本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感領(lǐng)域，涉及一種長(zhǎng)焦距空間相機(jī)次鏡組件的可展開支撐桁架。

背景技術(shù)：

隨著空間遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，長(zhǎng)焦距空間光學(xué)遙感器正扮演著越來(lái)越重要的角色。但是，由于運(yùn)載火箭及整流罩尺寸等一系列因素的限制，遙感器機(jī)身尺寸與運(yùn)載火箭整流罩尺寸之間的矛盾越來(lái)越突出，可展開結(jié)構(gòu)有效解決了二者之間的矛盾，使得研制長(zhǎng)焦距、高分辨率的光學(xué)遙感器成為可能。

可展開結(jié)構(gòu)是指發(fā)射時(shí)處于折疊狀態(tài)、入軌后自行展開的結(jié)構(gòu)。按照展開部件的不同分類，空間光學(xué)遙感器的可展開結(jié)構(gòu)分為主鏡展開結(jié)構(gòu)、可展開次鏡支撐桁架、遮光罩展開結(jié)構(gòu)等。目前，可展開次鏡支撐桁架常采用次鏡塔結(jié)構(gòu)，如圖1所示，主要包括固定套筒9和活動(dòng)套筒8，驅(qū)動(dòng)方式為一般電機(jī)驅(qū)動(dòng)，例如美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)的空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。這種次鏡展開方式雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

1)剛度較低。由于活動(dòng)套筒8會(huì)對(duì)主鏡10到次鏡7的反射光產(chǎn)生遮攔，為了減小遮攔比，需減小活動(dòng)套筒8垂直于光軸方向的截面尺寸，這樣做勢(shì)必會(huì)犧牲整個(gè)活動(dòng)套筒8的剛度。

2)定位精度低。次鏡塔結(jié)構(gòu)在軌展開后需要精確地定位及鎖定，由于次鏡塔位于主鏡10中心孔處，垂直于光軸的截面較小，也就意味著用于實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)定位的截面較小，因此無(wú)論采用何種定位方式，定位精度都會(huì)受到橫截面小的限制，從而影響展開后次鏡7的位置精度。

對(duì)于短焦距的光學(xué)儀器來(lái)講，次鏡塔展開結(jié)構(gòu)是能夠滿足使用要求的，但對(duì)于長(zhǎng)焦距的光學(xué)儀器來(lái)說，它無(wú)法滿足使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)焦距空間相機(jī)次鏡組件的可展開支撐桁架，該結(jié)構(gòu)能有效提高次鏡組件支撐結(jié)構(gòu)的剛度和定位精度。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種長(zhǎng)焦距空間相機(jī)次鏡組件的可展開支撐桁架，該桁架包括：固定桁架、展開桁架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、折疊鎖定機(jī)構(gòu)和展開鎖定機(jī)構(gòu)；所述展開桁架通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在所述固定桁架上運(yùn)動(dòng)；所述折疊鎖定機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)折疊狀態(tài)時(shí)的鎖定；所述主動(dòng)式雙錐面展開鎖定機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)展開狀態(tài)時(shí)的自鎖定。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用分立式展開結(jié)構(gòu)代替次鏡塔展開結(jié)構(gòu)，解決了后者剛度低、定位精度低的問題。與次鏡塔結(jié)構(gòu)相比，該發(fā)明具有剛度高、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于長(zhǎng)焦距空間光學(xué)遙感器等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中次鏡塔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明可展開支撐桁架折疊狀態(tài)示意圖；

圖3為本發(fā)明可展開支撐桁架展開狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明固定桁架示意圖；

圖5為本發(fā)明展開桁架示意圖；

圖6為本發(fā)明傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明導(dǎo)向機(jī)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明折疊狀態(tài)鎖定機(jī)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明展開鎖定機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中：1、固定桁架，11、第一下桁架，12、第二下桁架，13、第三下桁架，14、連接環(huán)，2、展開桁架，21、第一上桁架，22、第二上桁架，23、第三上桁架，24、前板，3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，31、齒輪架，32、齒輪，33、齒條，34、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，35、編碼器，4、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，41、導(dǎo)軌，42、滑塊，5、折疊鎖定機(jī)構(gòu)，51、折疊限位塊，52、分離螺母，6、展開鎖定機(jī)構(gòu)，7、滑動(dòng)套筒，8、固定套筒

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖2～圖8所示，一種長(zhǎng)焦距空間相機(jī)次鏡組件的可展開支撐桁架，主要包括固定桁架1、展開桁架2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4、折疊鎖定機(jī)構(gòu)5、展開鎖定機(jī)構(gòu)6。展開桁架2通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4在所述固定桁架1上運(yùn)動(dòng)；折疊鎖定機(jī)構(gòu)5實(shí)現(xiàn)折疊狀態(tài)時(shí)的鎖定；展開鎖定機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)展開狀態(tài)時(shí)的自鎖定。

