[发明专利]一种空间可展开大型充气薄膜遮光罩结构

说明书

本发明公开了一种空间可展开大型充气薄膜遮光罩结构，包括固接在空间相机底座的遮光罩底座，和沿遮光罩底座分布的收拢筒，在收拢筒上套有充气管骨架，还包括张拉在充气管骨架表面用于充气管骨架展开控制的调整索‑杆，以及粘接在充气管骨架外侧构成遮光罩的索网加强的遮光薄膜；在遮光罩底座上设有与充气管骨架对应并连通的充气罐；其中，遮光罩底座上的充气罐和收拢筒按照正n边形顶点位置的沿径向方向依次向内排列的方式与遮光罩底座固定连接。本发明展开过程仅利用调整索的索长/索力进行反馈控制，无需其他驱动和传感装置，且具有结构简单、重量轻、体积小、储存空间要求低和制造成本低等优点，符合航天器的轻量化要求。

技术领域

本发明涉及到空间大型展开结构技术领域，特别是一种空间可展开大型充气薄膜遮光罩结构。

背景技术

遮光罩是空间相机光学系统的重要部分，它既能隔绝在观测时接收到的大密度热流，保持空间相机结构的热稳定性，还可以阻止部分地气光和其他杂光进入相机镜头，同时利用表面材料特性，最大限度地吸收进入遮光罩的杂散光，保证较高的成像信噪比，提高相机成像质量。

目前主要的遮光罩结构有蜂窝夹层式、内置光阑式和薄壁壳体式等几种类型，经过分析发现有以下几种局限性：第一，大多数遮光罩采用金属、树脂基复合材料等刚性材料作为罩体，造成遮光罩尺寸大，重量大，收缩后体积仍然很大的问题；第二，遮光罩多采用丝杠、空间支架、卷尺弹簧等机械式的展开结构，导致遮光罩结构复杂；第三，传统遮光罩需要多种驱动和传感装置，其控制系统较为复杂。

发明内容

为避免以上传统设计方案的局限性，本发明设计了一种新的遮光罩结构----空间可展开大型充气薄膜遮光罩结构。这种结构能很好地满足遮光罩在航天方面的轻量化要求，可以实现遮光罩遮光和隔热的功能，同时满足航天领域的轻量化要求。它在展开前是柔性的，其摆放和折叠形式较为自由，占用较小的发射空间，当其工作时，展开结构通过充气顺序膨胀并带动薄膜可控展开，完全展开后利用材料或结构刚化技术成为遮光罩的支撑结构，具有结构简单、重量轻、收缩后体积小、储存空间要求低、稳定性高、制造成本低和可控展开等优点。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种空间可展开大型充气薄膜遮光罩结构，包括固接在空间相机底座的遮光罩底座，和沿遮光罩底座周向分布的收拢筒，在收拢筒上套有与遮光罩底座固接、用于遮光罩展开和支撑的充气管骨架，还包括张拉在充气管骨架表面用于充气管骨架展开控制的调整索-杆，以及粘接在充气管骨架外侧构成遮光罩的索网加强的遮光薄膜；在遮光罩底座上设有与充气管骨架对应并连通的充气罐；其中，遮光罩底座上的充气罐和收拢筒按照正n边形顶点位置的沿径向方向依次向内排列的方式与遮光罩底座固定连接；

充气管骨架和调整索-杆收拢时，沿收拢筒平行折叠收拢，并通过遮光罩底座与空间相机底座固连、锁紧；充气管骨架和调整索-杆展开时，充气罐向充气管骨架充气，充气管按顺序膨胀并驱动遮光薄膜展开。

进一步，所述遮光罩底座为圆环形结构，遮光罩底座上分布的n个充气罐和n个与其数量相对应的收拢筒通过n根导气管连通。

进一步，所述充气管骨架包括n根轴向充气管、n个连接在收拢筒上的搭扣环和若干组沿轴向充气管环向分布的环向充气管。

进一步，所述收拢筒为空心的两级凸台结构，轴向充气管套在两级凸台上，第一级凸台直径小于折叠的轴向充气管直径；第二级凸台直径大于折叠的轴向充气管直径，且在与轴向充气管内壁接触的表面、第二级凸台外周壁上涂有固体减摩材料并固化的减摩涂层。

进一步，所述与轴向充气管内壁接触的表面为大弧度面或圆角结构。

进一步，所述轴向充气管的顶部设有搭扣环，为环状弹性结构，每个搭扣环粘接在第二级凸台与减摩涂层下方，搭扣环外环直径等于轴向充气管直径，内环直径小于收拢筒第二级凸台的直径。