CN103616755B - 真空低温环境用大型金属拼接球面镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于真空低温环境下的大型金属拼接球面镜,由多个单元镜拼接而成，每个单元镜通过连接法兰螺接固定在单元镜调节机构，单元镜通过调节机构对其位置和方位进行调节，单元镜调节机构通过螺钉固定在框架的连接块上，多个单元镜形成整块的球面形反射镜。本发明能够实现直径6.8m的超大尺寸金属镜的加工，通过将大型金属镜分块成大量的小型单元镜，降低了加工难度和加工成本；同时，大型金属镜的面形可以通过单元镜调节机构进行局部调整。

Description

真空低温环境用大型金属拼接球面镜
技术领域
本发明属于空间环境模拟技术领域，具体涉及一种用于模拟空间下对模拟太阳辐照进行准直反射的关键设备。
背景技术
在真空低温环境下对航天器进行热试验时需要运用到太阳模拟器，而在太阳模拟器中，需要采用准直镜对模拟太阳光束进行准直和反射。本发明中的真空低温环境用大型金属拼接球面镜即来源于探月工程中KM6太阳模拟器研制任务的需求，其主要采用121块小型六边形金属单元镜拼接成直径6.8m的大型球面反射镜，同时通过每块单元镜的调节机构进行位置和角度调节，最后达到曲率半径为24500mm的技术要求，该拼接准直镜工作于真空低温环境下，主要为KM6太阳模拟器提供准直出射的太阳光，是KM6太阳模拟器的重要组成部件。
发明内容
本发明目的是提供一种用于真空低温环境下的大型金属拼接球面镜，满足在真空低温环境下对模拟太阳光束进行准直和反射的需求。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种用于真空低温环境下的大型金属拼接球面镜,由多个单元镜拼接而成，每个单元镜通过连接法兰螺接固定在单元镜调节机构，单元镜通过调节机构对 其位置和方位进行调节，单元镜调节机构通过螺钉固定在框架的连接块上，多个单元镜形成整块的球面形反射镜。
其中，单元镜调节机构包括锥形连接件、轴向调节顶丝、球形调节筒、关节轴承套、连接盘、连接块、姿态调节顶丝、U型卡座和把手，锥形连接件的开口端面与单元镜背面法兰机械固定，锥形连接件的尾部与把手铰接，锥形连接件插入到球形调节筒内并与其机械固定成一整体；球形调节筒的球形端套在关节轴承套的球筒段内，通过固定在关节轴承套法兰端上的两对垂直分布的姿态调节顶丝推动球形调节筒的直筒部位，使得球形调节筒在关节轴承套内进行旋转运动，实现单元镜的方位和角度调节；关节轴承套插入在连接盘内，通过固定在关节轴承套法兰端上的三个呈120度角分布的轴向调节顶丝推动关节轴承套在连接盘内前后移动，实现单元镜的轴向调节；当单元镜位置调节完成后，将把手放置于关节轴承套法兰端上的U型卡座内并锁死，完成单元镜的位置调节。
其中，单元镜调节机构通过连接盘与框架上对应的呈120度角的三个连接块机械固定连接。
其中，单元镜的数量优选在121块以上。
本发明的金属拼接球面镜具有以下效果：
(1)能够实现直径6.8m的超大尺寸金属镜的加工；
(2)将大型金属镜分块成大量的小型单元镜，降低了加工难度和加工成本；
(3)大型金属镜的面形可以通过单元镜调节机构进行局部调整。
附图说明
图1-a为本发明的真空低温环境用大型金属拼接球面镜后视图；
图1-b为本发明的真空低温环境用大型金属拼接球面镜侧视图。
图中：1—单元镜、2—单元镜调节机构、3—框架
图2为本发明中的单元镜拼接方式。
图3-a为本发明的拼接球面镜中单元镜调节机构的剖视图
图3-b为本发明的拼接球面镜中单元镜调节机构的后视图。
图中：
1—单元镜；4—锥形连接件；5—轴向调节顶丝；6—球形调节筒；7—关节轴承套；8—连接盘；9—连接块；10—姿态调节顶丝；11—U型卡座；12—把手。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
