[發明專利]一種可三維展開的圓錐狀充氣薄膜遮光罩

在審

• 申請號: 202210675027.5
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114942558A
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 徐彥;吳詩豪;鄭建國
• 申請（專利權）人: 浙江大學湖州研究院
• 主分類號: G03B11/02
• 分類號: G03B11/02;G02B23/16
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

本發明公開一種可三維展開的圓錐狀充氣薄膜遮光罩，該遮光罩為次鏡固定圓環、薄膜蒙皮和支撐結構形成的圓錐體，遮光罩的支撐結構包括正六邊形支撐環、軸向充氣直管，軸向充氣直管和正六邊形支撐環的內腔相連通，且繞正六邊形支撐環均勻分布構成圓錐體。支撐環和軸向充氣直管可以折疊，在軌時通過充氣實現支撐環的徑向展開和軸向充氣直管的軸向展開，從而牽引薄膜蒙皮展開。該遮光罩可有效降低載荷重量和發射體積，并可調節薄膜衍射主鏡的型面精度，可以實現巨型口徑、超輕薄膜光學系統。

技術領域

本發明屬于光學系統遮光罩設計領域，具體涉及一種可三維展開的圓錐狀充氣薄膜遮光罩。

背景技術

空間光學望遠鏡和遙感相機都需要遮光罩來抑止雜散光設備的干擾，減小雜散光對成像的危害，從而提高成像質量。傳統遮光罩采取固定式結構，不能折疊壓縮，該形式的遮光罩適用于中小型的光學系統，其設計方法已相當成熟。而目前空間光學系統向大視場、高分辨率方向發展，遮光罩的口徑尺寸隨之也越來越大，同時受運載的包絡限制，傳統的固定式遮光罩已不適用于大口徑空間光學系統的發展。因此，未來的遮光罩將更多地采用折疊展開的形式，同時遮光罩工作的外太空環境維護不便，且受到發射力學環境影響，遮光罩需保證有較輕的質量和較高的剛度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可三維展開的圓錐狀充氣薄膜遮光罩，通過充氣展開技術，有效降低了遮光罩的體積和質量，簡化了遮光罩的結構，具有較高的可靠性和較高的剛度。

本發明的技術方案如下：

一種可三維展開的圓錐狀充氣薄膜遮光罩，該遮光罩為由次鏡固定圓環、薄膜蒙皮和支撐結構形成的圓錐體，所述支撐結構包括內腔相連通的支撐環和軸向充氣直管，且所述軸向充氣直管繞所述支撐環均勻分布構成圓錐體狀；所述次鏡固定圓環固定在所述支撐結構的上端，所述薄膜蒙皮分別分布在所述軸向充氣直管外側且上端固定在所述次鏡固定圓環側面，下端固定在所述支撐環側面；所述支撐環和軸向充氣直管可以軸向折疊，通過充氣實現所述支撐環的徑向展開和軸向充氣直管的軸向展開，從而牽引所述薄膜蒙皮展開。

進一步地，所述支撐環為正六邊形，為由六根環向充氣直管和剛性節點構成的可折疊正六邊形環狀結構，包括三通節點、兩通節點、環向充氣直管，所述兩通節點與兩根環向充氣直管連接，所述三通節點與兩根環向充氣直管及一根軸向充氣直管連接，剛性節點內部相貫通，所有環向和軸向充氣直管連通構成一個氣腔。

進一步地，所述三通節點、兩通節點內側均布置有一組機械頂拉微調系統，該系統包括兩塊有間隔的平行薄板和厚板，2個螺絲穿過所述薄板上的通孔后旋入厚板的螺紋孔中，通過旋入旋出該2個螺絲，可微小調整薄膜衍射主鏡的邊界，以提高薄膜衍射主鏡的平面度。

進一步地，所述薄膜衍射主鏡外邊緣設計花邊，花邊的6個點和所述剛性節點的連接點連接，即可實現薄膜主鏡的張拉固定。

進一步地，所述環向充氣直管和軸向充氣直管的帶彈簧通過螺絲固定在剛性節點的內壁。

進一步地，所述次鏡固定圓環為鋁合金材質，內徑為100mm，通過螺絲和特種膠水與所述軸向充氣直管連接。

進一步地，所述薄膜蒙皮通過特種膠水貼附在三通節點、兩通節點的側面和次鏡固定圓環的側面上。

本發明的有益效果是：本發明通過充氣實現遮光罩的軸向和徑向展開，結構簡單，具有良好的加工工藝性和裝配工藝性；該遮光罩有效降低了載荷重量和發射體積，并可實現薄膜衍射主鏡的型面精度控制，可用于巨型口徑、超輕薄膜光學系統。

附圖說明

圖1為本發明一種三維展開充氣遮光罩的展開結構示意圖

圖2為本發明一種三維展開充氣遮光罩的正六邊形支撐環結構示意圖

圖3為本發明正六邊形支撐環的三通節點結構示意圖