一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩

本发明涉及光学遮光罩，具体涉及一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩。

背景技术：

1、随着航天任务日益增多，空间碎片数量急剧增长，因此对空间碎片探测任务提出了更高的要求。为了提高空间碎片的探测效率，空间探测相机的视场角需要不断增大，但在轨工作时受到的太阳杂散光与地气杂散光干扰也随之加剧，这对遮光罩的杂散光抑制能力提出了更严苛的要求，高杂散光抑制能力通常依赖更长的遮光罩长度。而对于大视场的空间探测相机，为避免遮挡视场，遮光罩的径向尺寸须沿轴向迅速扩展，但这会导致整体几何包络成倍增加。在运载火箭整流罩空间严格受限的条件下，传统的一级遮光罩往往因包络过大而难以直接应用。

2、为解决这一问题，行业内目前采用二级遮光罩的技术方案，其在传统的一级遮光罩前端增设太阳挡光板与地气遮光罩等前置组件，可以在大幅提升对特定方向杂散光的抑制能力的基础上有效缩减包络体积。然而，二级遮光罩的太阳挡光板与地气遮光罩往往具有不同的构型模式，同样需要足够的安置空间，一体式构型难以满足火箭包络空间约束。因此，将可折展思想引入二级遮光罩设计，使太阳挡光板与地气遮光罩均在发射阶段折叠收拢、入轨后再分别展开，成为突破上述尺寸约束的新思路。

3、目前，空间探测相机的遮光罩大多为柱状构型或平面状构型，其中，柱状构型的遮光罩通常适配于具有小视场角的空间相机载荷，平面状构型的遮光罩通常适用位于对日关系恒定的轨道载荷。而对于适配大视场空间探测相机的大尺寸二级遮光罩构型，目前已在轨应用的通常为一体式刚性结构或部分组件可展开形式，不具备整体可展开功能。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有适配大视场空间探测相机的遮光罩通常为一体式刚性结构或部分组件可展开形式，不具备整体可展开功能的技术问题，而提供一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩。

2、为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案为：

3、一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩，其特殊之处在于：包括太阳挡光板、地气遮光罩和m个锁紧绳索；

4、所述太阳挡光板包括底座、纳米消光多层、第一弹簧组件以及压紧杆；

5、所述底座上表面周向均匀设有m个第一绕绳滑槽，m≥3；

6、所述第一弹簧组件包括n根平行设置的第一带状弹簧，n≥2；n根所述第一带状弹簧的一端分别连接底座的一侧边缘，另一端通过压紧杆连接在一起；

7、所述纳米消光多层包覆在第一弹簧组件内侧，且两侧分别超出第一弹簧组件形成对称的延伸包络；延伸包络的宽度由下至上呈减小趋势设置，两个延伸包络的下端外端部分别固定在底座上表面的两侧，两个延伸包络的下端中间部分分别与底座上表面对应位置之间间隙设置；

8、所述地气遮光罩包括黑漆消光多层、p个挡光环以及p组第二弹簧组件，p≥3；

9、每组第二弹簧组件包括周向均布的q根第二带状弹簧，q≥3；p个挡光环沿轴向均布，且相邻两个挡光环之间通过一组的q根第二带状弹簧连接；最上端挡光环上表面与底座下表面之间通过一组的q根第二带状弹簧连接，最下端挡光环用于与相机前端法兰连接；各挡光环和底座上分别开设有通光孔；黑漆消光多层整体包覆在p个挡光环外侧，且延伸至底座下表面；最下端挡光环的下表面周向设置有与m个第一绕绳滑槽一一对应的m个第二绕绳滑槽，以及m个熔线装置；

10、所述锁紧绳索为闭环绳索，其中一个锁紧绳索的一端挂套在对应的第一绕绳滑槽及压紧杆上，另一端依次穿过p个挡光环后挂套在对应第二绕绳滑槽和熔线装置上，其余m-1个锁紧绳索的一端分别挂套在对应的第一绕绳滑槽上，另一端依次穿过p个挡光环后挂套在对应第二绕绳滑槽和熔线装置上，用于使第一弹簧组件和各第二弹簧组件均处于折叠状态，实现太阳挡光板以及地气遮光罩的收拢锁紧；m个熔线装置用于分别向对应锁紧绳索施加预张力，以在预设时刻熔断对应锁紧绳索，实现太阳挡光板和地气遮光罩的展开。

