采用記憶合金驅動的geo激光通信用可展遮光罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，屬于空間激光通信技術領域。本發(fā)明提出了一種用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩。該遮光罩采用多個由記憶合金驅動的獨立可伸展結構，在發(fā)射時，收起可展結構，減小罩外包絡尺寸；發(fā)射升空后，可伸展結構能隨太陽照射角度變化自動伸展或收起，抑制由陽光照射造成的光學系統(tǒng)溫度升高。該結構不需要額外動力源和轉動機構，能夠實現可展遮陽板的自動伸展和收起，同時能夠隨太陽的照射方向自動調整遮陽板的狀態(tài)，保證向陽面遮光板始終處于展開狀態(tài)，遮擋陽光，背陽面遮光板始終處于收起狀態(tài)，避免陽光照射到遮光罩內壁。該方法在保證遮光罩對陽光遮擋及熱控效果的同時，能夠有效提高可展遮光罩的可靠性，減小重量和功耗，提升可展遮光罩的可用性。
【專利說明】
采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，屬于空間激光通信技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷進步，作為空間網絡中繼節(jié)點高速通信手段的GEO衛(wèi)星激光通信技術發(fā)展迅速，應用前景良好。由于星載激光通信系統(tǒng)的光學天線安裝在衛(wèi)星星體外部，天線會受到太陽光的直接照射。陽光直射對系統(tǒng)的主要影響表現為太陽光從主鏡筒進入光學系統(tǒng)后，光學系統(tǒng)受輻照溫度上升，產生熱變形，導致性能下降，無法工作，甚至永久失效?，F在抑制太陽熱輻射影響的方法主要是盡量增加遮光罩長度，減小太陽光直接照射入光學系統(tǒng)的角度從而減小進入光學系統(tǒng)的熱輻射能量，遮光罩越長效果越好(參考文獻:Optical IntersatelliteIink experiment between the earth stat1n and ETS-VI?Motokazu SHI KATANI， Sh in YOSHI KADO， Yoshinor I A RIMOTO， Cornrnuncat1nsResearch LaboratoryMinistry of Posts and Telecornrnunicat1nsKoganei—shi，Tokyo, JAPAN SPIE Vol.1218 Free-Space Laser Communicat1n Technologies 11(1990));但該方法受發(fā)射時火箭整流罩包絡尺寸的限制，遮光罩徑長比受限，減小太陽光直射角度的效果有限；同時陽光傾斜射入時，背陽面遮光罩內表面受照溫度上升，必需采取溫控措施降低溫度，避免二次輻射對光學系統(tǒng)的影響，因此對遮光罩的散熱能力要求較高。
[0003]為了解決以上問題出現了隨動式可伸展遮光罩，采用伸縮式結構，在發(fā)射時收縮，減小尺寸，滿足整流罩對系統(tǒng)尺寸的要求;發(fā)射升空后，遮光罩展開增加長度，獲得較好的遮光效果。同時，遮光罩設計為斜口形式，并隨太陽方向轉動，始終保持遮光罩長邊朝向太陽，起到遮擋作用，減小進入遮光罩的太陽光，短邊處于背陽面，減小太陽光對遮光罩內壁的照射，有利于降低遮光罩溫度，起到更好的熱效果。(參考文獻:蔣范明，陳凡勝，地球同步軌道隨動可展異形遮光罩技術研究[J]，紅外技術，2012，2(34)。)但是上述斜口式遮光罩隨太陽轉動時，需要驅動動力源和轉動機構，增加了系統(tǒng)重量，降低了可靠性，并且存在彈性結構不易保證系統(tǒng)剛度、柔性遮光材料易破損、內表面無法設計消光環(huán)結構等缺點。
[0004]本專利提出了一種采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，其特點是可展部分采用硬質材料設計為分瓣結構，采用記憶合金驅動，在不需要動力源和轉動機構的前提下，可展部分能夠隨太陽照射方向自動展開或收起，起到與上述隨動式可展遮光罩相同的效果。通過以上方法能夠在改善陽光照射引起光學系統(tǒng)溫升，提高激光通信系統(tǒng)的可通時間的同時，降低系統(tǒng)重量，提高可靠性。
【發(fā)明內容】
[0005]為了減小太陽光對GEO星載激光通信系統(tǒng)的影響，減少太陽光照射引起的不可工作時間，提高激光通信系統(tǒng)的可用性，本發(fā)明提出了一種采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩。
