CN103472566B - 一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置 - Google Patents

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Abstract

一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，包括反射镜连接块（2）、零胀柔性阻尼杆件组件（3）、基板连接接头（4），零胀柔性阻尼杆件组件（3）有六组且每两组形成一个bipod构型，bipod构型互成120度分布在反射镜（1）的底面。每一组零胀柔性阻尼杆件组件（3）均包括上连接杆（31）、下连接杆（32）、上套筒（33）、下套筒（34）、上连接板（35）、下连接板（36）、阻尼筒（37）和阻尼胶层（38）。本发明支撑装置通过零涨柔性设计在实现准静定支撑对装配误差以及热变形良好卸载的同时，通过不同膨胀系数材料的搭配保证了不同温度工况下柔性杆长度近似零变形；通过阻尼减震降低了反射镜（1）的响应放大倍数，避免结构的强度破坏和失效。

Description

一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置
技术领域
本发明属于航天光学遥感器技术领域，涉及一种应用于航天光学遥感器的反射镜的支撑装置。
背景技术
反射镜及其组件在空间遥感器中占有着重要地位，甚至关系着项目质量的优劣和成败。
采用离散支撑技术可以大大降低反射镜及其支撑结构组件的重量，在空间反射镜的研制上已经有了大量应用。如国外典型应用有Pleiades相机微晶主镜组件采用三点Bipod支撑，组件重量小于20kg，光轴水平方向重力引起的面形变化小于15nmRMS。在大口径空间反射镜上的应用包括Herschel空间望远镜的主镜，口径达到了3.5m，也采用了三点离散支撑技术。然而，由于三点支撑的方式大大降低了反射镜组件的刚度，反射镜组件的频率也显著降低，响应放大情况也就更为恶劣，典型的加速度放大倍数可以达到10-26倍，很容易造成反射镜组件的强度破坏。因此，在空间反射镜口径进一步增加，或者空间反射镜组件轻量化程度进一步提高的情况下，传统的三点离散支撑方法的应用受到了非常大的限制。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间反射镜零涨柔性阻尼支撑装置，可以在保证反射镜组件高精度面型的基础上，大大降低恶劣震动环境造成的响应过大问题，避免了结构的强度破坏和失效。
本发明的技术解决方案是：一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，包括反射镜连接块、零胀柔性阻尼杆件组件、基板连接接头，所述的零胀柔性阻尼杆件组件包括六组，其中每两组形成一个bipod构型，三个bipod构型互成120度分布在反射镜的底面上；每一组零胀柔性阻尼杆件组件均包括上连接杆、下连接杆、上套筒、下套筒、上连接板、下连接板、阻尼筒和阻尼胶层；所述的上套筒和下套筒均为中空结构，且一端带底，另一端开口并带有外翻边，上套筒和下套筒的带底的一端相对并间隔一端距离布置；上连接板和下连接板均为圆环形片，其中上连接板套接在上套筒外侧并利用上套筒上的外翻边定位，下连接板套接在下套筒外侧并利用下套筒上的外翻边定位；两个或以上直径各不相同的阻尼筒套接在上套筒和下套筒的外侧并通过上连接板和下连接板定位箍紧上套筒和下套筒，在所述的阻尼筒之间设置阻尼胶层；所述的上连接杆和下连接杆均为两段式圆柱状结构，上连接杆的粗端伸入上套筒的内部并与上套筒的内壁贴合，上连接杆的细端通过反射镜连接块与反射镜连接或者通过基板连接接头与基板连接，下连接杆的粗端伸入下套筒的内部并与下套筒的内壁贴合，下连接杆的细端通过基板连接接头与基板连接或者通过反射镜连接块与反射镜连接。
所述的上连接杆或者下连接杆的材料为钛合金。所述的上套筒或者下套筒的材料为铝合金。所述的上连接板，下连接板或者阻尼筒的材料为铟钢。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明支撑装置通过零涨柔性设计，在实现反射镜准静定支撑对装配误差以及热变形良好卸载的同时，通过不同膨胀系数材料的搭配保证了不同温度工况下柔性杆长度近似零变形；同时，通过阻尼减震降低了反射镜组件的响应放大倍数，避免了结构的强度破坏和失效。本发明可以应用在口径3米以内圆形或长方形空间轻量化反射镜上，在保证反射镜组件高精度面型的基础上，大大降低恶劣震动环境造成的响应过大问题，同时拓宽了传统离散支撑方法的应用范围。
附图说明
图1为本发明支撑装置的总体结构图；
图2为本发明支撑装置中零胀柔性阻尼杆件组件的立体图；
图3为本发明支撑装置中零胀柔性阻尼杆件组件的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明空间反射镜零胀柔性阻尼支撑结构主要包括反射镜1、反射镜连接块2、零胀柔性阻尼杆组件3、基板连接接头4和基板5。零胀柔性阻尼组件3包含六组，每两组形成一个bipod构型。
