一種太空x射線探測器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太空X射線探測器。使用本發(fā)明能夠適應(yīng)太空環(huán)境，對太空中X射線進行探測。本發(fā)明采用密封門及開啟機構(gòu)、充氣泄壓閥、指向精度調(diào)整和減振支柱等結(jié)構(gòu)完成了抗振、開門、密封、對準(zhǔn)等功能，能夠在地面環(huán)境及火箭發(fā)射過程中保護光學(xué)組件，并能在太空環(huán)境中有效開啟密封門使光學(xué)組件工作。
【專利說明】一種太空X射線探測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天探測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種太空X射線探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線探測通常采用真空器件進行光電轉(zhuǎn)換和倍增放大后通過電子學(xué)處理獲取X射線信號。真空器件往往對空氣敏感，在地面時需要密封環(huán)境，當(dāng)其在太空真空環(huán)境下時，還需要開啟密封門，讓其工作。此外，太空X射線探測器需要由火箭發(fā)射入太空，而一般光學(xué)器件含有玻璃材質(zhì)薄片結(jié)構(gòu)，具有脆性、易碎，難以承受火箭發(fā)射產(chǎn)生的振動。另外，為獲得精準(zhǔn)方向信息，需要使光學(xué)組件具有很高的指向精度。這些對探測器結(jié)構(gòu)提出了諸多特殊要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種太空X射線探測器，能夠適應(yīng)太空環(huán)境，采用密封門及開啟機構(gòu)、充氣泄壓閥、指向精度調(diào)整和減振支柱等結(jié)構(gòu)完成了抗振、開門、密封、對準(zhǔn)等功能。
[0004]本發(fā)明的太空X射線探測器，包括:主體、密封門、壓緊機構(gòu)、記憶合金驅(qū)動組件、電機驅(qū)動組件、充氣閥、泄壓閥、減振支柱、指向調(diào)節(jié)釘、光學(xué)組件、指向基準(zhǔn)鏡和門頂組件；
[0005]其中，主體為一面開口的立方盒體，光學(xué)組件通過減振支柱放置于主體的空腔中；
[0006]密封門位于主體的開口端，一側(cè)通過門軸與主體連接；門軸對側(cè)安裝有門舌，密封門與主體的相對面上鑲有密封圈，密封門通過門舌被壓緊機構(gòu)緊壓在主體上；
[0007]在主體上靠近密封門的一端處設(shè)有門頂組件，在密封門上門頂組件的上方設(shè)有限位釘，所述門頂組件包括門頂、頂桿、彈簧、桿蓋，其中，門頂為一凸起，頂桿、彈簧位于門頂內(nèi)部，頂桿帶有側(cè)臺，頂桿穿過彈簧中軸與門頂螺紋連接，頂桿的側(cè)臺壓在彈簧上；桿蓋靠近門頂安裝在主體上，其高度低于門頂高度；
[0008]壓緊機構(gòu)包括壓緊機構(gòu)主體支撐、壓桿和滑塊，其中，壓緊機構(gòu)主體支撐固定在主體上，壓緊機構(gòu)主體支撐上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，壓桿一端固定于轉(zhuǎn)軸，另一端嵌入滑塊下部，壓桿以轉(zhuǎn)軸為支點作為杠桿壓緊門舌；
[0009]在壓緊機構(gòu)的一側(cè)安裝記憶合金驅(qū)動組件，記憶合金驅(qū)動組件包括記憶合金驅(qū)動組件外殼、記憶合金簧和拉桿，其中，記憶合金簧驅(qū)動組件外殼固定在主體上，拉桿與壓緊機構(gòu)的滑塊相連，記憶合金簧為并緊的拉簧形式；
[0010]在壓緊機構(gòu)的另一側(cè)安裝電機驅(qū)動組件，電機驅(qū)動組件包括電機、電機驅(qū)動組件支撐主體、傳動連接、驅(qū)動彈簧和推桿，其中，電機驅(qū)動組件支撐主體安裝在主體上，推桿與驅(qū)動彈簧和壓緊機構(gòu)的滑塊相連；
