CN107462966B - 一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，包括：安装基座、柔性结构、反射镜。本发明的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，柔性结构与反射镜连接无需锥套结构使得柔性结构中的回转结构中心在轴向能无限靠近反射镜的质心，另外加上折臂梁结构和回转结构，使得该柔性结构具备轴向、周向和径向的自由度释放能力，可有效消除环境条件(重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时带来的不利的应力和应变，有力保证反射镜具备超高面形要求。

Description

一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构
技术领域
本发明涉及航空航天遥感技术领域，特别涉及一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构。
背景技术
微型遥感器是目前航空航天领域遥感载荷发展的重要方向之一，具有体积小、质量轻等特点。反射镜作为遥感载荷系统的核心组成部件，其安装、装配及定位精度将直接影响反射镜的面形，从而影响遥感载荷的成像质量。为保证遥感载荷成像质量，在环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时，反射镜必须具有足够好的面形。因此，反射镜柔性支撑结构作为连接安装基座与反射镜镜体的主要部件，必须要具有良好的动、静态力学性能和热性能，以保证环境条件变化时反射镜具有足够好的面形。
与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所袁野等人于2014年12月25日申请的发明专利《超大孔径光学反射镜多向柔性支撑结构》(申请号：201410817174.7)。如图1所示，该发明专利提出的柔性结构包括底部连接板301、过渡肋板302和柔性头303，底部连接板301通过过渡肋板302与柔性头303连接，柔性头303由圆周均布的三个柔性块组成，每个柔性块中具有4个横向沟槽和2个纵向沟槽。该结构能够有效卸载来自横向、纵向热变形，以及来自三个位移方向两个旋转方向的其他应力、应变，确保反射镜不会由于外界环境变化导致变形。该柔性结构的缺点在于：a)柔性结构整体尺寸过大，不适用于微纳遥感载荷反射镜的支撑；b)柔性结构与反射镜镜体连接需要另外设计锥套结构，增加了微型遥感载荷反射镜设计变量和装配难度；c)柔性头303由三个均布的柔性块组成，柔性方向较少，不适用于微型载荷反射镜对面形的超高要求；d)此种柔性结构通过切割柔性槽获得柔性环节，加工困难，且成本较高。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，根据微型遥感载荷反射镜对面形的超高要求和反射镜结构要求支撑结构尺寸小、质量轻、力热性能好以及反射镜组件具有较高刚度的特点，提供一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，包括：安装基座、柔性支撑结构、反射镜；其中：
所述安装基座通过安装基座上的销孔和柔性结构上的销孔由螺钉与柔性支撑结构连接；
所述柔性支撑结构包括：柔性结构上的销孔，柔性结构上的螺纹孔，与反射镜配合安装的锥形柱面，四个折臂梁结构，回转结构，过渡梁结构；其中，四个折臂梁结构呈90°均布，并分别与回转结构和锥形柱面连接；回转结构与过渡梁结构相连；
所述反射镜通过背部按120°均布的三个锥形支撑盲孔和柔性结构连接；锥形支撑盲孔和锥形柱面同轴，安装基座上的销孔和柔性结构上的销孔同轴。
在上述技术方案中，三个锥形支撑盲孔所在圆周半径取值范围为反射镜半径的0.6-0.75之间，每个圆周孔半径取值范围为反射镜半径的0.13-0.17之间。
在上述技术方案中，四个折臂梁结构分别与回转结构和锥形柱面连接的连接位置均具有圆角。
在上述技术方案中，所述柔性支撑结构中的回转结构尽可能的靠近反射镜的质心。
在上述技术方案中，每个折臂梁结构的厚度取值范围为0.7mm至3.5mm，宽度取值范围为1.7mm至3.5mm。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，反射镜柔性支撑结构直接与反射镜胶结固定连接，不需要另外设计锥套结构，有效减少反射镜设计自由度，降低微型遥感载荷反射镜组件设计难度，减小反射镜支撑结构的质量。
本发明的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，柔性结构的柔性环节由四根折臂梁结构、一个回转结构和一个过渡梁结构组成，与传统的通过切割柔性槽获得柔性环节相比，降低了机械加工难度和加工成本。
本发明的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，柔性结构与反射镜连接无需锥套结构使得柔性结构中的回转结构中心在轴向能无限靠近反射镜的质心，另外加上折臂梁结构和回转结构，使得该柔性结构具备轴向、周向和径向的自由度释放能力，可有效消除环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时带来的不利的应力和应变，有力保证反射镜具备超高面形要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为现有技术柔性支撑结构示意图。
图2为本发明所述的柔性支撑结构与反射镜、安装基座位置关系示意图。
