具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构制造技术

具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构，涉及空间光学遥感技术领域，为解决现有技术中存在的问题，提供了一种具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜展开机构，在实现空间衍射主镜在轨展开功能的同时，不仅能提高轨道热环境的适应能力，还能降低展开动作带来的冲击，从而保证了空间衍射主镜的在轨光学性能和可靠性。包括基板、柔性杆、中心支撑、缓释装置、锁定装置和随动铰链，本发明专利技术的展开机构的柔性杆在折叠状态下可以弯折以适应主镜内狭小的空间，进行展开动作时可以提供基板展开所需要的弹力。因此相对于刚性连接杆，N组基板仅需要N个锁定装置，并且不需要联轴器。本发明专利技术的展开机构有利于实现空间衍射主镜的轻量化。展开机构有利于实现空间衍射主镜的轻量化。展开机构有利于实现空间衍射主镜的轻量化。

【技术实现步骤摘要】
具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构


[0001]本专利技术涉及空间光学遥感
，具体涉及一种具备消热和低冲击特性空间衍射主镜的展开机构。

技术介绍

[0002]随着光学遥感应用需求的日益增长，对空间望远镜的成像分辨率要求也越来越高，为了应对这种需求空间望远镜的入瞳口径也要随之增大。主镜作为空间望远镜的入瞳光阑往往在整机中质量和体积占比极大，尽管反射镜的轻量化技术已经极为成熟，但是传统大型高分辨空间望远镜依然具有极高的发射成本。
[0003]为了解决上述问题，利用薄膜光学元件作为主镜的空间衍射望远镜被提出，受限于火箭整流罩的包络，空间衍射主镜必须在发射过程中处于折叠状态。目前，国内外多采用分瓣式结构的空间衍射主镜，其能够实现主镜大口径化的同时具有超轻的质量。但是，现有的空间衍射主镜展开机构存在诸多问题难以实际应用。一方面，空间衍射望远镜主镜由于其特殊的使用条件仅能够进行简单的热控实施，所以其受到轨道热环境也极为恶劣，无消热环节的结构会使得空间衍射主镜的光学性能出现严重退化。另一方面，薄膜光学元件相较于普通光学镜片极为脆弱，因此空间衍射主镜的展开动作不能带来过大的冲击振动以免薄膜光学元件损坏。
[0004]因此，亟需一种即能够实现空间衍射主镜在轨展开并且具备消热和低冲击特性的展开机构，以保证空间衍射主镜的在轨光学性能和可靠性。
[0005]与本专利技术最为接近的已有技术是专利技术专利，申请号201610949783.7，名称：空间大口径可展开的主镜机构。该专利技术中本专利技术中N组分块式镜体均匀设在联动装置的周围，展开锁定装置包括N个第一铰接器、N个第二铰接器、N个第三铰接器和N个第四铰接器，相邻两组分块式镜体的顶部通过一个第一铰接器相连接，相邻两组分块式镜体的底部通过一个第二铰接器相连接，每组分块式镜体包括两个子镜，两个子镜并列设置，两个子镜的顶部通过一个第三铰接器相连接，两个子镜的底部通过一个第四铰接器相连接，N组分块式镜体通过展开锁定装置做出收拢和展开动作。
[0006]上述空间大口径可展开的主镜机构的缺点在于：
[0007]1.空间大口径可展开的主镜机构在轨展开后并处于恶劣的轨道热环境中时，主镜结构会因剧烈的温度变化产生热变形，纯刚性的展开机构无法释放额外的热应力，因此主镜上的薄膜衍射元件的平面度指标会发生恶化，严重影响空间衍射主镜的光学性能。
[0008]2.空间大口径可展开的主镜机构展开过程的驱动力来源为单一的弹簧驱动，这种方案展开速率无法控制，并且纯刚性的展开机构会将振动近乎无衰减的传递到薄膜光学元件上从而造成其发生破坏，降低了空间衍射主镜的可靠性。
[0009]3.空间大口径可展开的主镜机构由于采用不能提供弹力的纯刚性联动杆支撑镜体，因此N块镜体需要4N个展开锁定装置和N个联轴器，冗余的结构设计使得整机结构质量增加，不利于空间衍射主镜的轻量化。

