[发明专利]一种可三维展开的圆锥状充气薄膜遮光罩

说明书

本发明公开一种可三维展开的圆锥状充气薄膜遮光罩，该遮光罩为次镜固定圆环、薄膜蒙皮和支撑结构形成的圆锥体，遮光罩的支撑结构包括正六边形支撑环、轴向充气直管，轴向充气直管和正六边形支撑环的内腔相连通，且绕正六边形支撑环均匀分布构成圆锥体。支撑环和轴向充气直管可以折叠，在轨时通过充气实现支撑环的径向展开和轴向充气直管的轴向展开，从而牵引薄膜蒙皮展开。该遮光罩可有效降低载荷重量和发射体积，并可调节薄膜衍射主镜的型面精度，可以实现巨型口径、超轻薄膜光学系统。

技术领域

本发明属于光学系统遮光罩设计领域，具体涉及一种可三维展开的圆锥状充气薄膜遮光罩。

背景技术

空间光学望远镜和遥感相机都需要遮光罩来抑止杂散光设备的干扰，减小杂散光对成像的危害，从而提高成像质量。传统遮光罩采取固定式结构，不能折叠压缩，该形式的遮光罩适用于中小型的光学系统，其设计方法已相当成熟。而目前空间光学系统向大视场、高分辨率方向发展，遮光罩的口径尺寸随之也越来越大，同时受运载的包络限制，传统的固定式遮光罩已不适用于大口径空间光学系统的发展。因此，未来的遮光罩将更多地采用折叠展开的形式，同时遮光罩工作的外太空环境维护不便，且受到发射力学环境影响，遮光罩需保证有较轻的质量和较高的刚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可三维展开的圆锥状充气薄膜遮光罩，通过充气展开技术，有效降低了遮光罩的体积和质量，简化了遮光罩的结构，具有较高的可靠性和较高的刚度。

本发明的技术方案如下：

一种可三维展开的圆锥状充气薄膜遮光罩，该遮光罩为由次镜固定圆环、薄膜蒙皮和支撑结构形成的圆锥体，所述支撑结构包括内腔相连通的支撑环和轴向充气直管，且所述轴向充气直管绕所述支撑环均匀分布构成圆锥体状；所述次镜固定圆环固定在所述支撑结构的上端，所述薄膜蒙皮分别分布在所述轴向充气直管外侧且上端固定在所述次镜固定圆环侧面，下端固定在所述支撑环侧面；所述支撑环和轴向充气直管可以轴向折叠，通过充气实现所述支撑环的径向展开和轴向充气直管的轴向展开，从而牵引所述薄膜蒙皮展开。

进一步地，所述支撑环为正六边形，为由六根环向充气直管和刚性节点构成的可折叠正六边形环状结构，包括三通节点、两通节点、环向充气直管，所述两通节点与两根环向充气直管连接，所述三通节点与两根环向充气直管及一根轴向充气直管连接，刚性节点内部相贯通，所有环向和轴向充气直管连通构成一个气腔。

进一步地，所述三通节点、两通节点内侧均布置有一组机械顶拉微调系统，该系统包括两块有间隔的平行薄板和厚板，2个螺丝穿过所述薄板上的通孔后旋入厚板的螺纹孔中，通过旋入旋出该2个螺丝，可微小调整薄膜衍射主镜的边界，以提高薄膜衍射主镜的平面度。

进一步地，所述薄膜衍射主镜外边缘设计花边，花边的6个点和所述刚性节点的连接点连接，即可实现薄膜主镜的张拉固定。

进一步地，所述环向充气直管和轴向充气直管的带弹簧通过螺丝固定在刚性节点的内壁。

进一步地，所述次镜固定圆环为铝合金材质，内径为100mm，通过螺丝和特种胶水与所述轴向充气直管连接。

进一步地，所述薄膜蒙皮通过特种胶水贴附在三通节点、两通节点的侧面和次镜固定圆环的侧面上。

本发明的有益效果是：本发明通过充气实现遮光罩的轴向和径向展开，结构简单，具有良好的加工工艺性和装配工艺性；该遮光罩有效降低了载荷重量和发射体积，并可实现薄膜衍射主镜的型面精度控制，可用于巨型口径、超轻薄膜光学系统。

附图说明

图1为本发明一种三维展开充气遮光罩的展开结构示意图

图2为本发明一种三维展开充气遮光罩的正六边形支撑环结构示意图

图3为本发明正六边形支撑环的三通节点结构示意图