固定桁架1包括第一下桁架桿11、第二下桁架桿12、第三下桁架桿13、連接環(huán)14；其中第一下桁架桿11、第二下桁架桿12、第三下桁架桿13分立于主鏡外側(cè)，長(zhǎng)度相等，沿圓周均布，其軸線相互平行；三組桁架桿底部固定在光學(xué)基座上，頂部與連接環(huán)14均布相連，內(nèi)側(cè)面安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4、折疊鎖定機(jī)構(gòu)5，連接環(huán)14底面安裝展開鎖定機(jī)構(gòu)6。

所述的展開桁架2包括第一上桁架桿21、第二上桁架桿22、第三上桁架桿23、前板24。其中第一上桁架桿21、第二上桁架桿22、第三上桁架桿23長(zhǎng)度相等，沿前板24圓周均布；三組桁架桿底部安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4、折疊鎖定機(jī)構(gòu)5、展開鎖定機(jī)構(gòu)6；前板24安裝在上桁架桿頂端，提供與次鏡組件接口。

所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3共有三組，每組包括齒輪架31、齒輪32、齒條33、驅(qū)動(dòng)電機(jī)34、編碼器35。齒輪架31安裝在上桁架桿底部外側(cè)，齒輪32安裝在齒輪架31上，齒條33安裝在下桁架桿內(nèi)側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)34安裝在齒輪架一側(cè)，編碼器35安裝在齒輪架另一側(cè)。齒輪32和齒條33形成齒輪齒條運(yùn)動(dòng)副，相互配合運(yùn)動(dòng)。

所述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)4共有三組，每組包括導(dǎo)軌41、滑塊42。導(dǎo)軌41安裝在下桁架桿內(nèi)側(cè)，滑塊42安裝在齒輪架31上?；瑝K42和導(dǎo)軌41形成運(yùn)動(dòng)副，相互配合運(yùn)動(dòng)。

所述的折疊鎖定機(jī)構(gòu)5共有三組，每組包括折疊限位塊51、分離螺母52。折疊限位塊51安裝在下桁架桿內(nèi)側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)折疊狀態(tài)下展開桁架的限位；分離螺母52的作用在于連接折疊限位塊51與上桁架桿，用于實(shí)現(xiàn)折疊狀態(tài)的鎖定。

如圖9所示，所述展開鎖定結(jié)構(gòu)6共有三組，每組包括：外定位座61、鎖定電機(jī)62、探針63、內(nèi)定位座64、行程開關(guān)65；鎖定電機(jī)62設(shè)置在外定位座內(nèi)61，外定位座61與齒輪架31相連；探針63與鎖定電機(jī)62連接；外定位座61、鎖定電機(jī)62和探針63為一體結(jié)構(gòu)；行程開關(guān)65設(shè)置在內(nèi)定位座內(nèi)64，與內(nèi)定位座64內(nèi)共同固定在連接環(huán)104內(nèi)側(cè)，下桁架桿上方；內(nèi)定位座64內(nèi)為倒凹型結(jié)構(gòu)，凹陷處為單向閥642；所述探針63上設(shè)置應(yīng)變片；

本發(fā)明工作原理如下：

衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，折疊鎖定機(jī)構(gòu)5將展開桁架2及固定桁架1固定在一起，使次鏡支撐桁架處于折疊狀態(tài)。入軌后，折疊鎖定機(jī)構(gòu)5解鎖，安裝在展開桁架2上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)34帶動(dòng)齒輪32在固定桁架上的齒條33轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條副將齒輪32的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為展開桁架2沿齒條33向上的平動(dòng)，在上升過程中，通過編碼器35的反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)34的同步，以確保展開桁架2能夠平穩(wěn)上升。設(shè)置在齒輪架31上的兩個(gè)滑塊42沿著齒條33兩側(cè)的導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，起到導(dǎo)向的作用，防止齒輪32齒條33偏離軌道。驅(qū)動(dòng)電機(jī)34帶動(dòng)齒輪架31向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)探針63穿過內(nèi)定位座64的單向閥進(jìn)入內(nèi)定位座內(nèi)部64后繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)探針63觸碰到行程開關(guān)65時(shí)，鎖定電機(jī)62啟動(dòng)，開始向下拉動(dòng)探針63，使之向下運(yùn)動(dòng)；緊接著探針63與單向閥642接觸，對(duì)單向閥642施加向下的壓力；由于探針63無(wú)法退出單向閥641，使得鎖定電機(jī)62帶動(dòng)外定位座61向上運(yùn)動(dòng)；當(dāng)外定位座61與內(nèi)定位座64接觸并產(chǎn)生壓力，鎖定電機(jī)62無(wú)法繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，鎖定電機(jī)62仍然向下拉動(dòng)探針63，此時(shí)探針63內(nèi)部開始產(chǎn)生拉力和形變，應(yīng)變片測(cè)得的應(yīng)變后，鎖定電機(jī)62停止工作，展開鎖定機(jī)構(gòu)6將固定桁架1和展開桁架2鎖定，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)的展開鎖定。

齒條33采用多段拼接的方案，通過修研齒條墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)多段齒條33的共線與三根齒條33的平行，以實(shí)現(xiàn)展開的順暢性與平穩(wěn)性。導(dǎo)軌41采用同樣的方案。