面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航天领域，具体地，涉及一种面向超大口径光学相机的平台载荷协同 设计方案。
【背景技术】
[0002] 近几十年随着航天技术的发展，航天器的结构趋于复杂，功能也愈加多样，尺寸和 质量也越来越大。由于运载对质量和包络空间的限制，如何在相关约束下设计合理构型且 性能符合的航天器是研制工作的重要内容。
[0003] 空间折展结构是指在地面处于完全收纳状态，固定于运载工具的有效载荷舱内， 当发射入轨后，根据地面的控制指令逐步完成展开动作，然后锁定并保持为完全展开状态， 这种展开结构形式极大的提高了航天器的运载能力。
[0004] 大型光学遥感卫星，由于对观测分辨率、幅宽等性能指标的要求提高，使得镜面口 径也随之增大。超大口径光学相机主镜面正常工作状态尺寸大于l〇m，且主次镜之间距离远 (大于50m)，两镜之间应存在无遮挡的光路。若按传统光学透镜进行设计，则根本无法满足 运载包络，并且将相机安装于平台一侧，也存在支撑结构刚度与重量的矛盾，且难以保证成 像精度。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种面向超大口径光学相机的 平台载荷协同系统，解决超大口径镜面的光学卫星构型设计的难题。
[0006] 本发明是通过下述技术方案来实现的：
[0007] -种面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，包括次镜系统和主镜，所述次 镜系统和主镜分别位于平台两侧，初始状态下，次镜系统、平台、主镜均呈完全收拢状态，次 镜系统、平台、主镜三者固连；展开时，主镜、次镜系统分别依靠收拢的桁架结构反向推离平 台，到位后锁定，平台展开形成相互连接的三部分。
[0008] 所述主镜采用花瓣状构型，由偶数瓣子镜构成，采用伞状收拢，每块子镜通过铰链 相互连接，收拢状态下径向包络小，展开时由伞状收拢变为子镜圆周均布阵面。
[0009] 收拢状态下系统整体包络小于Φ 4· 5mX Sm。
[0010] 所述次镜系统具有安装次镜外、还能够作为独立舱段安装相关配套单机和其他平 台分系统单机的功能。
[0011] 所述主镜、次镜系统的支撑桁架长度与主镜、次镜系统的重量比成反比，实现了整 星的惯量匹配。
[0012] 所述平台主要由大小一致的三部分组成，三部分相互之间通过内部桁架连接，初 始时桁架收拢，三部分相互靠拢贴紧形成一圆柱体，当连接桁架展开，三部分径向扩张形成 稳定的三角构型，中空空间变大，有效避让主镜、次镜之间光路。
[0013] 所述主镜、次镜系统均采用三组独立桁架支撑，形成三角支撑，保证支撑面的刚度 和稳定性。
[0014] 所述桁架根部具有微调机构，能够微调桁架与平台倾角，从而保证主镜、次镜阵面 相对位置关系。
[0015] 所述超大口径光学相机的主镜面工作状态尺寸大于10m，且主次镜之间距离大于 50m〇
[0016] 所述桁架根部通过力矩电机进行角度调节。
[0017] 本发明由于采用了以上的技术方案，具有以下的特点：
[0018] 1、将平台和相机一体化设计，主、次镜位于平台两侧，收拢时满足运载包络要求， 展开状态下有效缩短单组桁架长度，易保证支撑桁架刚度，提高展开状态下相机基频，改善 了超大口径、超长距离的光学相机的构型设计；
[0019] 2、单组主、次镜支撑桁架长度相比主次镜间距离短，有效降低加工装配难度；
[0020] 3、次镜系统除次镜安装需要外，可安装其他单机，有益于改善航天器布局，增大单 机安装空间，平台外侧也可根据任务需求安装其他单机；
[0021] 4、主镜、次镜系统通过支撑桁架收拢，初始时与平台连接，整体包络小，易符合运 载包络要求；
[0022] 5、星体由三部分组成，收拢时有效提高航天器整体刚度，展开后中间预留空间能 够实现相机成像功能的需求；
[0023] 6、主镜由偶数瓣子镜组成，采用伞状收拢，展开后为平面构型，有效缩小了收拢状 态下航天器包络尺寸；
[0024] 7、桁架组件根部存在微调机构，可调节桁架倾角，保证支撑顶部阵面精度以及主 次镜间相对角度关系，除保证顺利展开外可在轨调整主次镜相对关系。
【附图说明】
[0025] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0026] 图1是本发明的展开状态示意图；
[0027] 图2是本发明的收拢状态示意图；
[0028] 图3是本发明的展开过程示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0030] 图1~图3所示，本发明所提供的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，主 要由次镜系统1、平台（服务舱）2、主镜3三部分组成，其中主镜与次镜组合形成完整相机。
[0031] 初始状态下，主镜3、次镜系统1、平台2完全收拢，三者固连，整体包络小于 φ 4. 5mX8m〇：
[0032] 如图1、图3所示，展开过程为次镜系统1、主镜3在次镜支撑桁架4和主镜支撑桁 架5作用下分别反向推离平台2,然后平台2展开形成相互连接的三部分小平台，主镜3展 开为阵面。
