CN107703603A - 一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，在反射镜支撑框上设置三处沿镜体光轴方向的第一S型柔槽，有效的降低了由安装反射镜组件的框架的法兰面加工误差和框架变形带来的镜面面形变化，柔节一和柔节二上设置有垂直于反射镜光轴方向的第二S型柔槽，沿镜体垂直光轴方向的刚度降低，有效的降低了施加温度载荷时由于镜体材料和支撑结构材料热特性不一致导致的热应力。第一S型柔槽和第二S型柔槽均对称跨过镜体在光轴方向的质心所在平面，有效的降低了镜体在重力载荷下承受的力矩，保证了反射镜组件在重力载荷释放后的高面形精度，也可以保证反射镜组件的动态刚度。

Description

一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构

技术领域

本发明属于天基遥感技术领域，涉及的一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构。

背景技术

空间遥感器用于对地球和太空资源进行普查和详查，在对地观察、太空探测等领域的应用具有重要的科学和经济意义。遥感器中的光学元件-反射镜组件是整个光学系统中最重要的部件,它们的面形精度高低直接关系到整个遥感器成像质量的好坏。反射镜由于镜面尺寸大，在重力载荷、温度载荷以及反射镜组件装配误差等综合因素的作用下，镜面往往产生严重的变形。针对上述问题传统的反射镜采取的支撑形式一般是背部三点的支撑形式，具体的支撑结构形式见附图1和附图2，主要包括镜体1’、第一连接螺钉2’、第二连接螺钉3’、第一定位销钉4’、锥套5’、柔杆6’和修研垫7’，支撑结构为三组，绕圆周方向120度分布。三点定一平面，这样在装配时，即使安装面存在较大的安装误差，也不会对镜体产生过约束；通过调整支撑结构-柔杆6’与锥套5’安装法兰面沿光轴方向的位置可以很好的消除重力载荷对面形精度的影响；通过在柔杆上增加柔性环节来削减温度载荷施加时由于镜体1和支撑框架的材料线胀系数不一致带来的热应力。采用上述三个手段来保证反射镜组件的支撑效果。

上述背部三点支撑结构形式对于2000mm口径量级以下的空间应用的反射镜均适用(对于口径较小的反射镜，例如200mm以下的采用中心单点支撑更合适)，效果良好。该结构的缺点是：背部三点支撑结构形式不能用于支撑采用背部offner检测方案的凸面长条形反射镜的支撑。对于凸非球面长条形反射镜来说，采用经典的Hindle方法使用大口径辅助球面镜进行无相差点检验，不可避免的存在中心遮拦的缺陷，而且往往由于辅助球面镜口径过大导致加工装调困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例针对采用背部offner检测方案的凸面长条形反射镜的有效支撑，提出了一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构的框架式，具备双层柔性环节，该方案适合于长条形凸面反射镜的背部offner检测方案，可有效的降低了镜体在重力载荷下承受的力矩，保证了反射镜组件在重力载荷释放后的高面形精度，也能保证反射镜组件的动态刚度。

第一方面，本发明提供一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，包括反射镜、反射镜支撑框、至少三个柔节、不小于所述柔节数量个的连接件，所述连接件与所述反射镜固定连接，所述柔节一端一一对应连接在所述连接件上，所述柔节的另一端安装在所述反射镜支撑框上，所述至少三个柔节分布在所述反射镜上。