技术实现思路

[0010]本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提供了一种具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜展开机构，在实现空间衍射主镜在轨展开功能的同时，不仅能提高轨道热环境的适应能力，还能降低展开动作带来的冲击，从而保证了空间衍射主镜的在轨光学性能和可靠性。
[0011]具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜展开机构，包括基板、柔性杆、中心支撑、缓释装置、锁定装置和随动铰链，所述空间衍射主镜通过中心支撑安装在卫星平台上。
[0012]所述基板为N组，每组包括两个基板，共2N个基板围绕中心支撑呈圆周阵列均布；每组的两个基板间通过两个随动铰链相连接，所述两个随动铰链分别连接着基板的两端，共2N个；所述每组基板间通过展开机构相连接，所述展开机构连接着基板中间部位，共N个；所述缓释装置安装在中心支撑侧面，共N个；所述柔性杆一端与锁定装置铰接另一端与缓释装置铰接。
[0013]进一步的，所述中心支撑处于空间衍射主镜的中心，其包括中心支撑顶面和中心支撑侧面；所述中心支撑顶面与提供与卫星平台之间的机械接口，所述中心支撑侧面提供与N个缓释装置间的机械接口。所述基板上具有用于固定薄膜光学元件的安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ；所述柔性杆具有带状弹簧，所述带状弹簧共4段均布在柔性杆上。
[0014]所述空间衍射主镜处于折叠状态时，所述N个柔性杆的中间两段带状弹簧处于弯折状态，所述每组中得两块基板对折，所述2N个随动铰链随着基板的对折而闭合，所述N个锁定装置锁定两组间的基板。
[0015]所述空间衍射主镜处于展开状态时，所述N个柔性杆完全伸长，所述2N个基板处于同一平面且呈圆周阵列均布，所述2N个随动铰链随着基板的共面而张开，所述N个展开机构解锁。
[0016]进一步的，在所述空间衍射主镜的展开过程中，所述缓释装置能够控制带状弹簧恢复伸长的速率，从而降低展开动作对空间衍射主镜乃至薄膜衍射单元的冲击力。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)本专利技术的空间衍射主镜展开机构具备消热功能，可以释放温度载荷作用下基板的热变形，从而削弱轨道热环境对空间衍射主镜的影响，保证其在轨光学性能。经过仿真计算，无消热功能的主镜在
±
10℃温差下，薄膜光学元件的平面度为8mm；本专利技术具备消热功能的主镜在
±
10℃温差下，薄膜光学元件的平面度为2mm，消热效果提升了75％。
[0019](2)本专利技术的空间衍射主镜展开机构，具备低冲击特性，缓释机构能够控制主镜展开的速率，因此能够大幅度降低展开动作对薄膜光学元件的冲击力并防止其发生破坏，提高空间衍射主镜的可靠性。
[0020](3)本专利技术的空间衍射主镜展开机构的柔性杆在折叠状态下可以弯折以适应主镜内狭小的空间，进行展开动作时可以提供基板展开所需要的弹力。因此相对于刚性连接杆，N组基板仅需要N个锁定装置，并且不需要联轴器。具有较轻的质量并且面密度仅为12kg/m，更加有利于实现高分辨空间相机的轻量化。
[0021](4)本专利技术所述的展开机构中，在空间衍射主镜展开状态下，完全伸长的柔性杆在垂直镜面方向具有一定的挠性，可以削弱温度载荷对空间衍射主镜光学性能的影响，从而实现消热功能。
附图说明
[0022]图1为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的展开状态示意图；
[0023]图2为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的折叠状态示意图；
[0024]图3为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的折叠状态局部示意图；
[0025]图4为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的中心支撑及缓释装置布局示意图；
[0026]图5为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的柔性杆伸长状态示意图；
[0027]图6为具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构的柔性杆折叠状态示意图。
[0028]图中：1、基板，2、柔性杆，3、中心支撑，4、缓释装置，5、锁定装置，6、随动铰链，101、安装孔Ⅰ，102、安装孔Ⅱ，201、带状弹簧，301本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具备消热和低冲击特性的空间衍射主镜的展开机构，其特征是：该机构包括基板(1)、柔性杆(2)、中心支撑(3)、缓释装置(4)、锁定装置(5)和随动铰链(6)；所述基板(1)为N组，每组包括两个基板，N组基板围绕中心支撑(3)呈圆周阵列均布，每组基板之间通过锁定装置(5)连接，每组的两个基板之间通过随动铰链(6)连接；所述柔性杆(2)的一端与锁定装置(5)铰接，另一端与缓释装置(4)铰接；所述缓释装置(4)安装在中心支撑(3)周向上；所述柔性杆(2)上均布有多段带状弹簧，空间衍射主镜处于折叠状态时，柔性杆(2)的中间两段带状弹簧处于弯折状态，每组基板中的两块基板对折，所述随动铰链(6)随基板的对折而闭合，所述锁定装置(5)锁定相邻组之间的基板；所述空间衍射主镜处于展开状态时，所述柔性杆(2)完全伸长，2N个基板处于同一平面且呈圆周阵列均布，2N个随动铰链随基板的共面而张开，所述N个锁定装置(5)解锁相邻组之间的基板。2.根据权利要求1所述的具备消热和低冲击特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泰雷，张刘，张帆，吕雪莹，昝世凯，孙博，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：