图1-a,1-b分别是本发明的真空低温环境用大型金属拼接球面镜后视图和侧视图。其中，该真空低温环境用大型金属拼接球面镜包括：单元镜（1）、单元镜调节机构（2）、框架（3）。其中，在一具体实施方式中，球面镜由121块单元镜组成，每块单元镜都带有一套单元镜调节机构。单元镜（1）通过连接法兰螺接固定在单元镜调节机构（2）上，单元镜调节机构（2）通过螺钉固定在框架（3）上的连接块上。
单元镜及单元镜调节机构在框架上的方位和位置需要进行精密设计和定 位，按照球面镜的曲率半径计算出每块单元镜的具体位置和方位角，其本发明中的单元镜拼接方式如图2所示。然后根据该位置将单元镜安装到框架上。在位置设计过程中需要确保拼接后的整体面形精度和防止在安装及工作过程出现单元镜间的干涉情况。
将单元镜安装到框架上后，通过调节单元镜调节机构（如图3所示）可以对单元镜的轴向位置、方位和角度进行微量调节，达到所需要的面形，最后拼接成整体面形。
图3-a,3-b分别是本发明的拼接球面镜中单元镜调节机构的剖视图和后视图，其中，该单元镜调节机构包括：单元镜（1）、锥形连接件（4）、轴向调节顶丝（5）、球形调节筒（6）、关节轴承套（7）、连接盘（8）、连接块（9）、姿态调节顶丝（10）、U型卡座（11）、把手（12）。其中，单元镜（1）的背面法兰与锥形连接件（4）的开口端面机械固定，锥形连接件（4）的尾部与把手（12）铰接，锥形连接件（4）插入到球形调节筒（6）内，并通过机械固定成一整体；球形调节筒（6）的球形端套在关节轴承套（7）的球筒段内，通过固定在关节轴承套（7）法兰端上的两对垂直分布的姿态调节顶丝（10）推动球形调节筒（6）的直筒部位，使得球形调节筒（6）在关节轴承套（7）内的旋转运动，从而实现单元镜（1）的方位和角度调节；关节轴承套（7）插入在连接盘（8）内，通过固定在关节轴承套（7）法兰端上的三个呈120度角分布的轴向调节顶丝（5）推动关节轴承套（7）在连接盘（8）内前后移动，从而实现单元镜（1）的轴向调节；当单元镜（1）位置调节完成后，将把手（12）放置于关节轴承套（7）法兰端上的U型卡座（11）内，并锁死，从而完成单元镜（1）的位置调节。单元镜调节机构（2）通过连接盘（8）与框架（3）上对应的呈120 度角的三个连接块（9）机械固定连接。
在实际使用中，通过拼接形成了整块反射镜，由于拼接球面镜的单元镜数量多、整体有效口径大、形面精度相对较高、且工作环境特殊，因此需要对拼接方式进行精密设计，确保拼接后的整体面形精度和防止在安装及工作过程出现单元镜间的干涉情况。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于真空低温环境下的大型金属拼接球面镜，其中，由多个单元镜拼接而成，每个单元镜通过连接法兰螺接固定在单元镜调节机构，单元镜通过调节机构对其位置和方位进行调节，单元镜调节机构通过螺钉固定在框架的连接块上，多个单元镜形成整块的球面形反射镜，其中，单元镜调节机构包括锥形连接件、轴向调节顶丝、球形调节筒、关节轴承套、连接盘、连接块、姿态调节顶丝、U型卡座和把手，锥形连接件的开口端面与单元镜背面法兰机械固定，锥形连接件的尾部与把手铰接，锥形连接件插入到球形调节筒内并与其机械固定成一整体；球形调节筒的球形端套在关节轴承套的球筒段内，通过固定在关节轴承套法兰端上的两对垂直分布的姿态调节顶丝推动球形调节筒的直筒部位，使得球形调节筒在关节轴承套内进行旋转运动，实现单元镜的方位和角度调节；关节轴承套插入在连接盘内，通过固定在关节轴承套法兰端上的三个呈120度角分布的轴向调节顶丝推动关节轴承套在连接盘内前后移动，实现单元镜的轴向调节；当单元镜位置调节完成后，将把手放置于关节轴承套法兰端上的U型卡座内并锁死，完成单元镜的位置调节。
2.如权利要求1所述的大型金属拼接球面镜，其中，单元镜调节机构通过连接盘与框架上对应的呈120度角的三个连接块机械固定连接。
3.如权利要求1所述的大型金属拼接球面镜，其中，单元镜的数量在121块以上。
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