[0011]主體上設(shè)有充氣閥和泄壓閥，充氣閥和泄壓閥與主體空腔連通，兩者結(jié)構(gòu)相同方向相反，由密封圈、閥芯和彈簧組成，閥芯通過彈簧頂住密封圈；
[0012]減振支柱上下對稱布置于探測器內(nèi)部光學(xué)組件的四角；
[0013]指向調(diào)節(jié)釘為螺釘，螺紋連接在減振支柱的下方，并用鎖緊螺母固定；
[0014]光學(xué)基準(zhǔn)鏡安裝在主體的一端，其指向代表了各光學(xué)組件的指向。
[0015]其中，主體與密封門的貼合面的粗糙度優(yōu)于0.8。
[0016]充氣閥和泄壓閥屬于微壓開啟閥，即閥兩側(cè)有較小的壓差即可開啟閥體，壓差為
0.03—0.1bar0
[0017]減振支柱為硅橡膠或阻尼橡膠圓柱，減振支柱和光學(xué)組件組成的振動系統(tǒng)的一階振動頻率為60Hz以下，同時避開衛(wèi)星固有頻率。
[0018]有益效果:
[0019](I)建立了密封環(huán)境，采用微壓開啟閥，可以方便充入高純惰性氣體，發(fā)射過程中氣體自動泄放，不產(chǎn)生真空狀態(tài)下密封門的附加壓力和密封門開啟時的氣流沖擊風(fēng)險。
[0020](2)在密封門上設(shè)有門頂，當(dāng)密封圈粘聯(lián)或門軸靜摩擦力較大時，給密封門的開啟一個初始動力，能可靠地開啟密封門。
[0021](3)采用記憶合金驅(qū)動組件和電機驅(qū)動組件對壓緊機構(gòu)進行解鎖，兩者可獨立工作，互為備份，也可共同工作，提供的驅(qū)動力為兩者之和，提高機構(gòu)解鎖的可靠性。
[0022](4)減振支柱8采用硅橡膠或阻尼橡膠支撐，具有彈性和阻尼特性，為內(nèi)部光學(xué)敏感器件提供了可靠的抗振環(huán)境，可使內(nèi)部玻璃薄片承受一般火箭發(fā)射振動條件，以及5000g以上的沖擊環(huán)境。
[0023](5)設(shè)置指向調(diào)節(jié)釘，內(nèi)部光學(xué)組件指向精度可調(diào)整至0.1°。
[0024](6)探測器整體結(jié)構(gòu)緊湊，機構(gòu)結(jié)構(gòu)占用面積不超過20%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為太空X射線探測器結(jié)構(gòu)圖，(a)為正視立體圖，(b)為后視立體圖，(C)為局部剖立體圖。
[0026]圖2為門舌三維圖。
[0027]圖3 Ca)為門頂組件外觀圖；圖3 (b)為門頂組件內(nèi)部剖視圖。
[0028]圖4為壓緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為記憶合金驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為電機驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。6 (a)為外觀圖，6 (b)為內(nèi)部剖視圖。
[0031]圖7為減震支柱和指向調(diào)節(jié)釘局部放大圖。
[0032]其中，1-主體，2-密封門，3-壓緊機構(gòu)，4-記憶合金驅(qū)動組件，5-電機驅(qū)動組件，6-充氣閥，7-泄壓閥，8-減振支柱，9-指向調(diào)節(jié)釘，I O-光學(xué)組件，11 -指向基準(zhǔn)鏡，12-門頂組件，13-限位釘，14-門頂，15-桿蓋，16-彈簧，17-頂桿，18-壓緊機構(gòu)主體支撐，19-門舌，20-扭簧,21-壓桿,22-滑塊,23-記憶合金驅(qū)動組件外殼，24-拉桿,25-記憶合金簧，26-導(dǎo)向槽，27-電機，28-電機驅(qū)動組件主體支撐，29-傳動連接，30-推桿，31-驅(qū)動彈簧，32-擋塊，33-鎖緊螺母，34-互聯(lián)電極。
