多光束光學儀器的保護裝置的製作方法
2023-06-07 21:30:36
專利名稱：多光束光學儀器的保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及衛星光學儀器尤其是多光束光學儀器的保護裝置領域。
背景技術：
多光束光學儀器通常包括位於所述光學儀器中的主鏡，面對所述主鏡設置的中央副鏡，以及多個朝向所述中央副鏡反射光線的外圍鏡。每個這些外圍鏡需要保護以不受太陽光直射。該保護防止光學幹擾以及能夠調節焦平面附近的溫度。該保護確保所述儀器的光學性能。安裝在衛星上的這些儀器被運載火箭放置在軌道上。分配在所述運載火箭的鼻帽下方的小體積使得在所述光學儀器的前面不可能布置固定的保護裝置。因此，在所述操作階段之前，有必要在飛行中展開該保護裝置。 在展開大型結構時遇到的技術問題主要是裝載構型中裝載所述結構的受限制的體積，在摺疊配置下保持該結構的完整性，在發射宇宙飛船(尤其是非常脆弱的熱保護元件沒有退化)時所面臨的機械和熱量的衝擊。展開過程中在運動學條件下控制展開，調節速度以防止在展開結束時遭到衝擊。展開後的構型中確保飛行中的穩定和剛度以保證航空器的可控性，和以保障所述結構的定位準確從而保證限制太陽光的入射和視野的無遮擋。圖I示出了現有技術中的衛星光學儀器保護裝置。該裝置包括在離衛星100 —定的距離處放置的平面陽光屏101，以這樣的方式放置是為了保護所述光學儀器不受來自太陽103的雜散光的照射。在一些任務下，使用平面屏意味著擁有大尺寸的旋轉元件(所述陽光屏)。該解決方案也產生一些問題可靠性問題，姿態軌道控制系統(AOCS)幹擾問題，在光學測量水平下的幹擾問題，以及由使用的機械元件引起的使用年限問題。另外，在特定時期內為了防止太陽光的入射，所述陽光屏有必要進行互補旋轉，這會造成這種類型的解決方案更加複雜。因此，接近光束的保護是更加有效的方法，因為，在整個運行階段它不需要移動。為了提供這種類型的包圍保護，可以使用一些基於可展開的支撐結構的技術，所述結構保持和定位柔性襯底。所述支撐結構在飛行中能是可膨脹的和可變剛性的，但是展開的控制是複雜的，因為很難通過計算進行模擬以及測試複雜。另外，剛性化方法是不可逆的，因此不能使用於飛行的設計進行地面測試。已知的是，基於使用由熱保護金屬箔組成的柔性圓柱形外殼的柔性保護裝置。該元件在裝載狀態下自身摺疊，然後被展開和拉伸。該方法有一些缺點。首先，在裝載時，很難防止組成所述熱保護覆層的薄膜退化。這些薄膜是非常易碎的，並且對機械衝擊很敏感。該退化的薄膜產生灰塵，在展開時，這些灰塵散落在所述儀器上並降低它的光學性能。另外，為了獲得緊湊裝載，有必要將所述柔性元件進行摺疊，通常該摺疊是不可逆的，並會使得所述薄膜變弱。最後，很難計算用於拉伸所述柔性元件以確保它準確最終定位所必需的能量，因為，在這種情況下，展開尤其不可再生。這就會導致對所需要的用於拉伸所述柔性元件以確保它準確最終定位的能量進行過高估計，這可能造成一些組件和所述薄膜的退化。
發明內容
本發明通過建議衛星的光學儀器的保護裝置旨在減輕上面所提及的問題，該裝置在裝載位置足夠地緊湊以能夠使得所述衛星能布置在運載火箭的鼻帽下，本發明能夠控制和調節展開，以及在展開後，提供有效的保護以防止不需要的太陽光的入射和提供足夠的硬度以能夠控制所述衛星。為此，本發明提供用於衛星的光學儀器的保護裝置，所述衛星包括主體，所述光學儀器安裝在該主體上，所述光學儀器包括位於所述光學儀器中的主鏡，面對所述主鏡設置的中央副鏡，以及多個朝向所述中央副鏡反射光線的外圍鏡，所述保護裝置具有摺疊位置和展開位置，其特徵在於它包括多個在所述展開位置為剛性的面板，所述裝置形成蜂窩狀(多單元格)結構，包括用於每一個外圍鏡的管子，所述管子的截面是多邊形，所述管子以 這樣的方式布置是為了防止外圍鏡受到雜散光照射，以及在所述摺疊位置所述面板靠在所述衛星的所述主體上。有利地，所述保護裝置進一步包括在所述摺疊位置保持所述面板的保持裝置。有利地，所述保持裝置包括拉杆，對於單元格中的每一個，該拉杆設置在單元格的一個面板上，以及包括堆疊基部，其設置在所述衛星主體上，這樣設置是為了將所述拉杆保持在所述摺疊位置。有利地，所述保護裝置進一步包括通過鉸接的方式固定在所述面板上的太陽能電池板，這樣設置是為了在所述摺疊位置所述太陽能電池板靠在所述面板上，以及為了在所述展開位置所述太陽能電池板垂直於所述管子的所述縱軸線。在一個實施例中所述面板是實心的。在另一個實施例中，所述面板包括將張緊膜固定在其上的剛性框架。有利地，所述保護面板包括直接定位在它們表面上的有源和無源控制元件，所述裝置具有熱控制功能。本發明的解決方案使用技術特性完全已知、受控制且可再現的剛性元件。該解決方案使得多邊形的可展開裝置能進行緊湊的和剛性的裝載，該裝置可能會達數十米長。
