專利名稱：一種空間光學敏感器的防塵機構的制作方法
技術領域：
本發明屬于航天器控制和結構技術領域，特別涉及一種空間光學敏感器的防塵機構。
背景技術：
航天器需要使用星敏感器等光學敏感器進行定姿。降落其他行星、衛星等天體表面的航天器，在降落和上升過程中可能會面臨天體表面激起的灰塵影響問題，因此在降落和或上升階段，需要應用防塵機構將光學敏感器鏡頭進行遮擋，避免灰塵影響，在使用時再打開。航天器的飛行環境對防塵機構的剛度、重量等進行了嚴格的限制。防塵機構的結構布局，密封方式，振動防護是其設計重點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種高剛度、輕量化、結構簡單的空間光學敏感器的防塵機構。本發明的技術方案是:一種空間光學敏感器的防塵機構，包括支撐桿、防塵蓋、支撐環、彈性阻尼結構、驅動組件、密封圈、和行程開關；支撐桿底部與星體固定連接，支撐桿頂部與支撐環外表面固定連接；驅動組件固定在支撐環的外部，密封圈嵌入在支撐環的內部；彈性阻尼結構一端與星體固定連接，另一端與防塵蓋固定連接；驅動組件的輸出軸與防塵蓋固定連接；行程開關固定在支撐環上，通過防塵蓋的運動觸發行程開關。所述驅動組件采用步進電機加諧波齒輪減速器結構形式。所述彈性阻尼結構包括阻尼桿、阻尼片和固定座；阻尼桿固定在防塵蓋上，阻尼片固定在固定座上，固定座固定·在星體上。阻尼桿為不銹鋼桿；阻尼片是鈹青銅片鈑金成型的彈簧片，阻尼片截面為Π型。所述密封圈為硅橡膠密封圈。所述支撐桿為四根，四根支撐桿向外傾斜支撐支撐環。防塵蓋包括防塵薄膜、壓板和密封環；防塵薄膜和壓板固定在密封環。防塵薄膜為0.08mm厚的聚酰亞胺薄膜。所述密封圈的截面為凹槽結構，當防塵蓋閉合時，防塵蓋嵌入密封圈的凹槽結構中。所述密封圈兩側有不同高的豎向密封唇邊,底部有固定扣,頂部有橫向唇邊；所述固定扣嵌入支撐環中。本發明與現有技術相比的有益效果是:本發明的防塵機構簡單可靠，加工方便，在防塵蓋有小于Imm位移的情況下仍有可靠的密封效果，特別適用于振動工況下光學敏感器的防塵密封。本發明的防塵機構拆裝調整方便，剛度大，一階模態頻率達到130Hz，可靠性高。本發明的防塵機構具有質量輕、驅動力矩大的特點。整機質量僅790g。
圖1為本發明防塵機構結構示意圖。圖2為行程開關調節圖和防塵蓋結構圖。圖3為防塵蓋閉合時，防塵蓋密封示意圖，其中(a)為防塵蓋密封遠端放大圖，(b)為防塵蓋密封近端放大圖。圖4為彈性阻尼結構的放大示意圖。圖5為本發明的防塵機構與光學敏感器位置關系示意圖。圖6為本發明防塵機構的運動示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。如圖1所示，本發明的防塵機構，包括支撐桿6、防塵蓋5、支撐環1、彈性阻尼結構、驅動組件3、密封圈2、和行程開關4。支撐桿6底部與星體固定連接，支撐桿6頂部與支撐環I外表面固定連接；驅動組件3固定在支撐環I的外部，密封圈2嵌入在支撐環I的內部；彈性阻尼結構一端與星體固定連接，另一端與防塵蓋5固定連接；驅動組件的輸出軸與防塵蓋5固定連接；行程開關4固定在支撐環I上，通過防塵蓋5的運動觸發行程開關4。驅動組件3采用步進電機加諧波齒輪減速器結構形式，最大驅動力矩大于3Nm，提供足夠的驅動力矩，保證防塵蓋有效開啟和閉合。通過采用大驅動力矩驅動組件的方法保證了開合可靠性，避免使用安全裝置增加系統復雜性。所述支撐桿6為4根， 4根支撐桿向外傾斜支撐，使得整體基頻不小于130Hz。如圖1、4所示，彈性阻尼結構包括阻尼桿7、阻尼片8和固定座9。阻尼桿7通過軸向的螺釘和側向緊固螺釘固定在防塵蓋5上，阻尼片8是鈹青銅片鈑金成型的彈簧片，通過兩個鉚釘固定在固定座9上，固定座9采用螺釘固定在星體上。如圖8所示，發射前，阻尼桿7進入阻尼片8，由阻尼片8夾持，產生的摩擦力提供防塵蓋在發射振動時所需的阻尼，保護防塵蓋不受損壞。阻尼片8截面為Π型。阻尼桿7采用不銹鋼桿，通過阻尼桿7厚度和阻尼片間隙之間的尺寸控制，調整防塵蓋出入阻尼片的摩擦力大小。本發明的彈性阻尼結構采用被動阻尼結構形式，易于控制，不占用衛星解鎖電路資源，不耗費能源。如圖2所示，防塵蓋5包括防塵薄膜11、壓板12和密封環13。防塵薄膜11為
0.08mm聚酰亞胺薄膜，防塵薄膜11分別與壓板12、密封環13膠粘后，再通過螺釘固定。防塵蓋5整體質量僅為70g。如圖2所示，在防塵蓋5的兩側由帶有螺紋孔的方形凸邊，螺紋孔中安裝了調節螺桿14。調節螺桿14上帶有螺母10用于固定調節螺桿。當調節螺桿14隨防塵蓋閉合到位時，調節螺桿13剛好觸發安裝在支撐環I上的行程開關4，此時機構停止運動。通過旋轉調節螺桿14可以控制防塵蓋5觸發行程開關4的位置，從而控制機構的閉合位置。該方法可調節行程開關的安裝誤差，實現精確控制到位行程。如圖3所示，密封圈2的截面為凹槽結構。密封圈兩側有不同高的豎向密封唇邊，底部有用于固定密封圈的固定扣，頂部有橫向唇邊。所述固定扣嵌入支撐環I中。當防塵蓋5閉合時,防塵蓋5的密封環13剛好嵌入密封圈2的凹槽中，并徑向擠壓密封圈2頂部橫向唇邊，頂部橫向唇邊彎曲貼合防塵蓋的內壁形成可靠密封。