[發明專利]空間大口徑可展開遮光罩結構

無效

• 申請號: 201210019011.5
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102565987A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 蔣范明;孫勝利;陳凡勝;林劍春;張加峰;沙晟春
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G01S7/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種遮光罩，具體涉及一種空間大口徑可展開遮光罩的結構，它用于改善空間遙感器的雜散光和熱流量。

背景技術

對于空間遙感器的成像系統，雜散光和熱流量問題是影響系統成像質量的重要因素。尤其是太陽引起的雜散光和熱流量問題，入射進成像系統的太陽光會造成系統溫度大范圍動態變化以及局部溫度分布不均勻，影響系統精度，降低各探測波段的動態范圍，甚至經過光學元件會聚產生高能量而燒毀器件。解決這個問題的一個有效辦法是在通光口徑處安裝一個外遮光罩，遮光罩越長，其對太陽入侵引起的雜散光和熱流量抑制效果就越好。

隨著空間探測技術和光學儀器的發展，星載儀器光學系統的口徑也會不斷增大。對于未來的大口徑高分辨率光學系統，其遮光罩的尺寸往往會受到火箭整流罩空間包絡以及衛星整體結構方面的等限制。因此，可展開的遮光罩設計成為未來大口徑高分辨率光學系統的一項關鍵技術。

發明內容：

本發明的目的在于設計一種新型的空間遙感器大口徑可展開遮光罩，通過收縮發射、在軌展開的設計，避開發射過程中受到火箭整流罩空間包絡的限制。可展開的設計可以增加空間遙感器成像系統的外遮光罩長度，更好地改善雜散光和熱流量問題。

設計方案：針對大口徑的成像系統，設計了通光孔徑為1.6米的空間遙感器外遮光罩，遮光罩具有沿軸向的展開功能，截面呈八邊形，展開后罩口呈斜切狀。展開力矩由外圍的8組展開支架提供。其中，展開支架采用卷尺彈簧作為核心部件，通過卷尺彈簧折疊時積聚的彈性應變能來撐開可展開支架，展開后依靠自身特殊的結構來保持鎖定。罩體采用柔性可折疊的聚酰亞胺復合隔熱薄膜，可以起到遮擋太陽光線的作用，同時還能防止熱量傳導進光學系統，展開后柔性罩布由遮光罩支架撐開。

與傳統的固定式直筒遮光罩相比，本發明設計的大口徑可展開遮光罩的特點在于：(1)通光孔徑大，針對未來遙感器的高分辨率大口徑成像系統；(2)具有收縮發射、在軌展開的功能，通過這種設計可以減少大型遮光罩在衛星發射過程中受火箭整流罩的空間約束；在軌展開后，尺寸較長的罩體可以減小午夜時刻太陽直射進成像系統的時間。

附圖說明：

圖1遮光罩展開原理圖。

圖2遮光罩結構圖。

圖3安裝一組展開支架的整體結構圖。

圖4遮光罩俯視圖。

圖5展開支架原理圖。

圖6展開支架機械圖

圖7卷尺彈簧結構圖。

圖8卷尺彈簧連接頭外形圖。

具體實施方式：

這個遮光罩的展開后設計高度為3.9米，收縮時高度為0.8米。遮光罩外框呈八邊形，內切一個直徑為1.6米的圓，可用于大口徑的光學成像系統，原理如圖1所示。

遮光罩具有沿軸向展開的功能，整個遮光罩由展開支架、柔性罩體、張緊繩索組成，結構如圖2所示。遮光罩的展開力矩由外圍的八組展開支架提供，圖3為安裝了一組展開支架的整體結構圖。每一組展開支架與遮光罩的外框呈15度夾角，該角度既保證了遮光罩整個外包絡不會太大，又能提高展開時的穩定性，減小展開過程中的破壞性扭矩，圖4為遮光罩的俯視圖。

展開支架采用卷尺彈簧作為核心部件，相鄰的展開支架用軸承連接，可以實現相對轉動，圖5為展開支架的原理圖。展開支架對遮光罩的作用方式為利用卷尺彈簧折疊時累積的彈性應變能來撐開遮光罩支架，從而撐開連接在支架上的柔性罩布，展開后通過卷尺彈簧的特殊結構來實現自鎖定，單個展開支架的機械圖如圖6所示。

單個卷尺彈簧是由2片類似鋼卷尺的單層開口柱面殼構件組成，其相對位置如圖7所示，外形呈現為具有弧形橫截面的薄壁直帶狀，兩頭固定在橢圓形的柱狀體接連頭上，其外形如圖8所示。這種特殊的機構使卷尺彈簧具有折疊時積聚彈性應變能，展開后可以依靠自身剛度保持鎖定的功能，因此可以代替傳統展開機構中的執行機構(電機)和鎖定機構，在空間、重量和機構復雜性方面都具有一定的優勢，在航天展開機構中有很大的應用前景。

遮光罩的罩布采用柔性的隔熱、隔光型材料，如聚酰亞胺復合薄膜。這種柔性材料可以實現折疊功能，當遮光罩骨架展開時，薄膜也同時被撐開，完全展開后籠罩在遮光罩外壁，可以有效的將太陽熱量反射回去，保證了光緒系統的成像質量。