【具體實施方式】[0033]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。
[0034]本發(fā)明提供了一種太空X射線探測器，如圖1所示，包括主體1、密封門2、壓緊機構(gòu)3、記憶合金驅(qū)動組件4、電機驅(qū)動組件5、充氣閥6、泄壓閥7、減振支柱8、指向調(diào)節(jié)釘9、光學(xué)組件10、指向基準(zhǔn)鏡11和門頂組件12。
[0035]其中，主體I為一面開口的立方盒體，光學(xué)組件10通過減振支柱8放置于主體I的空腔中，此外，主體I上還設(shè)有走線槽用于電纜鋪設(shè)。主體I可采用鋁合金整體加工而成，主體I上所用的螺釘孔、走線槽均為盲孔、沉槽，不得打穿至主體I的空腔中從而影響探測器的密封性能。其中，光學(xué)組件10主要由光學(xué)器件組成，用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。
[0036]密封門2置于主體I的開口端，主體I與密封門2的貼合面的粗糙度優(yōu)于0.8。密封門2的一側(cè)通過門軸與主體I連接，門軸上設(shè)有扭簧，密封門2通過扭簧扭轉(zhuǎn)開啟。密封門2在主體I門軸對側(cè)螺釘安裝有門舌19，所述門舌19為帶有凸起的立方體，像突出的舌頭一樣，如圖2所示。密封門2與主體I的相對面上鑲有密封圈，密封門2通過門舌19被壓緊機構(gòu)3緊壓在主體I上，實現(xiàn)對主體I中空腔的密封。
[0037]在主體I上靠近密封門2的一端設(shè)有門頂組件12，門頂組件12包括門頂14、頂桿17、彈簧16、桿蓋15，其中，門頂14為一凸起，頂桿17、彈簧16位于門頂14內(nèi)部，頂桿17帶有側(cè)臺，頂桿17穿過彈簧16中軸與門頂14螺紋連接，頂桿17的側(cè)臺壓在彈簧上；桿蓋15靠近門頂14安裝在主體I上，其高度低于門頂高度；在密封門2上設(shè)有限位釘13，當(dāng)密封門2在壓緊機構(gòu)作用下關(guān)閉時，門頂14被限位釘13壓住，其內(nèi)部的彈簧16處于壓縮狀態(tài)；當(dāng)壓緊機構(gòu)釋放壓力時，門頂內(nèi)部彈簧16在恢復(fù)力的作用下將頂桿17和門頂14頂起，同時彈簧又被桿蓋15限制，不得彈出，如圖3所示。門頂組件12用于密封圈粘聯(lián)或門軸靜摩擦力較大時提供門開啟的初始動力。密封門2可采用鋁合金整體加工而成，中部可以增加十字筋起到減重優(yōu)化、提高基頻效果。
[0038]壓緊機構(gòu)3包括壓緊機構(gòu)主體支撐18、壓桿21和滑塊22，如圖4所示，其中，壓緊機構(gòu)主體支撐18固定在主體I上，壓緊機構(gòu)主體支撐18上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，壓桿21 —端固定于壓緊機構(gòu)主體支撐18的轉(zhuǎn)軸上，另一端嵌入滑塊22下部，壓桿21以轉(zhuǎn)軸為支點作為杠桿壓緊門舌19，當(dāng)滑塊滑動時釋放壓桿，實現(xiàn)解鎖。在轉(zhuǎn)軸上設(shè)有扭簧20，壓桿通過扭簧彈起并限制在一定的角度，不被彈出。
[0039]壓緊機構(gòu)3的一側(cè)安裝記憶合金驅(qū)動組件4，記憶合金驅(qū)動組件4包括記憶合金驅(qū)動組件外殼23、2個記憶合金簧25和拉桿24，其中，記憶合金驅(qū)動組件外殼23固定在主體I上，兩個記憶合金簧25在記憶合金驅(qū)動組件外殼23內(nèi)部同一平面內(nèi)對稱布置，在兩個記憶合金簧25中間設(shè)有導(dǎo)向槽26,記憶合金簧25靠近壓緊機構(gòu)3的一端通過互聯(lián)電極連接，互聯(lián)電極中部設(shè)有開孔，拉桿24穿過互聯(lián)電極與壓緊機構(gòu)3的滑塊22相連，記憶合金簧25為并緊的拉簧形式，基本原理為通過電加熱使得記憶合金簧形狀恢復(fù)產(chǎn)生向后拉的拉力，拉動拉桿24在導(dǎo)向槽26中運動，進而帶動壓緊機構(gòu)3的滑塊22滑動，對壓緊機構(gòu)進行解鎖。