[0033] 主镜3采用花瓣状构型，由偶数瓣子镜7构成，采用伞状收拢，每块子镜7通过高 刚度铰链相互连接。收拢状态下径向包络小，展开时由伞状收拢变为子镜圆周均布阵面。
[0034] 次镜系统1除安装次镜外，也可作为独立舱段安装相关配套单机和其他平台分系 统单机。
[0035] 主镜3、次镜系统1分别布置于平台2两侧，次镜支撑桁架4和主镜支撑桁架5的 长度与次镜系统、主镜的重量比大致成反比，实现了整星的惯量匹配。
[0036] 平台2由三部分大小一致的小平台组成，相互之间通过内部的平台支撑桁架6连 接，初始时桁架收拢，三部分相互靠拢贴紧形成一圆柱体。当平台支撑桁架6展开，平台三 部分径向扩张形成稳定的三角构型，中空空间变大，主、次镜之间光路从展开的服务舱内部 穿过，有效避让主、次镜之间的光路7,从而保证光路7不受遮挡，使相机正常成像。
[0037] 主镜支撑桁架5、次镜支撑桁架4均采用三组独立桁架结构支撑，形成三角支撑， 保证支撑面的刚度和稳定性。桁架具有收拢和展开状态，收拢时收紧于平台内部，展开时主 镜除径向伸长外，桁架结构根部与平台连接处，通过力矩电机可进行微小。
[0038] 以上对本发明的一个具体案例的实现方式进行了描述。需要理解的是，本发明并 不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修 改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于，包括次镜系统和主 镜，所述次镜系统和主镜分别位于平台两侧，初始状态下，次镜系统、平台、主镜均呈完全收 拢状态，次镜系统、平台、主镜三者固连；展开时，主镜、次镜系统分别依靠收拢的桁架结构 反向推离平台，到位后锁定，平台展开形成相互连接的三部分。2. 根据权利要求1所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述主镜采用花瓣状构型，由偶数瓣子镜构成，采用伞状收拢，每块子镜通过铰链相互连 接，收拢状态下径向包络小，展开时由伞状收拢变为子镜圆周均布阵面。3. 根据权利要求2所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 收拢状态下系统整体包络小于cP 4. 5mX8m。4. 根据权利要求1所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述次镜系统具有安装次镜外、还能够作为独立舱段安装相关配套单机和其他平台分系统 单机的功能。5. 根据权利要求1所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述主镜、次镜系统的支撑桁架长度与主镜、次镜系统的重量比成反比，实现了整星的惯量 匹配。6. 根据权利要求2所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述平台主要由大小一致的三部分组成，三部分相互之间通过内部桁架连接，初始时桁架 收拢，三部分相互靠拢贴紧形成一圆柱体，当连接桁架展开，三部分径向扩张形成稳定的三 角构型，中空空间变大，有效避让主镜、次镜之间光路。7. 根据权利要求1所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述主镜、次镜系统均采用三组独立桁架支撑，形成三角支撑，保证支撑面的刚度和稳定 性。8. 根据权利要求7所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述桁架根部具有微调机构，能够微调桁架与平台倾角，从而保证主镜、次镜阵面相对位置 关系。9. 根据权利要求8所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述桁架根部通过力矩电机进行角度调节。10. 根据权利要求1所述的面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，其特征在于， 所述超大口径光学相机的主镜面工作状态尺寸大于l〇m，且主次镜之间距离大于50m。
【专利摘要】本发明提供一种面向超大口径光学相机的平台载荷协同系统，包括次镜系统和主镜，所述次镜系统和主镜分别位于平台两侧，初始状态下，次镜系统、平台、主镜均呈完全收拢状态，次镜系统、服务舱、主镜三者固连；展开时，主镜、次镜系统分别依靠收拢的桁架结构反向推离服务舱，到位后锁定，平台展开形成相互连接的三部分，当主镜完全展开后，主、次镜之间光路从展开的服务舱内部穿过，从而保证光路不受遮挡，使相机正常成像，解决超大口径镜面的光学卫星构型设计的难题。
【IPC分类】G02B7/00
【公开号】CN105158868
【申请号】CN201510451986
【发明人】张伟, 周伟敏, 方宝东, 满孝颖, 江世臣, 曹志宇
【申请人】上海卫星工程研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月28日