泄出，气动元件1中的压力释放，气动柱销缩回，动镜运动架解锁。

放气头11放气时向四周圆对称进行放气，从而避免产生附加的反作用力，影响卫星姿态。

本专利的优点在于：

本锁定装置采用气动锁定方法。1)本锁定装置的锁定执行器气动元件体积小、重量轻，可使用在被锁定物体周围空间小，要求重量轻的场所，可同时安装多个，这很适合于空间应用；2)本锁定装置锁定时不对被锁定物体施加锁定力，只起到位置约束作用，很适合于精密运动件的锁定；3)本锁定装置采用两个电磁阀并用，使得解锁可靠性成倍提高，这对于空间使用的锁定机构十分重要；4)本锁定装置使用储气筒解决系统的慢漏气，并安装上压力传感器监测压力，使得在一定时期能确保锁定系统处于所需的气压上，如有泄露，能及时发现和补气。这不影响空间仪器使用，因为锁定仪器运动部件一般都是在发射过程中需要。

附图说明

图1：空间大气垂直探测仪动镜锁定装置；

图中：

1-气动元件；

2-气动柱销；

3-气管；

4-储气筒；

5-压力传感器；

6-电磁阀；

7-三通接头；

8-通气管；

9-管支架；

10-固定法兰；

11-放气头。

图2：动镜运动架锁定原理。

具体实施方式

本专利的结构实例见图1，它用于空间傅里叶变换光谱仪动镜的锁定。主要参数为：气动元件1直接21mm，长度24mm，气动柱销2行程4mm，充气压力6kg/cm²。共用4个气动元件，并合用一个储气筒4，储气筒部直径52mm，高度66mm。每个气动元件通过气管3与储气筒接通。储气筒压力通过传感器5感知，压力信号传给卫星进行监控。储气筒的充放气是通过两个电磁阀6和通气管8(内径3mm)进行的。电磁阀的控制电压为24V，功率为2W。给储气筒充气，气动柱销伸出，实现锁定。给储气筒放气，实现解锁。需要充气时，将放气头11拧下，接上高压气源，电磁阀6通电使电磁阀开启，进行充气，等待20秒钟，撤掉电磁阀的控制电压，充气完成。撤去高压气源，拧上放气头。需要放气时，接上电磁阀24V电压，持续半分钟，储气筒中的高压气体通过电磁阀、通气管和放气头泄出。使用两个电磁阀并联增加可靠性。