图3为图2中圆圈所示位置的局部放大示意图。
图4为本发明所述的安装基座结构示意图。
图5为图4中圆圈所示位置的局部放大示意图。
图6为本发明所述的柔性支撑结构示意图。
图7为本发明所述的柔性支撑结构与安装基座配合面示意图。
图8为本发明所述的柔性支撑结构剖面示意图。
图9为本发明所述的反射结构示意图。
图中的附图标记表示为：
301-底部连接板、302-过渡肋板、303-柔性头；
10-安装基座、20-柔性结构、30-反射镜；
11-凸台，12-安装基座上的销孔，13-安装基座上的通孔；
22-柔性结构上的销孔，23-柔性结构上的螺纹孔，24-锥形柱面，25-折臂梁结构，26-回转结构，27-过渡梁结构，28-圆角；
34-锥形支撑盲孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
本发明按图2-图9进行实施。一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构包括：安装基座10、柔性结构20、反射镜30；
所述的安装基座10上设有凸台11，安装基座上的销孔12，以及安装基座上的通孔13。所述安装基座10通过安装基座上的销孔12和柔性结构上的销孔22用销定位后由螺钉与柔性结构20连接；
所述柔性结构20包括：柔性结构上的销孔22，柔性结构上的螺纹孔23，与反射镜配合安装的锥形柱面24，折臂梁结构25，回转结构26，过渡梁结构27；四个折臂梁结构25呈90°均布，并分别与回转结构26和锥形柱面24连接，连接位置和折臂梁均具有圆角28；回转结构26与过渡梁结构27相连；
所述柔性结构20中的回转结构26尽可能的靠近反射镜的质心；每个折臂梁结构25的厚度取值范围为0.7mm至3.5mm，宽度取值范围为1.7mm至3.5mm。
所述的反射镜30背部按120°均布三个锥形支撑盲孔34，三个锥形支撑盲孔34所在圆周半径取值范围为反射镜30半径的0.6-0.75之间，每个圆周孔半径取值范围为反射镜30半径的0.13-0.17之间；所述反射镜30通过锥形支撑盲孔34和锥形柱面24用胶结的方式与柔性支撑结构20连接；锥形支撑盲孔34和锥形柱面24同轴，安装基座上的销孔12和柔性结构上的销孔22同轴。
工作原理说明：锥形支撑盲孔34和锥形柱面24机械加工后，通过配合研磨的方式，使其具有相同的锥度，二者之间采用环氧胶胶结并固化一个周期，使得柔性结构20与反射镜30胶结牢固。
柔性结构20各组成环节连接处具有圆角28，有效避免应力集中。
安装基座10上的三个与柔性结构20连接的凸台11共面，其对应的柔性结构20安装面也共面，便于加工。
柔性结构上的销孔22和安装基座上的销孔12通过销钉定位，实现柔性结构20的精确定位；每个柔性结构20采用4个折臂梁结构25，有效保证了反射镜组件具有足够的刚度。
回转结构26尽可能的靠近反射镜质心，减小了由于环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时引入的应力应变，有效保证了反射镜在重力作用下反射镜横向的面形。
每个折臂梁结构25均等效为一个空间Euler-Bernoulli单元，用一个六自由度解耦的对角矩阵和一定的支撑距离描述，有效消除或减弱由于环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时引入的应力应变，从而保证反射镜具有超高的面形。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，包括：安装基座(10)、柔性结构(20)、反射镜(30)；其中：
所述安装基座(10)通过安装基座上的销孔(12)和柔性结构上的销孔(22)由螺钉与柔性结构(20)连接；
所述柔性结构(20)包括：柔性结构上的销孔(22)，柔性结构上的螺纹孔(23)，与反射镜配合安装的锥形柱面(24)，四个折臂梁结构(25)，回转结构(26)，过渡梁结构(27)；其中，四个折臂梁结构(25)呈90°均布，并分别与回转结构(26)和锥形柱面(24)连接；回转结构(26)与过渡梁结构(27)相连；
所述反射镜(30)通过背部按120°均布的三个锥形支撑盲孔(34)和柔性结构(20)连接；锥形支撑盲孔(34)和锥形柱面(24)同轴，安装基座上的销孔(12)和柔性结构上的销孔(22)同轴。
2.根据权利要求1所述的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，三个锥形支撑盲孔(34)所在圆周半径取值范围为反射镜(30)半径的0.6-0.75之间，每个圆周孔半径取值范围为反射镜(30)半径的0.13-0.17之间。
3.根据权利要求1所述的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，四个折臂梁结构(25)分别与回转结构(26)和锥形柱面(24)连接的连接位置均具有圆角(28)。
4.根据权利要求1所述的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，所述柔性结构(20)中的回转结构(26)尽可能的靠近反射镜(30)的质心。
5.根据权利要求1所述的用于微型遥感载荷反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，每个折臂梁结构(25)的厚度取值范围为0.7mm至3.5mm，宽度取值范围为1.7mm至3.5mm。
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