[发明专利]具有高收纳比的收拢与展开大口径光学镜面

说明书

技术领域

本发明涉及航天器结构技术领域，具体为一种具有高收纳比的收拢与展开大口径光学镜面。

背景技术

随着光学卫星技术的发展，某些大口径光学卫星的镜面尺寸越来越大，有些镜面口径已经达到10m量级，这势必要在卫星发射段将其可靠的收拢与卫星整流罩内部，在轨之后再进行展开。

现有的收拢与展开镜面中，大部分收拢与展开机构均为无源展开，具备很高的可靠性，但是也同样产生了展开过程不可控的缺点；另外，还有一些有源展开机构，采用电磁式电动机作为驱动源，但是电动机本身具有功率密度小、重量较大、易产生电磁干扰等缺点，这些问题都限制了有源展开装置在卫星上的应用。

目前没有发现同本发明类似的技术说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提出了一种基于超声电机驱动的具有高收纳比的收拢与展开大口径光学镜面，从产品适用性、展开可控性、轻量化等角度考虑，能满足在轨工作环境，并提高有源展开机构的性能。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种具有高收纳比的收拢与展开大口径光学镜面，包括镜面本体，所述镜面本体通过多瓣子镜片相互连接形成；所述相邻两瓣子镜片之间采用铰链机构连接；所述铰链机构包括铰链机构a和铰链结构b，其中，所述铰链结构a包括一个有源固定式铰链和两个浮动式铰链，所述铰链结构b包括三个浮动式铰链；在发射阶段，所述镜面本体呈伞状收拢；在入轨之后，多瓣子镜片之间通过有源固定式铰链控制有序展开并锁定；所述浮动式铰链用于镜面本体展开过程中的误差自调节并提供锁定刚度。

优选地，所述子镜片为18片，相应地，所述铰链机构为18套，其中，17套铰链机构采用铰链机构a，另外一套铰链机构采用铰链机构b。

优选地，所述铰链机构a的有源固定式铰链设置于靠近镜面本体的外边缘处；所述浮动式铰链由有源固定式铰链向镜面本体的内边缘依次设置；所述铰链机构b的浮动式铰链由镜面本体的外边缘向镜面本体的内边缘依次设置。

优选地，所述有源固定式铰链包括：公铰a、母铰a、旋转轴a以及超声电机驱动组件；其中，所述公铰a和母铰a通过旋转轴a连接，所述超声电机驱动组件与旋转轴a驱动连接；所述超声电机驱动组件包括行星齿轮减速器和超声电机，所述超声电机通过行星齿轮减速器与旋转轴a的一端驱动连接；所述旋转轴a的另一端与母铰a之间设有球轴承，所述旋转轴a的另一端端部设有挡圈。

优选地，所述浮动式铰链包括：公铰b、母铰b以及旋转轴b，其中，所述公铰b和母铰b之间通过旋转轴b连接；所述公铰b与旋转轴之间设有轴承机构，所述轴承机构包括由旋转轴向公铰b依次设置的球轴承、轴承外圈和轴承中圈，所述轴承机构两侧设有弹性挡圈，所述弹性挡圈提供沿旋转轴轴线方向的浮动间隙。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过将超大口径镜面分割为若干子镜片，实现了对超大口径镜面的高收纳比，可达36％；

2、18瓣子镜片的连接铰链机构中，其中17套采用1个有源固定式铰链和2个浮动式铰链连接，另外1套采用3个浮动式铰链连接，实现了展开过程中误差的自调节，不会发生展开卡滞的现象；

3、有源固定式铰链采用超声电机和行星齿轮减速器做动力源，由于超声电机具有功率密度大、转动精度高(可达角秒级精度)、质量轻、输出转矩大、无电磁干扰和断电自锁等诸多优点，实现了有源固定式铰链的轻量化和高精度的可控展开。

4、由于超声电机具备断电自锁的功能，并且锁定力矩可达1N.m量级，通过减速器还有力矩放大作用，可大大提高镜面本体锁定刚度。

5、由于采用了有源固定式铰链的可控展开，可以控制每个子镜片的展开速度，并且容易实现展开的同步控制，并且锁定时无冲击，对光学镜面这种要求形面精度很高的结构，有源固定式铰链的可控展开具有更大的优势。同时，当镜面精度在轨超差时，也可通过超声电机驱动组件进行微调，从而保证镜面精度。

6、有源固定式铰链采用超声电机驱动组件作为动力源，具有驱动力矩大和断电自锁的特点；镜面本体在轨展开技术实现了大口径镜面在轨可控、有序展开，通过合理布局有源固定式铰链和浮动式铰链，使镜面本体的展开过程不会发生卡滞现象，实现了锁定冲击小、锁定刚度大、轻量化、可靠性高等特点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：