可选地，所述柔节的数量为三个，所述连接件为三个，三个所述连接件设置在所述反射镜的侧壁沿着光轴方向的质心所在平面。

可选地，所述柔节具有多个弯折形成的第二S型柔槽，所述第二S型柔槽对称跨过所述反射镜在光轴方向的质心所在平面。

可选地，所述反射镜支撑框上安装有限位孔，所述柔节上设有定位销，所述定位销与所述限位孔过盈配合。

可选地，所述柔节上安装有螺钉，通过所述螺钉将所述柔节安装在所述反射镜支撑框上。

可选地，所述反射镜支撑框具有三个支腿，所述三个支腿分布在所述反射镜支撑框上。

可选地，每个支腿上均设有多个弯折形成的第一S型柔槽，三个所述第一S型柔槽对称跨过所述反射镜在光轴方向的质心所在平面。

可选地，所述反射镜支撑框的中心设有用于通光的矩形孔，所述矩形孔与所述反射镜相匹配。

可选地，所述连接件为殷钢粘接件，所述连接件通过环氧树脂胶粘结在所述反射镜的侧壁上。

本发明的提供的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，在保证反射镜组件支撑性能的同时，还保证该反射镜组件在进行光学指标检测时采用背部offner检测方案，在反射镜支撑框上设置方形孔用来通过检测光束，可以实现反射镜组件的背部offner检测，柔节在支撑结构中沿镜体垂直光轴方向的刚度降低，有效的降低了施加温度载荷时由于镜体材料和支撑结构材料热特性不一致导致的热应力，从而降低温度载荷带来的镜面面形变化。在反射镜支撑框上设置三处沿镜体光轴方向的第一S型柔槽，有效的降低了由安装反射镜组件的框架的法兰面加工误差和框架变形带来的镜面面形变化，柔节一和柔节二上设置有垂直于反射镜光轴方向的第二S型柔槽，沿镜体垂直光轴方向的刚度降低，有效的降低了施加温度载荷时由于镜体材料和支撑结构材料热特性不一致导致的热应力。第一S型柔槽和第二S型柔槽均对称跨过镜体在光轴方向的质心所在平面，有效的降低了镜体在重力载荷下承受的力矩，保证了反射镜组件在重力载荷释放后的高面形精度，也可以保证反射镜组件的动态刚度。

附图说明

图1是现有技术中采用背部三点支撑结构的示意图图；

图2是图1的C-C剖视结构示意图；

图3是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构的俯视图；

图4是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构的立体图；

图5是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构中柔节的示意图；

图6是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构中反射镜支撑框的轴侧视图；

图7是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构中柔节与连接件的装配示意图；

图8是本发明实施例中提出的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构中连接件粘接的示意图。

附图标记：反射镜1，反射镜支撑框2，柔节3，连接件4，第二S型柔槽5，支腿6，第一S型柔槽7，修研垫8，矩形孔9，工装板10。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图3所示，本发明提供一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，包括反射镜1、反射镜支撑框2、至少三个柔节3、不小于所述柔节3数量个的连接件4，所述连接件4与所述反射镜1固定连接，所述柔节3一端一一对应连接在所述连接件4上，所述柔节3的另一端安装在所述反射镜支撑框2上，所述至少三个柔节3分布在所述反射镜1上。

结合图4所示，在本实施例中，柔节3具有柔性连接功能，可以提供一定程度的形变力，具有一定弹力，通过弹性连接使得连接关系处于动态可调整状态，所述柔节3的数量为三个，所述连接件4同样为三个，每个柔节3分别安装在对应的连接件4上，三个所述连接件4对称设置在所述反射镜1的侧壁沿着光轴方向的质心所在平面，三个连接件4分布在反射镜1上，当然，在实际使用时，还可以采用四个以上的连接件4，对此不做限定。

结合图5所示，所述柔节3具有多个弯折形成的第二S型柔槽5，第二S型柔槽5可以提供一定弹力，为安装结构提供一定自由度，可以由一个S型结构或者多个S型结构叠加而成，弯折的延伸方向和柔节3的长度方向相同，可以使得柔节3在长度方向上具有伸缩度，并且也可以具有一定摆动幅度，所述第二S型柔槽5对称跨过所述反射镜1在光轴方向的质心所在平面，使得产生伸缩变化时尽可能保持一致，保证反射镜组件的动态刚度。

结合图6所示，为了方便安装柔节3到反射镜支撑框2上，所述反射镜支撑框2上安装有限位孔，所述柔节3上设有定位销，所述定位销与所述限位孔过盈配合，通过限位配合的方式方便安装。

结合图7所示，对于柔节3和反射镜支撑框2的连接方式可以多种方式，如粘结、螺纹连接等，本实施例中，采用螺钉连接，所述柔节3上安装有螺钉，通过所述螺钉将所述柔节3安装在所述反射镜支撑框2上，对此不做限定。

结合图4和6所示，为了方便反射镜支撑框2安装在其它部件上，反射镜支撑框2上还设置多个支腿6，本实施例中，所述反射镜支撑框2具有三个支腿6，所述三个支腿6均布在所述反射镜支撑框2上，三角形具有稳定性的原理，便于反射镜支撑框2安装后具有很好的稳定性。

为了使得支腿6也具有一定自由度，每个支腿6上均设有多个弯折形成的第一S型柔槽7，这里第二S型柔槽5和第一S型柔槽7的结构可以相同或不同，三个所述第一S型柔槽7对称跨过所述反射镜1在光轴方向的质心所在平面，保证反射镜组件的动态刚度。

结合图6所示所述反射镜支撑框2的中心设有用于通光的矩形孔9，所述矩形孔9与所述反射镜1相匹配，检测光束可以通过矩形孔9照射在反射镜上，可以支持反射镜组件的背部offner检测。

