[發明專利]一種輕小型可展開式薄膜遮光罩

在審

• 申請號: 202010427743.2
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111458955A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 白江波;林秋紅;劉天偉;邱慧;從強;李瀟
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G03B11/02
• 分類號: G03B11/02;G03B17/55
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，由薄膜和復合材料螺旋彈簧構成。復合材料螺旋彈簧整體外觀呈螺旋狀，薄膜通過機械鉸鏈連接或者膠接方式環設在復合材料螺旋彈簧外周。在本發明的輕小型可展開式薄膜遮光罩兩端沿著軸向施加壓縮載荷，復合材料螺旋彈簧螺距減小，實現薄膜遮光罩折疊功能，撤去外部壓縮載荷，利用復合材料螺旋彈簧儲存的應變能迅速恢復至初始構型，實現薄膜遮光罩展開功能。本發明結構簡單、成本低、質量小、體積小、剛度大、可靠性高，綜合性能優異，因此，本發明有非常好的工程應用價值。

技術領域

本發明提供一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，屬于結構設計領域。

背景技術

空間光學相機需要遮光罩來實現相機溫度控制和雜散光的抑制的功能。遮光罩能隔絕空間光學相機在觀測時接收到的大密度熱流，保持空間光學相機結構的熱穩定性，同時利用表面材料特性，最大限度地吸收進入遮光罩內部的雜散光，保證較高的成像信噪比，對光學系統提高成像對比度、改善成像質量具有重要意義。目前，常規的遮光罩采取固定式結構，不能折疊壓縮，造成遮光罩體積大，重量大等問題，因此，可展開式遮光罩具有良好的應用前景。現有的可展開式遮光罩技術主要包括機構展開式和充氣展開式。機構展開式遮光罩一般采用機械鉸鏈作為展開單元，使用電機提供驅動力，但驅動機構的展開單元多，可靠性低，容易出現故障，需要外部提供展開驅動力。充氣展開式遮光罩以充氣作為展開動力，對遮光罩的展開單元充氣，充氣展開式遮光罩質量輕、壓縮比高，但充氣展開式展開精度較低，展開時需要高壓氣源提供驅動力，必須配套控制閥門等裝置，增加了系統的復雜程度。已有遮光罩很難實現結構簡單且小型化。因此，本發明提供一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，具有結構簡單、質量小、成本低、體積小、剛度大、可靠性高等優點，且便于實施。

發明內容

1、目的：本發明的目的在于提供一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，以解決現有的遮光罩存在體積大、重量大、結構復雜且精度較低等問題。

2、技術方案：本發明一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，由薄膜和復合材料螺旋彈簧構成。復合材料螺旋彈簧整體外觀呈螺旋狀，復合材料螺旋彈簧端面圈與臨圈并緊，使復合材料螺旋彈簧端面圈成為幾乎閉合的圓環。復合材料螺旋彈簧在沿中心線方向具有大變形能力，當在復合材料螺旋彈簧兩端施加壓縮載荷，復合材料螺旋彈簧將發生大變形，螺距減小，儲存應變能。薄膜通過機械鉸鏈連接或者膠接方式環設在復合材料螺旋彈簧外周，復合材料螺旋彈簧對薄膜起支撐作用。薄膜不透光，具有優異的力學性能、熱穩定性以及透波功能。在本發明的輕小型可展開式薄膜遮光罩兩端沿著軸向施加壓縮載荷，復合材料螺旋彈簧螺距減小，實現薄膜遮光罩折疊功能，撤去外部壓縮載荷，利用復合材料螺旋彈簧儲存的應變能迅速恢復至初始構型，實現薄膜遮光罩展開功能。

本發明的薄膜為黑色的聚酰亞胺薄膜或者其它具有遮光效果的薄膜。

本發明的復合材料螺旋彈簧所選用的復合材料由增強材料和聚合物材料組成，其中，所述“聚合物材料”為環氧樹脂、苯乙烯、苯乙烯-丁二烯、反式聚異戊二烯、氰酸酯、聚氨酯、聚降冰片烯、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚乙烯醇，增強材料為、碳纖維、玻璃纖維、Kevlar纖維、硼纖維、植物纖維或以上纖維織物或以上纖維的短切纖維，以及微米或納米級的碳粉、碳納米顆粒或碳納米管。

附圖說明

圖1是展開狀態復合材料螺旋彈簧的示意圖。

圖2是折疊狀態復合材料螺旋彈簧的示意圖。

圖3是展開狀態遮光罩的示意圖。

圖4是折疊狀態遮光罩的示意圖。

圖1中：1.復合材料螺旋彈簧，2.復合材料螺旋彈簧端面圈。F為壓縮載荷。

圖3中：3.薄膜。

具體實施方式

下面結合附圖和實施實例對本發明做出進一步的說明。

本發明一種輕小型可展開式薄膜遮光罩，由薄膜3和復合材料螺旋彈簧1構成。復合材料螺旋彈簧1整體外觀呈螺旋狀(如圖1所示)，復合材料螺旋彈簧1所選用的復合材料由增強材料和聚合物材料組成，其中，所述“聚合物材料”為環氧樹脂、苯乙烯、苯乙烯-丁二烯、反式聚異戊二烯、氰酸酯、聚氨酯、聚降冰片烯、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚乙烯醇，增強材料為碳纖維、玻璃纖維、Kevlar纖維、硼纖維、植物纖維或以上纖維織物或以上纖維的短切纖維，以及微米或納米級的碳粉、碳納米顆粒或碳納米管。復合材料螺旋彈簧端面圈2與臨圈并緊，使復合材料螺旋彈簧端面圈2成為幾乎閉合的圓環。復合材料螺旋彈簧端部端面圈與臨圈并緊可以加大復合材料螺旋彈簧1與支撐面的接觸面積，使復合材料螺旋彈簧1在折疊過程中不產生沿軸線的扭曲，保持作用力方向的反向延長線經過復合材料螺旋彈簧1的中心線，同時，可避免將接觸面劃傷。復合材料螺旋彈簧1在沿中心線方向具有大變形能力，當在復合材料螺旋彈簧1兩端施加一定壓力時，復合材料彈簧1將發生大變形，螺距減小，儲存應變能(如圖2所示)。薄膜3通過機械鉸鏈連接或者膠接環設在復合材料螺旋彈簧1外周，復合材料螺旋彈簧1對薄膜3起支撐作用(如圖3所示)，其中，薄膜3為黑色的聚酰亞胺薄膜或者其它具有遮光效果的薄膜，具有優異的力學性能、熱穩定性以及透波功能。在本發明的輕小型可展開式薄膜遮光罩兩端沿著軸向施加壓縮載荷，復合材料螺旋彈簧1螺距減小，實現薄膜遮光罩折疊功能(如圖4所示)，撤去外部壓縮載荷，利用復合材料螺旋彈簧1儲存的應變能迅速恢復至初始構型，實現薄膜遮光罩展開功能。