如图2和图3所示，每个零胀柔性阻尼组件包含两个阶梯圆柱状的钛合金柔性杆，分别为上连接杆31和下连接杆32，两个圆形中空并在一端带有底部的铝合金套筒，分别为上套筒33和下套筒34，以及一个铟钢阻尼筒组件。铟钢阻尼套筒组件包括两个铟钢连接板，分别为上连接板35和下连接板36，若干个可以套接在一起的铟钢阻尼套筒37，和相邻两个阻尼套筒37内填充的阻尼胶层38。
装配方式：首先，反射镜1和反射镜连接块2粘接，反射镜1的镜面朝下放置于工装上，通过修磨表面和移动确定正确的位置，然后清理反射镜1和反射镜连接块2的安装表面，涂覆2～3遍环氧结构胶如SE-14-80，对接安装面进行对研后固定于合适位置，然后常温静置一周以上。第二，在装配铟钢阻尼套筒时，首先在最小尺寸（直径最小）的铟钢柔性阻尼套筒37外壁涂覆阻尼胶层38，接着套入下一个规格的铟钢柔性阻尼套筒37，然后如上所述依次安装下一层阻尼胶层38和铟钢柔性阻尼套筒37，各层铟钢柔性阻尼套筒37的厚度相等，一般在4-6mm内，阻尼胶层38的厚度也保持相等，一般在1-3mm，铟钢阻尼套筒37和阻尼胶层38的厚度尺寸由具体的设计的强度条件和减震条件进一步确定。上述安装完毕并常温静待一周以上，确保胶结固化完全后，通过结构胶和两端的上连接板35和下连接板36粘接，并确保完全固化。第三，单独柔性阻尼杆的装配，通过钛合金柔性上连接杆31圆柱较大一端安装面和铝合金上套筒33底部固定，然后通过上一步骤完成的铟钢阻尼筒组件两端的上连接板35和下连接板36，分别和上套筒33、下套筒34开口一端的圆环法兰面装配。第四，利用安装工装，依次在反射镜连接块2上连接6组零胀柔性阻尼杆组件3，每两组柔性阻尼杆组件形成一个bipod构型，三个bipod构型所在的平面需要相交与通过反射镜1几何中心的轴线上一点。bipod构型内两个零胀柔性阻尼杆组件3的夹角一般在60°～120°之间，bipod平面和反射镜1光轴的夹角一般在60-80°之间，具体的尺寸和柔性杆件的长度可以根据具体设计要求进一步确定。第五，固定基板5的安装位置，通过基板连接接头4的位置和修磨或者增加垫片确定其位置，然后完成基板连接接头4和零胀柔性阻尼杆组件3的钛合金阶梯下连接杆32安装面以及基板5安装面的安装。
零胀柔性阻尼杆组件3可以通过正逆两种方式和反射镜1以及基板5连接，正逆两种安装方式下反射镜1的安装点个数分别为3和6，与之相对应，基板5上的连接点个数分别为6和3。
反射镜1的口径一般要小于3米，形状可以为圆形或者长方形，材料可以选择碳化硅、微晶玻璃或者ULE等光学材料。和反射镜1直接连接的反射镜连接块2材料的热膨胀系数应该和光学元件的接近或相等，如反射镜1选用零胀的微晶玻璃时，反射镜连接块2可以选用近似零胀的铟钢。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，其特征在于：包括反射镜连接块(2)、零胀柔性阻尼杆件组件(3)、基板连接接头(4)，所述的零胀柔性阻尼杆件组件(3)包括六组，其中每两组形成一个bipod构型，三个bipod构型互成120度分布在反射镜(1)的底面上，所述bipod构型内两个零胀柔性阻尼杆组件(3)的夹角在60°～120°之间；每一组零胀柔性阻尼杆件组件(3)均包括上连接杆(31)、下连接杆(32)、上套筒(33)、下套筒(34)、上连接板(35)、下连接板(36)、阻尼筒(37)和阻尼胶层(38)；所述的上套筒(33)和下套筒(34)均为中空结构，且一端带底，另一端开口并带有外翻边，上套筒(33)和下套筒(34)的带底的一端相对并间隔一段距离布置；上连接板(35)和下连接板(36)均为圆环形片，其中上连接板(35)套接在上套筒(33)外侧并利用上套筒(33)上的外翻边定位，下连接板(36)套接在下套筒(34)外侧并利用下套筒(34)上的外翻边定位；两个或以上直径各不相同的阻尼筒(37)套接在上套筒(33)和下套筒(34)的外侧并通过上连接板(35)和下连接板(36)定位箍紧上套筒(33)和下套筒(34)，在所述的阻尼筒(37)之间设置阻尼胶层(38)；所述的上连接杆(31)和下连接杆(32)均为两段式圆柱状结构，上连接杆(31)的粗端伸入上套筒(33)的内部并与上套筒(33)的内壁贴合，上连接杆(31)的细端通过反射镜连接块(2)与反射镜(1)连接或者通过基板连接接头(4)与基板(5)连接，下连接杆(32)的粗端伸入下套筒(34)的内部并与下套筒(34)的内壁贴合，下连接杆(32)的细端通过基板连接接头(4)与基板(5)连接或者通过反射镜连接块(2)与反射镜(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，其特征在于：所述的上连接杆(31)或者下连接杆(32)的材料为钛合金。
3.根据权利要求1所述的一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，其特征在于：所述的上套筒(33)或者下套筒(34)的材料为铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种空间反射镜零胀柔性阻尼支撑装置，其特征在于：所述的上连接板(35)，下连接板(36)或者阻尼筒(37)的材料为铟钢。
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