該結構形式可有效地減少防塵蓋5閉合時的阻力矩，在振動工況時，防塵蓋5前端會瞬時微微抬起，由于防塵蓋5的密封環始終和密封圈2頂部橫向唇邊接觸，因此該密封結構可實現振動工況下的密封。密封圈2的凹槽結構和防塵蓋的密封環配合面有充足接觸長度，在防塵蓋有一定位移的情況下也可保持有效的密封。所述密封圈2優選為硅橡膠密封圈。本發明防塵機構用于對空間天體表面著陸的光學敏感器進行防塵。如圖5所示，光學敏感器件包括線路部分Aa和遮光罩部分Ab。防塵機構B通過開合防塵蓋，實現對遮光罩的密封，避免著陸時空間灰塵進入光學敏感期間內部。防塵蓋運動如圖6所示，通過驅動組件帶動防塵蓋轉動，防塵蓋逐漸閉合。當防塵蓋運行到位時，觸發行程開關。防塵蓋停止運動。發射時，驅動組件驅動防塵蓋轉動，將防塵蓋端部的阻尼桿滑入安裝在星體上的彈性阻尼片中，利用彈性阻尼片對阻尼桿施加的摩擦力對防塵蓋的振動進行降幅耗能，避免防塵蓋振幅過大損傷驅動組件。入軌后，驅動組件驅動防塵蓋，帶動阻尼桿驅出彈性阻尼片，轉動約270°后閉合。本發明整體結構實現了輕量化，僅重790g ;結構剛度高，一階頻率達到130Hz ;結構簡單可靠；適用于空間光學敏感器在一定振動工況下的可靠防塵密封。當然，對本發明的各組成部件、位置關系及連接方式在不改變其功能的情況下，進行的等效變換或替代，也落入本發明的保護范圍。本發明說明 書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述防塵機構包括支撐桿(6)、防塵蓋(5)、支撐環(I)、彈性阻尼結構、驅動組件(3)、密封圈(2)、和行程開關(4);支撐桿(6)底部與星體固定連接，支撐桿(6)頂部與支撐環(I)外表面固定連接；驅動組件(3)固定在支撐環(I)的外部，密封圈(2)嵌入在支撐環(I)的內部；彈性阻尼結構一端與星體固定連接，另一端與防塵蓋(5)固定連接；驅動組件的輸出軸與防塵蓋(5)固定連接；行程開關(4)固定在支撐環(I)上，通過防塵蓋的運動觸發行程開關(4)。
2.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述驅動組件采用步進電機加諧波齒輪減速器結構形式。
3.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述彈性阻尼結構包括阻尼桿(7)、阻尼片(8)和固定座(9);阻尼桿(7)固定在防塵蓋(5)上，阻尼片(8)固定在固定座(9)上，固定座(9)固定在星體上。
4.根據權利要求3所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，阻尼桿(7)為不銹鋼桿；阻尼片(8)是鈹青銅片鈑金成型的彈簧片，阻尼片(8)截面為Π型。
5.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述密封圈(2)為硅橡膠密封圈。
6.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述支撐桿(6)為四根，四根支撐桿向外傾斜支撐支撐環(I)。
7.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，防塵蓋(5)包括防塵薄膜(11)、壓板(12)和密封環(13);防塵薄膜(11)和壓板(12)固定在密封環(13)。
8.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，防塵薄膜(11)為0.08mm厚的聚酰亞胺薄膜。
9.根據權利要求1所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述密封圈(2)的截面為凹槽結構，當防塵蓋(5)閉合時，防塵蓋(5)嵌入密封圈(2)的凹槽結構中。
10.根據權利要求9所述的一種空間光學敏感器的防塵機構，其特征在于，所述密封圈(2)兩側有不同高的豎向密封唇邊，底部有固定扣，頂部有橫向唇邊；所述固定扣嵌入支撐環(I)中。
全文摘要
本發明公開了一種空間光學敏感器的防塵機構，包括支撐桿(6)、防塵蓋(5)、支撐環(1)、彈性阻尼結構、驅動組件(3)、密封圈(2)、和行程開關(4)；支撐桿(6)底部與星體固定連接，支撐桿(6)頂部與支撐環(1)外表面固定連接；驅動組件(3)固定在支撐環(1)的外部，密封圈(2)嵌入在支撐環(1)的內部；彈性阻尼結構一端與星體固定連接，另一端與防塵蓋(5)固定連接；驅動組件的輸出軸與防塵蓋(5)固定連接；行程開關(4)固定在支撐環(1)上，通過防塵蓋的運動觸發行程開關(4)。本發明的防塵機構具有高剛度、輕量化、結構簡單的特點。
文檔編號G01C21/24GK103234545SQ20131010842
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者于國慶, 于華濤, 高星, 張強, 張可, 周元子 申請人:北京控制工程研究所