通過閱讀發明詳述，本發明將會很好理解，以及它的優勢將會變得很明顯，該發明詳述通過不受限制的實施例以及參考附圖給出，其中圖I表示現有技術的保護裝置，這已經描述過。圖2a至2e表示本發明的一個實施例中的裝置的展開步驟。圖3表示本發明的該實施例中所述面板保持裝置的位置。圖4表示本發明一個不同實施例中的包括太陽能產生器的保護裝置。
具體實施方式
圖2a至2e表示本發明的一個實施例的展開一裝置的步驟。本發明的這一實施例中的所述保護裝置使用鉸接的面板，其在展開位置形成六個六邊形管子的陣列。每一個六邊形由六個面板構成，其中一個面板是與所述衛星的所述主體共用，其它五個面板通過簡單的或自推進鉸接件互相連接。與每一個單元格的主體共用的所述面板包括空隙，能夠使得光線穿過所述外圍鏡射向所述中央副鏡。面板之間的連接使得能夠獲得封閉的結構，並因此確保組件的整體剛性以及完美的太陽光入射屏障。每一個單元格包括與每個鄰近單元格共用的面板。圖2a至2e表示展開本發明的一個實施例的裝置的步驟。在說明書的其餘部分， 與所述衛星的主體200直接相連的面板201稱作第一面板。注意，有與所述衛星的主體具有的面一樣多的第一面板(因此，和外圍鏡)，即在該實施例中有六個。所述第一面板201通過被稱作第一鉸接件的自推進鉸接件202連接至所述衛星的主體200。與所述第一面板相連的面板203稱作第二面板。每一個第一面板201通過兩個不同的鉸接件與兩個第二面板203相連。一個鉸接件204是自推進的，另一個鉸接件205在展開全程是自由旋轉的。連接所述第一面板201和所述第二面板203的自推進鉸接件204稱作第二鉸接件。圖2a表示本發明的所述保護裝置在裝載位置的透視圖，第一俯視圖和示出單個單元格的簡化的第二俯視圖。在展開開始時，所述第一鉸接件202是不動的。第二鉸接件204是活動的。每一個第二鉸接件204的動作具有導致每一個第二面板203相對於所述第一面板201繞這些第二鉸接件204的每一個轉動的效果。其它鉸接件是自由轉動的。這些鉸接件在展開全程中保持自由轉動。它們圍繞平行於所述管子的縱軸線的軸線轉動。圖2b表示本發明的所述保護裝置在第一中間展開步驟的透視圖，第一俯視圖和示出單個單元格的簡化的第二俯視圖。該圖示出用於觸發所述第一鉸接件202的驅動的排序機構206。當所述第二面板203的旋轉足夠向前以及它們的位置能使得其它面板展開時，所述排序機構是可操作的。在圖中所示的實施例中，當所述第二面板203和它們所連接的所述第一面板201成一直線時，所述排序機構206觸發所述第一鉸接件的驅動。它們之間的所述鉸接可通過纜索和滑輪系統驅動。與可變形狀的滑輪(凸輪)或伸縮式支柱(abutment)相結合的該系統也能使得相對彼此同步地(超前/滯後)或順序地打開各個面板。圖2c表示本發明的所述保護裝置在第二中間展開步驟的透視圖，第一俯視圖和示出單個單元格的簡化的第二俯視圖。該圖示出經過所述排序機構致動後的所述裝置。所述第一鉸接件202和所述第二鉸接件204仍然是被驅動的。圖2d表示本發明的所述保護裝置在第三中間展開步驟的透視圖，第一俯視圖和示出單個單元格的簡化的第二俯視圖。在所述第三中間步驟中，當所述第一面板201和所述第二面板203相對彼此位於確定位置時所述第二鉸接件204被鎖定，用位於所述被鎖定的鉸接件旁邊的星號表示鎖定。它們被鎖定後，所述第二鉸接件204變成不能移動的。所述第一面板201和所述第二面板203然後被緊固在一起。所述第一鉸接件202依舊是被驅動的。圖2e表示本發明的所述保護裝置在展開位置的透視圖，第一俯視圖和示出單個單元格的簡化的第二俯視圖。所述第一鉸接件202然後被鎖定。根據本發明的一個特徵，所述保護裝置進一步包括保持所述面板處於摺疊位置的
