本發明屬于空間光學遙感領域，涉及一種長焦距空間相機次鏡組件的可展開支撐桁架。

背景技術：

隨著空間遙感技術的迅猛發展，長焦距空間光學遙感器正扮演著越來越重要的角色。但是，由于運載火箭及整流罩尺寸等一系列因素的限制，遙感器機身尺寸與運載火箭整流罩尺寸之間的矛盾越來越突出，可展開結構有效解決了二者之間的矛盾，使得研制長焦距、高分辨率的光學遙感器成為可能。

可展開結構是指發射時處于折疊狀態、入軌后自行展開的結構。按照展開部件的不同分類，空間光學遙感器的可展開結構分為主鏡展開結構、可展開次鏡支撐桁架、遮光罩展開結構等。目前，可展開次鏡支撐桁架常采用次鏡塔結構，如圖1所示，主要包括固定套筒9和活動套筒8，驅動方式為一般電機驅動，例如美國空軍研究實驗室主導的空間望遠鏡系統。這種次鏡展開方式雖然結構緊湊，但存在以下幾個缺點：

1)剛度較低。由于活動套筒8會對主鏡10到次鏡7的反射光產生遮攔，為了減小遮攔比，需減小活動套筒8垂直于光軸方向的截面尺寸，這樣做勢必會犧牲整個活動套筒8的剛度。

2)定位精度低。次鏡塔結構在軌展開后需要精確地定位及鎖定，由于次鏡塔位于主鏡10中心孔處，垂直于光軸的截面較小，也就意味著用于實現三點定位的截面較小，因此無論采用何種定位方式，定位精度都會受到橫截面小的限制，從而影響展開后次鏡7的位置精度。

對于短焦距的光學儀器來講，次鏡塔展開結構是能夠滿足使用要求的，但對于長焦距的光學儀器來說，它無法滿足使用要求。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種長焦距空間相機次鏡組件的可展開支撐桁架，該結構能有效提高次鏡組件支撐結構的剛度和定位精度。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種長焦距空間相機次鏡組件的可展開支撐桁架，該桁架包括：固定桁架、展開桁架、傳動機構、折疊鎖定機構和展開鎖定機構；所述展開桁架通過傳動機構和導向機構在所述固定桁架上運動；所述折疊鎖定機構實現折疊狀態時的鎖定；所述主動式雙錐面展開鎖定機構實現展開狀態時的自鎖定。

本發明的有益效果是：本發明采用分立式展開結構代替次鏡塔展開結構，解決了后者剛度低、定位精度低的問題。與次鏡塔結構相比，該發明具有剛度高、定位精度高等優點，可用于長焦距空間光學遙感器等領域。

附圖說明

圖1為現有技術中次鏡塔結構示意圖；

圖2為本發明可展開支撐桁架折疊狀態示意圖；

圖3為本發明可展開支撐桁架展開狀態示意圖；

圖4為本發明固定桁架示意圖；

圖5為本發明展開桁架示意圖；

圖6為本發明傳動機構示意圖；

圖7為本發明導向機構示意圖；

圖8為本發明折疊狀態鎖定機構示意圖。

圖9為本發明展開鎖定機構示意圖。

圖中：1、固定桁架，11、第一下桁架，12、第二下桁架，13、第三下桁架，14、連接環，2、展開桁架，21、第一上桁架，22、第二上桁架，23、第三上桁架，24、前板，3、傳動機構，31、齒輪架，32、齒輪，33、齒條，34、驅動電機，35、編碼器，4、導向機構，41、導軌，42、滑塊，5、折疊鎖定機構，51、折疊限位塊，52、分離螺母，6、展開鎖定機構，7、滑動套筒，8、固定套筒

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖2～圖8所示，一種長焦距空間相機次鏡組件的可展開支撐桁架，主要包括固定桁架1、展開桁架2、傳動機構3、導向機構4、折疊鎖定機構5、展開鎖定機構6。展開桁架2通過傳動機構3和導向機構4在所述固定桁架1上運動；折疊鎖定機構5實現折疊狀態時的鎖定；展開鎖定機構6實現展開狀態時的自鎖定。

