一种可展开式遮光罩制造技术

本发明专利技术公开了一种可展开式遮光罩，其包括折叠式底盘、径向展开机构和轴向展开机构，折叠式底盘包括通过合页相连的第一底盘和第二底盘，折叠时，第一底盘与第二底盘垂直，展开时，第一底盘与第二底盘在同一水平面上；径向展开机构包括支架和滑轮组件，支架包括依次彼此铰接的多根连杆和多根卷尺弹簧，滑轮组件安装在连杆和卷尺弹簧的铰接处，并与底盘上的运行轨道配合，收缩时，卷尺弹簧向内弯曲折叠，展开时，卷尺弹簧释放弹性势能，推动连杆沿径向移动；轴向展开机构包括片弹簧组件、折叠梁以及多个沿轴向布置的支架，支架两两之间通过片弹簧组件和折叠梁相连。本发明专利技术未使用时收缩，工作时展开成预定形状，具有体积小、可自动弹出的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可展开式遮光罩
本专利技术属于光学系统遮光罩设计领域，更具体地，涉及一种可展开式遮光罩。
技术介绍
目前，影响光学系统成像质量的因素主要有两种，一是光学结构的设计质量，二是对系统杂散光的抑制。对于空间光学系统，遮光罩及其上的挡光环结构是空间光学系统的重要组成部分，是抑制外来杂散光的有效装置。随着对杂散光的分析和研究的深入，遮光罩的研究得到了不断的发展。在实际生活中，遮光罩在摄影领域应用广泛，品种多样，如方形、圆形、花瓣形遮光罩等等。随着航天技术的发展也促进了遮光罩的更新换代，由固定尺寸和放置位置的普通遮光罩发展到可展式遮光罩。随着探测器灵敏度的提高，光电探测系统尤其是空间光电探测系统的探测能力己经接近或达到光学系统的衍射极限，此时对光学系统杂散光抑制能力提出了更加苛刻的要求。增大遮光罩长度是一种直接有效的方法，但由于目前空间光学系统的升空方式为火箭运载升空，而火箭运载舱的容量有限，这就要求遮光罩在发射状态的质量和尺寸都要尽量小，升空并进入工作状态后的尺寸则需要较长，这就需要对遮光罩进行改进，即发射时为折叠收纳状态，进入轨道后再逐步展开，使其具有可伸缩性。现有技术中研究设计了一些开展式遮光罩，例如，CN201210019011.5公开的一种空间大口径可展开遮光罩结构，该遮光罩具备收缩发射、在轨展开的功能，优化了遮光罩与卫星整流罩的空间接口关系；又如，CN201310288763.6公开的一种分段可展开可旋转的楔形遮光罩，该遮光罩在发射前处于收缩状态，在轨后采用直线铰方式沿着轴线方向分段展开圆筒部分及斜角部分，斜角部分通过对太阳的定位不断调整姿态，使短边背离太阳，对太阳光形成遮蔽，有效地解决太阳引起的杂散光和热流量问题；又如，CN201310331513.6公开的一种弹出式遮光罩，其包括多个套筒、连接基板、可伸缩折叠梁和弹簧组件，各节套筒的直径依次减小，安装时处于收缩状态，工作时弹出成要求的形状。然而上述现有的遮光罩均只能实现轴向展开，无法实现径向展开，仍然存在体积过大，结构过于复杂的问题。再如，CN200910022264.6公开的一种可折叠和展开的光学相机遮光罩，其虽然可实现轴向和径向的展开，但由于该遮光罩采用框架结构外加遮光布的形式，遮光布抵御恶劣环境的能力弱，使整个结构的使用范围受限，也不能添加挡光环结构，使得该遮光罩的遮光能力受到限制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种可展开式遮光罩，该遮光罩通过设置径向展开机构和轴向展开机构，并配合折叠式底盘，使得遮光罩在未使用状态时收缩，在工作时迅速展开成预定形状，具有体积小、可自动弹出的优点，满足空间光学系统的实际需要。