CN115793181A - 带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，目的是解决空间望远镜主镜系统的子镜位姿失调影响成像质量的技术问题。包括多个子镜、对应连接于各自子镜的子镜展开调节机构，子镜展开调节机构沿搭载平台周向均布；子镜设置两条连接臂，一条连接臂固连有延长臂，连接臂底部设置位置传感器；子镜展开调节机构包括旋转轴、第一柔性连接件、第二柔性连接件和压电促动器，第一柔性连接件连接旋转轴，旋转轴固连两条连接臂之间，旋转轴设置有扭簧，扭簧的扭转臂固连子镜和第一柔性连接件；多个压电促动器安装搭载平台上，分别固连第一柔性连接件和第二柔性连接件，第二柔性连接件与延长臂磁性连接。

Description

带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统

技术领域

本发明涉及一种空间望远镜，具体涉及一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统。

背景技术

随着空间遥感技术的迅速发展人们对空间望远镜成像分辨率的要求越来越高。增大通光口径是提高望远镜成像分辨率的重要手段，所以空间望远镜的口径也越来越大。由于运载火箭运载能力和整流罩尺寸，以及设计、加工等方面因素，限制了单体式主镜结构形式的传统空间望远镜朝大口径方向的发展。而主镜可展开式空间望远镜的主镜由若干子镜拼接而成，各子镜可在火箭发射前折叠以减少发射体积、在到达工作轨道附近展开，因此主镜可展开式空间望远镜逐渐受到人们的青睐。但是，由于拼接的各个子镜会因为位姿失调引起共焦共相误差，从而影响可展开空间望远镜的成像质量。

发明内容

本发明的目的是解决可展开空间望远镜主镜折叠后展开时，主镜子镜位姿失调影响成像质量的技术问题，提出一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下。

一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特殊之处在于：包括N个子镜，与N个子镜对应连接的N个子镜展开调节机构，N个子镜展开调节机构沿搭载平台周向均布设置；N≥4；

所述子镜连接端的两侧延伸出平行的两条连接臂，连接臂底部设置有位置传感器，至少一条连接臂上设置有延长臂；

所述子镜展开调节机构包括旋转轴、第一柔性连接件、第二柔性连接件、第一压电促动器、第二压电促动器和第三压电促动器，旋转轴固连于两条连接臂之间，第一柔性连接件套装在旋转轴上，旋转轴上设置有扭簧，扭簧的一端扭转臂固连子镜，另一端扭转臂固连第一柔性连接件，所述扭簧为自然状态时，子镜处于展开状态；所述第一压电促动器、第二压电促动器和第三压电促动器均安装在搭载平台上，第一柔性连接件固连第二压电促动器和第三压电促动器的输出端，第二柔性连接件一端固连第一压电促动器的输出端，另一端用于在展开状态与延长臂连接。

进一步地，所述子镜背面设置有用于固定的卡扣，便于固定各个子镜。

进一步地，所述第一柔性连接件与旋转轴通过角接触球轴承连接，减小了旋转关节的间隙，利于稳定转动。

进一步地，所述第一柔性连接件为U型结构，U型结构的两端分别设置有安装孔，两个所述安装孔分别通过角接触球轴承套设在旋转轴的两端；所述扭簧位于U型结构的两个安装孔之间；

所述第一柔性连接件U型结构底部的上表面与扭簧的另一端扭转臂固连，U型结构底部的下表面两端对称固连第二压电促动器和第三压电促动器的输出端。

进一步地，所述第二柔性连接件另一端与延长臂磁性连接，避免了主镜系统折叠时延长臂与第二柔性件相互干涉。

进一步地，所述连接臂与子镜一体而成，避免温差下因材料不同产生形变影响子镜面型精度。

进一步地，所述第一柔性连接件和第二柔性连接件均设置有减重腔，减轻了整体质量，降低了发射成本。

本发明相比现有技术具有的有益效果如下：

1、本发明提供的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，利用扭簧弹性势能进行自动展开，结构简单，可靠性好，同时利用压电促动器对主镜进行调节，避免了各个子镜会因为位姿失调引起共焦共相误差，提高了空间望远镜的成像质量。

2、本发明提供的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，选用扭簧和压电促动器进行展开调节，结构紧凑，体积小，质量轻，减少了空间望远镜发射成本。

3、本发明提供的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，采用第一柔性连接件连接子镜和传感器，避免了温差下因为材料不同产生变形，影响面型精度。

4、本发明提供的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，第一柔性连接件和第二柔性连接件均设置减重腔，减轻了整体质量。

附图说明

图1为本发明一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统实施例的子镜展开调节机构结构示意图；

图2为本发明一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统实施例的主镜折叠状态示意图；

图3为本发明一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统实施例中主镜展开状态示意图；

附图标记说明：

1-子镜，2-扭簧，3-旋转轴，4-角接触球轴承，5-位置传感器，6-第一柔性连接件、7-延长臂、8-第二柔性连接件、9-1-第一压电促动器、9-2-第二压电促动器、9-3-第三促动器、10-卡扣。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，如图1至3所示，包括四个子镜1，与四个子镜1对应连接的四个子镜展开调节机构，四个子镜展开调节机构沿搭载平台周向均布设置；所述子镜1连接端的两侧延伸出平行的两条连接臂，两条连接臂与子镜1一体而成，避免在温差下因材料不同而形变不同步影响子镜1的面型精度，两条连接臂底部各自设置有位置传感器5，用于反馈子镜1的位姿状态；其中一条连接臂上设置有延长臂7。