[0006]其組成和實現步驟如下:遮光罩由可展遮陽板1、記憶合金2、導熱體3、遮光罩本體
4、安裝法蘭5和鎖緊機構6組成；
其中，記憶合金2與導熱體3導熱連接，保證兩者可以互相傳熱;記憶合金2兩端分別與遮光罩本體4和可展遮陽板I隔熱連接，三者之間相互不傳導熱量;記憶合金2能夠帶動可展遮陽板I運動;可展遮陽板I展開后能夠通過鎖緊機構6與遮光罩本體4鎖緊;記憶合金2外漏部分采用隔熱處理;遮光罩本體4和安裝法蘭5為一體，通過安裝法蘭5與光學系統(tǒng)連接;遮光罩本體4上安裝多組由可展遮陽板1、記憶合金2和導熱體3構成的獨立的可展結構，各導熱體3之間相互不傳導熱量；
記憶合金2具有隨溫度變化的特性，當記憶合金2溫度低于設定的臨界溫度時，其處于形狀為U型的收縮狀態(tài)，帶動可展遮陽板I收起;展遮陽板I收起時不完全遮擋導熱體3;記憶合金2溫度高于臨界溫度時，轉化為伸展狀態(tài)，伸展為直板，帶動可展遮陽板I展開；
設計時，臨界溫度高于地面、發(fā)射時的環(huán)境溫度和發(fā)射后導熱體3處于太空并且不被太陽照射時的溫度，保證此時可展遮陽板I可靠收起；同時臨界溫度低于導熱體3受太陽照射時的溫度，保證導熱體3受照時，可展遮陽板I可以展開。
[0007]實現步驟
步驟1、處于地面或發(fā)射狀態(tài)時，記憶合金2溫度低于臨界溫度，所有記憶合金2處于收縮狀態(tài)，帶動所有可展遮陽板I收起，遮光罩處于收起狀態(tài)；
步驟2、發(fā)射升空后，太陽照射到導熱體3，引起導熱體3溫度上升，通過熱傳導使與其導熱連接的記憶合金2溫度升高，記憶合金2的溫度高于臨界溫度后變?yōu)樯煺範顟B(tài)，帶動可展遮陽板I展開;可展遮陽板I展開后通過鎖緊機構6與遮光罩本體4鎖緊;未被太陽照射的導熱體3溫度低于臨界溫度，對應的可展遮陽板I仍處于收起狀態(tài)；
步驟3、隨著太陽照射方向變化，原受照已經展開的可展遮陽板I處于背陽面時，導熱體3不再受到太陽照射，導熱體3成為散熱面向空間散熱溫度降低，通過熱傳導使與其導熱連接的記憶合金2溫度降低，當溫度低于臨界溫度時，記憶合金2恢復收縮狀態(tài)，對應的可展遮陽板I收起；
步驟4、隨著太陽照射方向變化，向陽面的可展遮陽板I依次展開，遮擋陽光；背陽面的遮陽板I依次收起，規(guī)避陽光對其內表面的照射；
通過以上步驟，實現由記憶合金驅動的GEO激光系統(tǒng)可展遮光罩，在發(fā)射時可以收起，減小系統(tǒng)外包絡尺寸；發(fā)射升空后，保證向陽面遮陽板始終處于伸展狀態(tài)，遮擋陽光；背陽面遮光板處于收起狀態(tài)，減小太陽對遮光罩內壁照射，降低遮光罩溫度。
[0008]有益效果
本發(fā)明提出了一種采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，遮光罩上的可展遮光板由記憶合金驅動，根據太陽照射角度不同時記憶合金溫度不同、形態(tài)不同的特點，帶動可展遮光板收起或展開;在向陽面的遮光板展開遮擋太陽光，在背陽面遮光板收起避免陽光照射遮光罩內表面，防止遮光罩及光學系統(tǒng)溫度過高。
【附圖說明】
[0009]圖1為采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩組成圖，其中:I為可展遮光板、2為記憶合金、3為導熱體、4為遮光罩本體、5為安裝法蘭、6為鎖緊機構。
[0010]圖2為記憶合金收縮與伸展狀態(tài)示意圖。
[0011 ]圖3為遮光罩完全收起時外形示意圖。
[0012]圖1也是說明書摘要附圖。
【具體實施方式】
[0013]其由可展遮陽板1、記憶合金2、導熱體3、遮光罩本體4、安裝法蘭5和鎖緊機構6組成；
遮光罩本體4通光口徑Φ 260mm，長度200_ ；安裝8個由可展遮光板1、記憶合金2和導熱體3組成的相互獨立的展開結構，可展遮光板I長150mm;導熱體3之間相互不傳導熱量;遮光罩通過安裝法蘭5采用隔熱安裝，安裝到激光通信主光學天線上；可展遮陽板I與遮光罩本體4采用碳纖維材料；
其中，記憶合金2與導熱體3導熱連接，保證兩者可以互相傳熱;記憶合金2兩端分別與遮光罩本體4和可展遮陽板I采用隔熱連接，三者之間相互不傳導熱量，記憶合金2可以帶動可展遮陽板I運動;鎖緊機構6采用彈性結構;記憶合金2外漏部分采用隔熱包覆處理;遮光罩本體4和安裝法蘭5為一體結構；