为实现上述目的，本专利技术提出了一种可展开式遮光罩，该遮光罩包括折叠式底盘、径向展开机构和轴向展开机构，其中：所述折叠式底盘包括第一底盘和第二底盘，所述第一底盘和第二底盘上设有滑槽，并且两者通过合页相连，当折叠式底盘折叠时，第一底盘与第二底盘垂直，当折叠式底盘展开时，第一底盘与第二底盘在同一水平面上，以为径向展开机构提供运行轨道；所述径向展开机构包括支架和滑轮组件，所述支架包括多根连杆和多根卷尺弹簧，所述连杆和卷尺弹簧依次彼此铰接，以形成封闭的环，所述滑轮组件安装在连杆和卷尺弹簧的铰接处，并与折叠式底盘上的运行轨道相配合，当径向展开机构收缩时，卷尺弹簧向内弯曲折叠，使遮光罩的径向大小为多根连杆组成的多边形，当径向展开机构展开时，卷尺弹簧释放弹性势能，推动连杆沿径向移动，使遮光罩的径向大小变为由多根连杆和多根卷尺弹簧组成的多边形；所述轴向展开机构包括片弹簧组件、折叠梁以及多个沿轴向布置的所述支架，所述支架两两之间通过片弹簧组件和折叠梁相连。作为进一步优选的，所述第一底盘为圆板形，所述第二底盘为六个，六个第二底盘沿着所述第一底盘的周向布置。作为进一步优选的，所述滑轮组件包括滑轮杆和滑轮，所述滑轮杆与连杆和卷尺弹簧的铰接处相连，所述滑轮设于滑轮杆的端部，并与所述滑槽滑动配合，该滑轮上还嵌装有一圈滚珠，该滚珠与滑槽的端面接触，以起到轴向固定作用，并减少径向展开过程中的横向摩擦阻力。作为进一步优选的，所述连杆和卷尺弹簧均为六根，当径向展开机构收缩时，遮光罩的径向大小为六根连杆组成的六边形，当径向展开机构展开时，遮光罩的径向大小变为由六根连杆和六根卷尺弹簧组成的十二边形。作为进一步优选的，所述片弹簧组件设于两根连杆之间，其包括多对依次相连的片弹簧，每对片弹簧由两片片弹簧组成，两片片弹簧的两端彼此相连，所述片弹簧的原始状态为圆弧形，完全压缩后呈近似直线形。作为进一步优选的，所述折叠梁设于两根连杆之间，其包括上梁、中间梁和下梁，所述上梁、中间梁和下梁依次通过合页相连，当完全展开时，折叠梁在保证展开状态的情况下，同时承受轴向拉力和轴向压力，以实现自锁。作为进一步优选的，所述锁定机构包括扭簧、连杆和凸台，所述扭簧设在第一底盘上，所述凸台设在第二底盘上，所述连杆的一端与扭簧相连，另一端与凸台抵接。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术的遮光罩在未使用时处于轴向与径向的双向收缩状态，相比现有的遮光罩，体积进一步减小，工作时遮光罩能够快速的从轴向和径向弹出成预定的形状，并且轴向展开和径向展开机构相互独立、互不干涉，既保证了遮光罩良好的遮光性能，又解决了其运载不便的难题，具有体积小、可自动弹出的优点，满足空间光学系统的实际需要。2.本专利技术的底盘为折叠式底盘，在遮光罩未使用时，该底盘为折叠状态，第一底盘和第二底盘呈90°夹角，将径向展开机构和轴向展开机构包裹在内部，使遮光罩的体积尽可能的达到最小，遮光罩使用时，第二底盘顺势展开成花瓣状，此时，第二底盘和第一底盘在同一水平面上，为径向展开机构提供了运行所需的轨道，使得径向展开机构按照预定的路线弹出预定的形状。3.本专利技术的径向展开机构由连杆和卷尺弹簧构成，遮光罩未使用时，卷尺弹簧向内弯曲折叠，使遮光罩的径向大小仅为多根连杆组成的多边形，进一步减小遮光罩的尺寸，当遮光罩工作时，利用卷尺弹簧释放的弹性势能，即可推动连杆沿径向移动，使遮光罩的径向大小变为由连杆和卷尺弹簧组成的多边形，实现遮光罩径向的快速展开，并且为了使得遮光罩展开成预定的形状，在连杆和卷尺弹簧的铰接处设置有与底盘滑动配合的滑轮组件，可保证径向展开机构按照预定路线展开，具有结构简单，操作方便等优点。4.