[發明專利]一種空間可展開大型充氣薄膜遮光罩結構

有效

• 申請號: 201710571616.8
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107238993B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 杜敬利;徐錦濤;蔣翔俊;保宏;張逸群;楊東武
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G03B11/02
• 分類號: G03B11/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種空間可展開大型充氣薄膜遮光罩結構，包括固接在空間相機底座的遮光罩底座，和沿遮光罩底座分布的收攏筒，在收攏筒上套有充氣管骨架，還包括張拉在充氣管骨架表面用于充氣管骨架展開控制的調整索?桿，以及粘接在充氣管骨架外側構成遮光罩的索網加強的遮光薄膜；在遮光罩底座上設有與充氣管骨架對應并連通的充氣罐；其中，遮光罩底座上的充氣罐和收攏筒按照正n邊形頂點位置的沿徑向方向依次向內排列的方式與遮光罩底座固定連接。本發明展開過程僅利用調整索的索長/索力進行反饋控制，無需其他驅動和傳感裝置，且具有結構簡單、重量輕、體積小、儲存空間要求低和制造成本低等優點，符合航天器的輕量化要求。

技術領域

本發明涉及到空間大型展開結構技術領域，特別是一種空間可展開大型充氣薄膜遮光罩結構。

背景技術

遮光罩是空間相機光學系統的重要部分，它既能隔絕在觀測時接收到的大密度熱流，保持空間相機結構的熱穩定性，還可以阻止部分地氣光和其他雜光進入相機鏡頭，同時利用表面材料特性，最大限度地吸收進入遮光罩的雜散光，保證較高的成像信噪比，提高相機成像質量。

目前主要的遮光罩結構有蜂窩夾層式、內置光闌式和薄壁殼體式等幾種類型，經過分析發現有以下幾種局限性：第一，大多數遮光罩采用金屬、樹脂基復合材料等剛性材料作為罩體，造成遮光罩尺寸大，重量大，收縮后體積仍然很大的問題；第二，遮光罩多采用絲杠、空間支架、卷尺彈簧等機械式的展開結構，導致遮光罩結構復雜；第三，傳統遮光罩需要多種驅動和傳感裝置，其控制系統較為復雜。

發明內容

為避免以上傳統設計方案的局限性，本發明設計了一種新的遮光罩結構----空間可展開大型充氣薄膜遮光罩結構。這種結構能很好地滿足遮光罩在航天方面的輕量化要求，可以實現遮光罩遮光和隔熱的功能，同時滿足航天領域的輕量化要求。它在展開前是柔性的，其擺放和折疊形式較為自由，占用較小的發射空間，當其工作時，展開結構通過充氣順序膨脹并帶動薄膜可控展開，完全展開后利用材料或結構剛化技術成為遮光罩的支撐結構，具有結構簡單、重量輕、收縮后體積小、儲存空間要求低、穩定性高、制造成本低和可控展開等優點。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種空間可展開大型充氣薄膜遮光罩結構，包括固接在空間相機底座的遮光罩底座，和沿遮光罩底座周向分布的收攏筒，在收攏筒上套有與遮光罩底座固接、用于遮光罩展開和支撐的充氣管骨架，還包括張拉在充氣管骨架表面用于充氣管骨架展開控制的調整索-桿，以及粘接在充氣管骨架外側構成遮光罩的索網加強的遮光薄膜；在遮光罩底座上設有與充氣管骨架對應并連通的充氣罐；其中，遮光罩底座上的充氣罐和收攏筒按照正n邊形頂點位置的沿徑向方向依次向內排列的方式與遮光罩底座固定連接；

充氣管骨架和調整索-桿收攏時，沿收攏筒平行折疊收攏，并通過遮光罩底座與空間相機底座固連、鎖緊；充氣管骨架和調整索-桿展開時，充氣罐向充氣管骨架充氣，充氣管按順序膨脹并驅動遮光薄膜展開。

進一步，所述遮光罩底座為圓環形結構，遮光罩底座上分布的n個充氣罐和n個與其數量相對應的收攏筒通過n根導氣管連通。

進一步，所述充氣管骨架包括n根軸向充氣管、n個連接在收攏筒上的搭扣環和若干組沿軸向充氣管環向分布的環向充氣管。

進一步，所述收攏筒為空心的兩級凸臺結構，軸向充氣管套在兩級凸臺上，第一級凸臺直徑小于折疊的軸向充氣管直徑；第二級凸臺直徑大于折疊的軸向充氣管直徑，且在與軸向充氣管內壁接觸的表面、第二級凸臺外周壁上涂有固體減摩材料并固化的減摩涂層。

進一步，所述與軸向充氣管內壁接觸的表面為大弧度面或圓角結構。

進一步，所述軸向充氣管的頂部設有搭扣環，為環狀彈性結構，每個搭扣環粘接在第二級凸臺與減摩涂層下方，搭扣環外環直徑等于軸向充氣管直徑，內環直徑小于收攏筒第二級凸臺的直徑。