>J-U 裝直。圖3示出本發明第一個實施例中的面板保持裝置的位置。在該實施例中，所述保持裝置包括拉杆300，對於每個單元格，該拉杆設置在單元格的一個面板上，以及包括設置在所述衛星主體上的堆疊基部301，這樣設置是為了保持所述拉杆位於所述摺疊位置。在所述摺疊位置，所述裝載的面板利用像那些用在天線或太陽能產生器上的拉杆300通過所述堆疊基部301靠在所述主體上。在所述展開位置，所述拉杆300在所述面板的外表面上凸出，以致不會處於所述光學儀器的視野內。當在後表面上凸出時，所述拉杆堵住穿過面板的孔，並因此能防止不必要的太陽光的入射。有利地，所述保護裝置進一步包括通過鉸接件固定在所述面板上的太陽能電池板，這樣是為了在摺疊位置能靠在所述面板上，以及在所述展開位置垂直於所述管子的所述縱軸線。圖4表示本發明的保護裝置的一個不同的實施例，其包括太陽能產生器。該實施例示出兩個太陽能電池板401。所述太陽能電池板因此也是可展開的以及也裝載在某些面板的外表面上。所述鉸接件設置在所述面板401相對所述衛星主體的相對面上。所述太陽能產生器可同樣定位在與望遠鏡的擋板相對的底部或裝載所允許的任何位置。所述鉸接件允許所述太陽能電池板401繞與所述管子的所述縱軸線正交的軸線轉動。在所述摺疊位置，所述太陽能電池板401的縱軸線平行於所述管子的所述縱軸線。用於所述可展開的擋板面板的所述堆疊系統也可是用於所述太陽能產生器的堆疊系統。在所述展開位置，所述太陽能電池板的所述縱軸線垂直於所述管子的所述縱軸線。在本發明的一個不同的實施例中，所述面板是實心的。在本發明的一個不同的實施例中所述面板包括將張緊膜固定在其上的剛性框架。為了保證儀器性能良好，由於添加直接安置在所述面板的表面上的有源和無源控制元件，所述保護裝置還可提供熱控制功能。實現(有源和無源)熱控制的部件連接在剛性基底上，因此在摺疊位置和展開過程中能夠被保護不受到機械衝擊。
權利要求
1.用於保護衛星的光學儀器的保護裝置，所述衛星包括主體(200)，所述光學儀器安裝在該主體上，所述光學儀器包括位於所述光學儀器中的主鏡、面對所述主鏡定位的中央副鏡以及多個朝向所述中央副鏡反射光線的外圍鏡，所述保護裝置具有摺疊位置和展開位置，其特徵在於，所述保護裝置包括多個在所述展開位置呈剛性的面板，形成蜂窩結構的所述保護裝置包括用於每一個外圍鏡的管子，所述管子的截面是多邊形，所述管子以保護所述外圍鏡不受雜散光照射的方式設置，所述面板用於在所述摺疊位置靠在所述衛星的主體(200)上。
2.根據權利要求I所述的保護裝置，進一步包括用於在所述摺疊位置保持所述面板的保持裝置。
3.根據前面任一權利要求所述的保護裝置，其中所述保持裝置包括拉杆(300)，對於單元格中的每一個，該拉杆設置在單元格的其中一個面板上；以及用於以保持所述拉杆處於所述摺疊位置的方式設置在衛星主體上的堆疊基部。
4.根據前面任一權利要求所述的保護裝置，進一步包括通過鉸接件固定在所述面板上的太陽能電池板(401)，其設置方式使得在所述摺疊位置所述太陽能電池板靠在所述面板上以及在所述展開位置所述太陽能電池板垂直於所述管子的縱軸線。
5.根據前面任一權利要求所述的保護裝置，其中所述面板是實心的。
6.根據權利要求1-5任一項所述的保護裝置，其中所述面板包括固定有張緊膜的剛性框架。
7.根據前面任一權利要求所述的保護裝置，其中所述保護面板包括直接設置在其表面上的有源和無源控制元件，所述保護裝置具有熱控制功能。
8.包括根據前面任一權利要求所述的保護裝置的光學儀器。
全文摘要
本發明涉及衛星的光學儀器的保護裝置，所述衛星包括主體，所述光學儀器安裝在該主體上，所述光學儀器包括中央鏡以及朝向所述中央鏡反射光線的外圍鏡，所述保護裝置具有摺疊位置和展開位置，其特徵在於，所述保護裝置包括多個在所述展開位置呈剛性的面板，形成蜂窩結構的所述裝置對於每一個外圍鏡包括管子，所述管子的截面是多邊形，所述管子以這樣的方式設置以保護所述外圍鏡不受雜散光的照射，以及在所述摺疊位置所述面板意於靠在所述衛星的主體上。
文檔編號B64G1/52GK102765493SQ20121020333
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月7日 優先權日2011年5月5日
發明者S·韋扎因, Y·博達斯 申請人:塔萊斯公司