固定桁架1包括第一下桁架桿11、第二下桁架桿12、第三下桁架桿13、連接環14；其中第一下桁架桿11、第二下桁架桿12、第三下桁架桿13分立于主鏡外側，長度相等，沿圓周均布，其軸線相互平行；三組桁架桿底部固定在光學基座上，頂部與連接環14均布相連，內側面安裝傳動機構3、導向機構4、折疊鎖定機構5，連接環14底面安裝展開鎖定機構6。

所述的展開桁架2包括第一上桁架桿21、第二上桁架桿22、第三上桁架桿23、前板24。其中第一上桁架桿21、第二上桁架桿22、第三上桁架桿23長度相等，沿前板24圓周均布；三組桁架桿底部安裝傳動機構3、導向機構4、折疊鎖定機構5、展開鎖定機構6；前板24安裝在上桁架桿頂端，提供與次鏡組件接口。

所述的傳動機構3共有三組，每組包括齒輪架31、齒輪32、齒條33、驅動電機34、編碼器35。齒輪架31安裝在上桁架桿底部外側，齒輪32安裝在齒輪架31上，齒條33安裝在下桁架桿內側，驅動電機34安裝在齒輪架一側，編碼器35安裝在齒輪架另一側。齒輪32和齒條33形成齒輪齒條運動副，相互配合運動。

所述的導向機構4共有三組，每組包括導軌41、滑塊42。導軌41安裝在下桁架桿內側，滑塊42安裝在齒輪架31上。滑塊42和導軌41形成運動副，相互配合運動。

所述的折疊鎖定機構5共有三組，每組包括折疊限位塊51、分離螺母52。折疊限位塊51安裝在下桁架桿內側，用于實現折疊狀態下展開桁架的限位；分離螺母52的作用在于連接折疊限位塊51與上桁架桿，用于實現折疊狀態的鎖定。

如圖9所示，所述展開鎖定結構6共有三組，每組包括：外定位座61、鎖定電機62、探針63、內定位座64、行程開關65；鎖定電機62設置在外定位座內61，外定位座61與齒輪架31相連；探針63與鎖定電機62連接；外定位座61、鎖定電機62和探針63為一體結構；行程開關65設置在內定位座內64，與內定位座64內共同固定在連接環104內側，下桁架桿上方；內定位座64內為倒凹型結構，凹陷處為單向閥642；所述探針63上設置應變片；

本發明工作原理如下：

衛星發射時，折疊鎖定機構5將展開桁架2及固定桁架1固定在一起，使次鏡支撐桁架處于折疊狀態。入軌后，折疊鎖定機構5解鎖，安裝在展開桁架2上的驅動電機34帶動齒輪32在固定桁架上的齒條33轉動，齒輪齒條副將齒輪32的轉動轉化為展開桁架2沿齒條33向上的平動，在上升過程中，通過編碼器35的反饋來實現三個驅動電機34的同步，以確保展開桁架2能夠平穩上升。設置在齒輪架31上的兩個滑塊42沿著齒條33兩側的導軌向上運動，起到導向的作用，防止齒輪32齒條33偏離軌道。驅動電機34帶動齒輪架31向上運動，當探針63穿過內定位座64的單向閥進入內定位座內部64后繼續向上運動；當探針63觸碰到行程開關65時，鎖定電機62啟動，開始向下拉動探針63，使之向下運動；緊接著探針63與單向閥642接觸，對單向閥642施加向下的壓力；由于探針63無法退出單向閥641，使得鎖定電機62帶動外定位座61向上運動；當外定位座61與內定位座64接觸并產生壓力，鎖定電機62無法繼續向上運動，鎖定電機62仍然向下拉動探針63，此時探針63內部開始產生拉力和形變，應變片測得的應變后，鎖定電機62停止工作，展開鎖定機構6將固定桁架1和展開桁架2鎖定，從而實現整個結構的展開鎖定。

齒條33采用多段拼接的方案，通過修研齒條墊片來實現多段齒條33的共線與三根齒條33的平行，以實現展開的順暢性與平穩性。導軌41采用同樣的方案。