所述连接件4为殷钢粘接件，殷钢的特点是随温度的变形极小，膨胀系数低，其平均膨胀系数一般为1.5×10-6℃，含镍在36％是达到1.8×10-8℃，且在室温－80℃—+100℃时均不发生变化，连接件4通过环氧树脂胶粘结在所述反射镜1的侧壁上。

结合图8所示，下面对本发明实施例中提供的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构的装配过程进行具体介绍：

S1、装配前彻底清洗诸零件，保证无杂质，装配环境要洁净，几何结构尺寸相同的零件在装配之前要打以标；

S2、将柔节3与相应的殷钢粘接件采用螺钉固定在一起，涂D04防松胶，配打定位销；

S3、定位销配打完毕后，将连接件4和对应的柔节3做好标记，以免拆卸重新装配时造成混乱，拆掉定位；

S4、已装配完毕的连接件4与柔节3组件粘接在一起，上下左右滑动，并施加垂直于粘接面的力，保证两个粘接面充分接触；

S5、粘接面充分接触后，用连接件4在工装板10进行定位，通过微调整粘接位置保证三个柔节3上与反射镜支撑框2接触的平面同工装板10上的定位面接触完好，采用压紧螺钉旋入工装板10上的螺孔内，压紧螺钉抵靠殷钢粘接件与柔节3组件上，施加垂直粘接面方向的压力，保证粘接牢固；

S6、待胶固化完毕后，拆卸工装，安装柔节3与相应的连接件4之间的定位销，涂D04防松胶，将反射镜支撑框2与柔节3采用螺钉紧固，涂D04防松胶，配打定位销，涂D04防松胶；

S7、将反射镜组件整体安装到框架上时，在反射镜组件与框架之间放置三个修研垫8，通过修研用来保证反射镜1的角度以及该反射镜组件与其它反射镜组件之间的镜间距。

本发明提供的应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，在保证反射镜组件支撑性能的同时，还保证该反射镜组件在进行光学指标检测时采用背部offner检测方案，在反射镜支撑框2上设置方形孔用来通过检测光束，可以实现反射镜组件的背部offner检测，柔节3在支撑结构中沿镜体垂直光轴方向的刚度降低，有效的降低了施加温度载荷时由于镜体材料和支撑结构材料热特性不一致导致的热应力，从而降低温度载荷带来的镜面面形变化。在反射镜支撑框2上设置三处沿镜体光轴方向的第一S型柔槽7，有效的降低了由安装反射镜组件的框架的法兰面加工误差和框架变形带来的镜面面形变化，第一S型柔槽7和第二S型柔槽5均对称跨过镜体在光轴方向的质心所在平面，有效的降低了镜体在重力载荷下承受的力矩，保证了反射镜组件在重力载荷释放后的高面形精度，也可以保证反射镜组件的动态刚度。

本发明提供一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，空间遥感器通过采用上述的支撑结构，有效的降低了镜体在重力载荷下承受的力矩，保证了反射镜组件在重力载荷释放后的高面形精度，也可以保证反射镜组件的动态刚度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种应用于背检式长方形反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，包括反射镜、反射镜支撑框、至少三个柔节、不小于所述柔节数量个的连接件，所述连接件与所述反射镜固定连接，所述柔节一端一一对应连接在所述连接件上，所述柔节的另一端安装在所述反射镜支撑框上，所述至少三个柔节采用对称的方式分布在所述反射镜上。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述柔节的数量为三个，所述连接件为三个，三个所述连接件对称设置在所述反射镜的侧壁沿着光轴方向的质心所在平面。

3.根据权利要求2所述的支撑结构，其特征在于，所述柔节具有多个弯折形成的第二S型柔槽，所述第二S型柔槽对称跨过所述反射镜在光轴方向的质心所在平面。

4.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述反射镜支撑框上安装有限位孔，所述柔节上设有定位销，所述定位销与所述限位孔过盈配合。

5.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述柔节上安装有螺钉，通过所述螺钉将所述柔节安装在所述反射镜支撑框上。

6.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述反射镜支撑框具有三个支腿，所述三个支腿位于所述反射镜支撑框上。

7.根据权利要求6所述的支撑结构，其特征在于，每个支腿上均设有多个弯折形成的第一S型柔槽，三个所述第一S型柔槽对称跨过所述反射镜在光轴方向的质心所在平面。

8.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述反射镜支撑框的中心设有用于通光的矩形孔，所述矩形孔与所述反射镜相匹配。

9.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述连接件为殷钢粘接件，所述连接件通过环氧树脂胶粘结在所述反射镜的侧壁上。