臨界溫度設計為120°，記憶合金2低于臨界溫度時處于收縮狀態(tài)形狀為U型，帶動可展遮陽板I收起，并保證可展遮陽板I不完全遮擋導熱體3;記憶合金2受熱溫度高于臨界溫度時，轉化為伸展狀態(tài)，伸展為直板，帶動可展遮陽板I展開。
[0014]實現步驟
步驟1、處于地面或發(fā)射狀態(tài)時，環(huán)境溫度低于臨界溫度，所有記憶合金2處于收縮狀態(tài)，帶動所有可展遮陽板I收起，遮光罩處于收起狀態(tài)；
步驟2、發(fā)射升空后，太陽照射到導熱體3后，引起導熱體3溫度上升，通過熱傳導使與其導熱連接的記憶合金2溫度升高，記憶合金2的溫度高于臨界值后變?yōu)樯煺範顟B(tài)，并帶動可展遮陽板I展開;可展遮陽板I展開后通過鎖緊機構6與遮光罩本體4鎖緊;未被太陽照射的導熱體3對應的可展遮陽板I仍處于收起狀態(tài)；
步驟3、隨著太陽照射方向變化，原受照已經展開的可展遮陽板I處于背陽面時，導熱體3不再受到太陽照射，導熱體3成為散熱面向空間散熱溫度降低，通過熱傳導使與其導熱連接的記憶合金2溫度降低，當溫度低于臨界溫度時，記憶合金2恢復收縮狀態(tài)，對應的可展遮陽板I收起；
步驟4、隨著太陽照射方向變化，向陽面的可展遮陽板I依次展開，遮擋陽光；背陽面的遮陽板I依次收起，避免陽光對其內表面的照射；
通過以上步驟，實現由記憶合金驅動的GEO激光系統(tǒng)可展遮光罩。
【主權項】
1.采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，其特征在于包括:可展遮陽板(I)、記憶合金(2)、導熱體(3)、遮光罩本體(4)、安裝法蘭(5)和鎖緊機構(6);記憶合金(2)與導熱體(3)導熱連接，保證兩者可以互相傳熱;記憶合金(2)兩端分別與遮光罩本體(4)和可展遮陽板(I)隔熱連接，三者之間相互不傳導熱量;記憶合金(2)能夠帶動可展遮陽板(I)運動；可展遮陽板(I)展開后能夠通過鎖緊機構(6)與遮光罩本體(4)鎖緊;記憶合金(2)外漏部分采用隔熱包覆處理;遮光罩本體(4)上安裝多組由可展遮陽板(1)、記憶合金(2)和導熱體(3)構成的獨立的可展結構，導熱體(3)之間相互不傳導熱量;遮光罩本體(4)和安裝法蘭(5)為一體，通過安裝法蘭(5)與光學系統(tǒng)連接。2.根據權利要求1所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，其特征在于:所述的記憶合金(2)具有隨溫度變化的特性，當記憶合金(2)溫度低于設定的臨界溫度時，其處于形狀為U型的收縮狀態(tài)，帶動可展遮陽板(I)收起;展遮陽板(I)收起時不完全遮擋導熱體(3);記憶合金(2)溫度高于臨界溫度時，轉化為伸展狀態(tài)，伸展為直板，帶動可展遮陽板(I)展開;設計時，臨界溫度高于地面、發(fā)射時的環(huán)境溫度和發(fā)射后導熱體(3)處于太空并且不被太陽照射時的溫度，保證此時可展遮陽板(I)可靠收起；同時臨界溫度低于導熱體(3)受太陽照射時的溫度，保證導熱體(3)受照時，可展遮陽板(I)可以展開。3.根據權利要求1或2所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩，其特征在于:所述的可展遮陽板(I)由記憶合金(2)驅動。4.根據權利要求1或2所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩遮光罩，其特征在于:可展部分由多個獨立的可動遮陽板(I)構成。5.根據權利要求1或2所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩遮光罩，其特征在于:遮光罩的可展遮陽板(I)能夠根據太陽照射角度自動獨立調節(jié)狀態(tài)，保證在向陽面遮擋陽光，在背陽面規(guī)避陽光。6.根據權利要求1或2所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩遮光罩，其特征在于:可展部分展開后能夠通過鎖緊機構鎖緊，保證結構剛度。7.根據權利要求1或2所述的采用記憶合金驅動的GEO激光通信用可展遮光罩遮光罩，其特征在于:可展部分采用硬質材料。
【文檔編號】G02B7/00GK105938232SQ201610396374
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】李小明, 李響, 李家?guī)r, 張少文, 康丁, 康一丁, 張立中, 李英超, 孟立新, 張家齊, 白楊楊
【申請人】長春理工大學