[0040]在壓緊機構(gòu)3的另一側(cè)安放電機驅(qū)動組件5，電機驅(qū)動組件5包括電機、電機驅(qū)動組件支撐主體28、傳動連接29、驅(qū)動彈簧31、推桿30和擋塊32。其中，電機驅(qū)動組件支撐主體28安裝在主體I上，傳動連接29與電機27和擋塊32連接，擋塊32為一面開口的圓柱，擋塊32將驅(qū)動彈簧31壓在電機驅(qū)動組件支撐主體28內(nèi)部，擋塊32上設(shè)有開口，推桿30 一端與驅(qū)動彈簧連接，一端穿過擋塊32的開口與壓緊機構(gòu)3的滑塊22相連，基本原理為傳動連接29在電機27轉(zhuǎn)動帶動下帶動擋塊32運動，進而釋放驅(qū)動彈簧31，驅(qū)動彈簧31帶動推桿30向前推，進而帶動壓緊機構(gòu)3的滑塊22活動，從而對壓緊機構(gòu)3進行解鎖。
[0041]記憶合金驅(qū)動組件4采用“拉”的方式，而電機驅(qū)動組件5采用“推”的方式，兩者可獨立工作，互不影響，一種驅(qū)動方式失效時，可以啟動另一種驅(qū)動方式；兩種驅(qū)動方式也可同時啟動，提供的驅(qū)動力為兩者之和，用以應(yīng)對機構(gòu)解鎖受阻的故障模式，提高機構(gòu)解鎖的可靠性。
[0042]主體I上設(shè)有充氣閥6和泄壓閥7，充氣閥6和泄壓閥7與主體I空腔連通，包括密封圈、閥芯和彈簧，其中，閥芯通過彈簧頂住密封圈實現(xiàn)對主體I中空腔體的密封。充氣閥6和泄壓閥7結(jié)構(gòu)相同方向相反，用于高純惰性氣體的充入和探測器發(fā)射過程中氣體的自動泄出。閥開啟壓力可以通過彈簧進行調(diào)節(jié)，充氣閥6和泄壓閥7屬于微壓開啟閥，即閥兩側(cè)有較小的壓差即可開啟閥體，一般為0.03-0.lbar，可防止在太空中探測器密封腔內(nèi)余壓過大，造成密封門開啟困難。
[0043]減振支柱8為硅橡膠或阻尼橡膠圓柱，上下對稱布置于探測器內(nèi)部光學(xué)組件10的四角，用于探測器內(nèi)部光學(xué)組件的減振，如圖7所示，減振支柱8具有彈性和阻尼特性，其與光學(xué)組件10組成的振動系統(tǒng)的一階振動頻率小于60Hz，同時避開衛(wèi)星固有頻率，可以獲得理想減振效果。
[0044]指向調(diào)節(jié)釘9為螺釘，螺紋連接在減振支柱8的下方，并用鎖緊螺母33固定，如圖7所示，可以通過控制指向調(diào)節(jié)釘9的長度調(diào)整減振支柱與指向調(diào)節(jié)釘?shù)拈L度和，進而調(diào)整光學(xué)組件的指向精度，并使光學(xué)組件10的指向與指向基準(zhǔn)鏡11的指向保持一致。
[0045]光學(xué)基準(zhǔn)鏡11安裝在主體I的一端，其指向代表了各光學(xué)組件的指向，用于探測器安裝于衛(wèi)星探測器整體指向的校準(zhǔn)。
[0046]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太空X射線探測器，其特征在于，包括:主體(1)、密封門(2)、壓緊機構(gòu)(3)、記憶合金驅(qū)動組件(4)、電機驅(qū)動組件(5)、充氣閥(6)、泄壓閥(7)、減振支柱(8)、指向調(diào)節(jié)釘(9 )、光學(xué)組件(IO )、指向基準(zhǔn)鏡(11)和門頂組件(12 ); 其中，主體(1)為一面開口的立方盒體，光學(xué)組件(10)通過減振支柱(8)放置于主體Cl)的空腔中； 密封門(2)位于主體(1)的開口端，一側(cè)通過門軸與主體(1)連接；門軸對側(cè)安裝有門舌(19)，密封門(2)與主體(1)的相對面上鑲有密封圈，密封門(2)通過門舌(19)被壓緊機構(gòu)(3)緊壓在主體(1)上； 