11、进一步地，每个所述挡光环上表面周向均布有m个限位块，用于使地气遮光罩在完全收拢状态时，实现相邻两个挡光环之间的限位。

12、进一步地，所述熔线装置包括滑槽安装座、滑动销座、两个拉紧弹簧、两个滑动销以及加热丝；

13、所述滑槽安装座固定在最下端挡光环的下表面；

14、两个滑动销的一端分别依次穿过滑动销座、对应的拉紧弹簧以及滑槽安装座，并延伸出滑槽安装座；

15、所述加热丝的一端与其中一个滑动销延伸出滑槽安装座的一端连接，另一端绕过对应锁紧绳索后与另一个滑动销延伸出滑槽安装座的一端连接，在拉紧弹簧的作用下使加热丝与对应锁紧绳索处于紧密贴合状态。

16、进一步地，所述压紧杆上设置有绳槽，各挡光环上对应各限位块的位置分别开设有绕绳孔；

17、其中一个锁紧绳索的一端挂套在对应的第一绕绳滑槽及压紧杆的绳槽上；m个锁紧绳索的另一端依次穿过各挡光环上对应的绕绳孔后，挂套在对应第二绕绳滑槽和熔线装置的加热丝上。

18、进一步地，所述第一带状弹簧为双层带状弹簧；

19、所述第二带状弹簧为单层带状弹簧。

20、进一步地，所述第二带状弹簧的两端分别通过螺钉安装至相邻两个挡光环上，或者其两端分别通过螺钉安装至挡光环和底座上。

21、进一步地，所述纳米消光多层为多层隔热组件，纳米消光多层的内表面与第一弹簧组件贴合，外表面设置有黑色碳纳米植绒黑膜；

22、所述黑漆消光多层为多层隔热组件，黑漆消光多层的内表面与p个挡光环的外侧壁贴合设置，外表面喷涂有消光黑漆。

23、进一步地，所述纳米消光多层和黑漆消光多层均双面镀铝聚酯膜。

24、进一步地，所述m=4，n=3；p=5，q=3。

25、进一步地，将五个挡光环由上至下依次记为第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环和第五挡光环；

26、将黑漆消光多层对应底座下表面至第三挡光环之间的位置记为第一折痕段，将其对应第三挡光环至第五挡光环之间的位置记为第二折痕段；

27、所述第一折痕段为圆柱筒状构型，第二折痕段为上大下小的圆锥筒状构型。

28、与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

29、1、本发明提供的一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩，创新地通过带状弹簧驱动的太阳挡光板和地气遮光罩形成二级不同构型的遮光罩，分别用于遮挡在轨的地气杂散光和太阳杂散光；在相机载荷随卫星发射过程中，预先折叠太阳挡光板和地气遮光罩的带状弹簧，并通过对应锁紧绳索将完全收拢状态时的太阳挡光板和地气遮光罩绑扎锁紧，可以在发射过程中实现较小的空间体积；同时，通过安装在最下端挡光环下表面的四个熔线装置向对应锁紧绳索施加预张力，在相机载荷随卫星发射入轨之后，通过熔线装置熔断对应锁紧绳索，以依序分别解锁太阳挡光板和地气遮光罩，获得可展开二级遮光罩完整的展开态构型，从而遮挡太阳杂散光与地气杂散光，满足大视场空间探测相机工作环境需求，也为其他研究领域的可展结构，如卫星太阳翼等方案提供了参考。

30、2、本发明提供的一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩，两级驱动均采用轻质的带状弹簧实现无源驱动，同时采用纳米消光多层和黑漆消光多层这类柔性遮光膜实现太阳杂散光与地气杂散光的抑制，不仅极大地减轻了遮光罩的系统重量，同时有效保证了遮光罩完全展开态构型的刚度。

31、3、本发明提供的一种适配大视场空间探测相机的可展开二级遮光罩，锁紧形式采用锁紧绳索配合熔线装置的压紧释放方案，相较于传统火工品解锁方式无冲击，相较于记忆合金解锁方式重量更轻，可以有效确保遮光罩在发射阶段的可靠锁定与在轨的平稳解锁展开。