本专利技术的轴向展开机构由弹簧组件提供驱动力，方便快捷，本专利技术还对弹簧组件的弹性系数做出合理的设计，以避免轴向展开机构在展开后由于速度过大导致结构的瞬间变形量过大，从而引起遮光罩的永久变形，并通过设置可伸缩式折叠梁，以保证完全展开状态；弹簧组件在展开过程完成后仍有剩余的弹性应变能，使得折叠梁在展开后不会收缩，同时折叠梁在展开后有较高的支承刚度，使得弹簧组件一直保持压缩状态，两者相互限制，实现自锁，从而保证遮光罩径向展开的稳定性。5.本专利技术底盘的展开采用伺服电机驱动，可保证速度稳定，位置准确，并且利用减速器来提高扭矩，从而可以保证底盘在展开过程的稳定性；本专利技术利用扭簧带动连杆运动，在第二底盘完全展开后，连杆顶住凸台，使得底盘展开后固定在确定位置，保持锁定状态，其机构简单，但可操作性很强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可展开式遮光罩，其特征在于，该遮光罩包括折叠式底盘、径向展开机构和轴向展开机构，其中：所述折叠式底盘包括第一底盘(1)和第二底盘(2)，所述第一底盘(1)和第二底盘(2)上设有滑槽(3)，并且两者通过合页(4)相连，当折叠式底盘折叠时，第一底盘(1)与第二底盘(2)垂直，当折叠式底盘展开时，第一底盘(1)与第二底盘(2)在同一水平面上，以为径向展开机构提供运行轨道；所述径向展开机构包括支架(5)和滑轮组件，所述支架(5)包括多根连杆(6)和多根卷尺弹簧(7)，所述连杆(6)和卷尺弹簧(7)依次彼此铰接，以形成封闭的环，所述滑轮组件安装在连杆(6)和卷尺弹簧(7)的铰接处，并与折叠式底盘上的运行轨道相配合，当径向展开机构收缩时，卷尺弹簧(7)向内弯曲折叠，使遮光罩的径向大小为多根连杆组成的多边形，当径向展开机构展开时，卷尺弹簧(7)释放弹性势能，推动连杆沿径向移动，使遮光罩的径向大小变为由多根连杆和多根卷尺弹簧组成的多边形；所述轴向展开机构包括片弹簧组件(16)、折叠梁(17)以及多个沿轴向布置的所述支架(5)，所述支架两两之间通过片弹簧组件和折叠梁相连。

【技术特征摘要】
1.一种可展开式遮光罩，其特征在于，该遮光罩包括折叠式底盘、径向展开机构和轴向展开机构，其中：所述折叠式底盘包括第一底盘(1)和第二底盘(2)，所述第一底盘(1)和第二底盘(2)上设有滑槽(3)，并且两者通过合页(4)相连，当折叠式底盘折叠时，第一底盘(1)与第二底盘(2)垂直，当折叠式底盘展开时，第一底盘(1)与第二底盘(2)在同一水平面上，该第一底盘(1)和第二底盘(2)上的滑槽(3)为径向展开机构提供运行轨道；所述径向展开机构包括支架(5)和滑轮组件，所述支架(5)包括多根连杆(6)和多根卷尺弹簧(7)，所述连杆(6)和卷尺弹簧(7)依次彼此铰接，以形成封闭的环，所述滑轮组件安装在连杆(6)和卷尺弹簧(7)的铰接处，并与折叠式底盘上的滑槽相配合，当径向展开机构收缩时，卷尺弹簧(7)向内弯曲折叠，使遮光罩的径向大小为多根连杆组成的多边形，当径向展开机构展开时，卷尺弹簧(7)释放弹性势能，推动连杆沿径向移动，使遮光罩的径向大小变为由多根连杆和多根卷尺弹簧组成的多边形；所述轴向展开机构包括片弹簧组件(16)、折叠梁(17)以及多个沿轴向布置的所述支架(5)，所述支架两两之间通过片弹簧组件和折叠梁相连。2.如权利要求1所述的可展开式遮光罩，其特征在于，所述第一底盘(1)为圆板形，所述第二底盘(2)为六个，六个第二底盘沿着所述第一底盘的周向布置。3.如权利要求2所述的可展开式遮光罩，其特征在于，所述滑轮组件包括滑轮杆(8)和滑轮(9)，所述滑轮杆(8)与连杆(6)和卷尺弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世平，李世其，孙涛，熊琦，丁振，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42