在主體(1)上靠近密封門(2)的一端處設(shè)有門頂組件(12)，在密封門(2)上門頂組件(12)的上方設(shè)有限位釘(13)，所述門頂組件(12)包括門頂(14)、頂桿(17)、彈簧(16)、桿蓋(15)，其中，門頂(I)為一凸起，頂桿(17)、彈簧(16)位于門頂(14)內(nèi)部，頂桿(17)帶有側(cè)臺，頂桿(17)穿過彈簧(16)中軸與門頂(14)螺紋連接，頂桿(17)的側(cè)臺壓在彈簧(16)上；桿蓋(15)靠近門頂(14)安裝在主體(1)上，其高度低于門頂高度； 壓緊機構(gòu)(3)包括壓緊機構(gòu)主體支撐(18)、壓桿(21)和滑塊(22)，其中，壓緊機構(gòu)主體支撐(18)固定在主體(1)上，壓緊機構(gòu)主體支撐(18)上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，壓桿(21)—端固定于轉(zhuǎn)軸，另一端嵌入滑塊(22)下部，壓桿(21)以轉(zhuǎn)軸為支點作為杠桿壓緊門舌(19); 在壓緊機構(gòu)(3 )的一側(cè)安裝記憶合金驅(qū)動組件(4)，記憶合金驅(qū)動組件(4)包括記憶合金驅(qū)動組件外殼(23),2個記憶合金簧(25)和拉桿(24)，其中，記憶合金簧驅(qū)動組件外殼(23)固定在主體(1)上，兩個記憶合金簧(25)在記憶合金驅(qū)動組件外殼(23)內(nèi)部同一平面內(nèi)對稱布置，在兩個記憶合金簧(25)中間設(shè)有導(dǎo)向槽(26)，記憶合金簧(25)靠近壓緊機構(gòu)(3)的一端通過互聯(lián)電極(34)連接，互聯(lián)電極(34)中部設(shè)有開孔，拉桿(24)穿過互聯(lián)電極(34)與壓緊機構(gòu)(3)的滑塊(22)相連，記憶合金簧(25)為并緊的拉簧形式； 在壓緊機構(gòu)(3)的另一側(cè)安裝電機驅(qū)動組件(5)，電機驅(qū)動組件(5)包括電機(27)、電機驅(qū)動組件支撐主體(28 )、傳動連接(29 )、驅(qū)動彈簧(31)、推桿(30 )和擋塊(32 )，其中，電機驅(qū)動組件支撐主體(28 )安裝在主體(1)上，傳動連接(29 )與電機(27 )和擋塊(32 )連接，擋塊(32)為一面開口的圓柱，擋塊(32)將驅(qū)動彈簧(31)壓在電機驅(qū)動組件支撐主體(28)內(nèi)部，擋塊(32)上設(shè)有開口，推桿(30)—端與驅(qū)動彈簧連接，一端穿過擋塊(32)的開口與驅(qū)動彈簧(31)和壓緊機構(gòu)(3)的滑塊(22)相連； 主體(1)上設(shè)有充氣閥(6 )和泄壓閥(7 )，充氣閥(6 )和泄壓閥(7 )與主體(1)空腔連通,兩者結(jié)構(gòu)相同方向相反； 減振支柱(8)上下對稱布置于探測器內(nèi)部光學(xué)組件(10)的四角； 指向調(diào)節(jié)釘(9)為螺釘，螺紋連接在減振支柱(8)的下方，并用鎖緊螺母(33)固定； 光學(xué)基準(zhǔn)鏡(11)安裝在主體(1)的一端，其指向代表了各光學(xué)組件的指向。
2.如權(quán)利要求1所述的太空X射線探測器，其特征在于，所述主體(1)與密封門(2)的貼合面的粗糙度優(yōu)于0.8。
3.如權(quán)利要求1所述的太空X射線探測器，其特征在于，所述充氣閥(6)和泄壓閥(7)屬于微壓開啟閥，即閥兩側(cè)有較小的壓差即可開啟閥體，壓差為0.03-0.lbar。
4.如權(quán)利要求1所述的太空X射線探測器，其特征在于，所述減振支柱(8)為硅橡膠或阻尼橡膠圓柱，減振支柱(8)和光學(xué)組件(10)組成的振動系統(tǒng)的一階振動頻率為60Hz以下，同時避開衛(wèi)星固有頻率。`
【文檔編號】G01T1/16GK103675882SQ201310646104
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】徐延庭, 李向陽, 邵飛, 康旭輝, 胡慧君, 宮超林 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所