[发明专利]空间大口径可展开遮光罩结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种遮光罩，具体涉及一种空间大口径可展开遮光罩的结构，它用于改善空间遥感器的杂散光和热流量。

背景技术

对于空间遥感器的成像系统，杂散光和热流量问题是影响系统成像质量的重要因素。尤其是太阳引起的杂散光和热流量问题，入射进成像系统的太阳光会造成系统温度大范围动态变化以及局部温度分布不均匀，影响系统精度，降低各探测波段的动态范围，甚至经过光学元件会聚产生高能量而烧毁器件。解决这个问题的一个有效办法是在通光口径处安装一个外遮光罩，遮光罩越长，其对太阳入侵引起的杂散光和热流量抑制效果就越好。

随着空间探测技术和光学仪器的发展，星载仪器光学系统的口径也会不断增大。对于未来的大口径高分辨率光学系统，其遮光罩的尺寸往往会受到火箭整流罩空间包络以及卫星整体结构方面的等限制。因此，可展开的遮光罩设计成为未来大口径高分辨率光学系统的一项关键技术。

发明内容：

本发明的目的在于设计一种新型的空间遥感器大口径可展开遮光罩，通过收缩发射、在轨展开的设计，避开发射过程中受到火箭整流罩空间包络的限制。可展开的设计可以增加空间遥感器成像系统的外遮光罩长度，更好地改善杂散光和热流量问题。

设计方案：针对大口径的成像系统，设计了通光孔径为1.6米的空间遥感器外遮光罩，遮光罩具有沿轴向的展开功能，截面呈八边形，展开后罩口呈斜切状。展开力矩由外围的8组展开支架提供。其中，展开支架采用卷尺弹簧作为核心部件，通过卷尺弹簧折叠时积聚的弹性应变能来撑开可展开支架，展开后依靠自身特殊的结构来保持锁定。罩体采用柔性可折叠的聚酰亚胺复合隔热薄膜，可以起到遮挡太阳光线的作用，同时还能防止热量传导进光学系统，展开后柔性罩布由遮光罩支架撑开。

与传统的固定式直筒遮光罩相比，本发明设计的大口径可展开遮光罩的特点在于：(1)通光孔径大，针对未来遥感器的高分辨率大口径成像系统；(2)具有收缩发射、在轨展开的功能，通过这种设计可以减少大型遮光罩在卫星发射过程中受火箭整流罩的空间约束；在轨展开后，尺寸较长的罩体可以减小午夜时刻太阳直射进成像系统的时间。

附图说明：

图1遮光罩展开原理图。

图2遮光罩结构图。

图3安装一组展开支架的整体结构图。

图4遮光罩俯视图。

图5展开支架原理图。

图6展开支架机械图

图7卷尺弹簧结构图。

图8卷尺弹簧连接头外形图。

具体实施方式：

这个遮光罩的展开后设计高度为3.9米，收缩时高度为0.8米。遮光罩外框呈八边形，内切一个直径为1.6米的圆，可用于大口径的光学成像系统，原理如图1所示。

遮光罩具有沿轴向展开的功能，整个遮光罩由展开支架、柔性罩体、张紧绳索组成，结构如图2所示。遮光罩的展开力矩由外围的八组展开支架提供，图3为安装了一组展开支架的整体结构图。每一组展开支架与遮光罩的外框呈15度夹角，该角度既保证了遮光罩整个外包络不会太大，又能提高展开时的稳定性，减小展开过程中的破坏性扭矩，图4为遮光罩的俯视图。

展开支架采用卷尺弹簧作为核心部件，相邻的展开支架用轴承连接，可以实现相对转动，图5为展开支架的原理图。展开支架对遮光罩的作用方式为利用卷尺弹簧折叠时累积的弹性应变能来撑开遮光罩支架，从而撑开连接在支架上的柔性罩布，展开后通过卷尺弹簧的特殊结构来实现自锁定，单个展开支架的机械图如图6所示。

单个卷尺弹簧是由2片类似钢卷尺的单层开口柱面壳构件组成，其相对位置如图7所示，外形呈现为具有弧形横截面的薄壁直带状，两头固定在椭圆形的柱状体接连头上，其外形如图8所示。这种特殊的机构使卷尺弹簧具有折叠时积聚弹性应变能，展开后可以依靠自身刚度保持锁定的功能，因此可以代替传统展开机构中的执行机构(电机)和锁定机构，在空间、重量和机构复杂性方面都具有一定的优势，在航天展开机构中有很大的应用前景。

遮光罩的罩布采用柔性的隔热、隔光型材料，如聚酰亚胺复合薄膜。这种柔性材料可以实现折叠功能，当遮光罩骨架展开时，薄膜也同时被撑开，完全展开后笼罩在遮光罩外壁，可以有效的将太阳热量反射回去，保证了光绪系统的成像质量。