所述子镜展开调节机构包括旋转轴3、第一柔性连接件6、第二柔性连接件8、第一压电促动器9-1、第二压电促动器9-2和第三压电促动器9-3，所述旋转轴3固连于两条连接臂之间，所述第一柔性连接件6为U型结构，U型结构的两端分别设置有安装孔，两个所述安装孔分别通过角接触球轴承4套设在旋转轴3的两端，使用角接触球轴承4减小了旋转关节的间隙，利于稳定转动；旋转轴3上设置有扭簧2，扭簧2位于第一柔性连接件6的U型结构两个安装孔之间；扭簧2的一端扭转臂固连子镜1，另一端扭转臂固连第一柔性连接件6的U型结构底部上表面，所述扭簧2为自然状态时，子镜1处于展开状态；所述第一压电促动器9-1、第二压电促动器9-2和第三压电促动器9-3均安装在搭载平台上，所述第一柔性连接件6的U型结构底部的下表面两端对称固连第二压电促动器9-2和第三压电促动器9-3的输出端；第二柔性连接件8一端固连第一压电促动器9-1的输出端，另一端用于在展开状态与延长臂7磁性连接，子镜1处于折叠状态时，第二柔性连接件8和延长臂7不会产生干涉，子镜1展开后，第二柔性连接件8和延长臂7相互靠近，然后磁性连接，这样保证了第二柔性连接件8和延长臂7自动连接；子镜1的背面设置有便于固定的卡扣10，用于在子镜1处于折叠状态时，通过固定装置将四个子镜1固定，所述固定装置为矩形带状结构，通过子镜1的背面设置的卡扣10将四个子镜1围绕一圈；第一柔性连接件6和第二柔性连接件8均设置有减重腔，减轻了整体质量。

工作过程：

空间望远镜主镜系统包括四个子镜1,发射升空前，四个子镜1在固定装置的作用下，通过卡扣固定在一起，此时扭簧2被压缩，第二柔性连接件8和延长臂7为断开连接状态；到达太空之后，固定装置打开，在扭簧2的作用下，四个子镜1展开，延长臂7与第二柔性连接件8位置靠近后恢复磁性连接，通过位置传感器5的反馈和调节三个压电促动器9，四个子镜1最终到达最佳位置，获得最佳成像质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：包括N个子镜(1)，与N个子镜(1)对应连接的N个子镜展开调节机构，N个子镜展开调节机构沿搭载平台周向均布设置；N≥4；

所述子镜(1)连接端的两侧延伸出平行的两条连接臂，连接臂底部设置有位置传感器(5)，至少一条连接臂上设置有延长臂(7)；

所述子镜展开调节机构包括旋转轴(3)、第一柔性连接件(6)、第二柔性连接件(8)、第一压电促动器(9-1)、第二压电促动器(9-2)和第三压电促动器(9-3)，旋转轴(3)固连于两条连接臂之间，第一柔性连接件(6)套装在旋转轴(3)上，旋转轴(3)上设置有扭簧(2)，扭簧(2)的一端扭转臂固连子镜(1)，另一端扭转臂固连第一柔性连接件(6)，所述扭簧(2)为自然状态时，子镜(1)处于展开状态；所述第一压电促动器(9-1)、第二压电促动器(9-2)和第三压电促动器(9-3)均安装在搭载平台上，第一柔性连接件(6)固连第二压电促动器(9-2)和第三压电促动器(9-3)的输出端，第二柔性连接件(8)一端固连第一压电促动器(9-1)的输出端，另一端用于在展开状态与延长臂(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述子镜(1)背面设置有用于固定的卡扣(10)。

3.根据权利要求2所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述第一柔性连接件(6)与旋转轴(3)通过角接触球轴承(4)连接。

4.根据权利要求3所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述第一柔性连接件(6)为U型结构，U型结构的两端分别设置有安装孔，两个所述安装孔分别通过角接触球轴承(4)套设在旋转轴(3)的两端；所述扭簧(2)位于U型结构的两个安装孔之间；

所述第一柔性连接件(6)U型结构底部的上表面与扭簧(2)的另一端扭转臂固连，U型结构底部的下表面两端对称固连第二压电促动器(9-2)和第三压电促动器(9-3)的输出端。

5.根据权利要求1或4所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述第二柔性连接件(8)另一端与延长臂(7)磁性连接。

6.根据权利要求5所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述连接臂与子镜(1)为一体结构。

7.根据权利要求6所述的一种带有展开调节机构的空间望远镜主镜系统，其特征在于：

所述第一柔性连接件(6)和第二柔性连接件(8)均设置有减重腔。

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