CN107783248A - 新型反射镜支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种新型反射镜支撑结构，由前表面机构以及后表面结构组成。考虑到锥形后表面的反射镜边缘较薄，根据现有的抛光机加工设备，装夹安全性较低，采用平背形后表面；考虑到为了保证轻量化孔更利于获得良好的镜面面形，各个方向物理性能均衡，具有较好的各向同性特征，反射镜背部轻量化孔选择三角形形式，三角形轻量化孔结构相比四边形和六边形轻量化孔结构，在相同几何尺寸的情况下面形精度要好；考虑到碳化硅材料有较高的刚度，选择使用其作为材料，为了减轻反射镜重量，在其外缘设计轻量化斜筋；为了减轻反射镜重量，在外缘设计轻量化斜筋。

Description

新型反射镜支撑结构

所属技术领域

本发明涉及一种新型反射镜支撑结构，尤其应用于反射镜中。

背景技术

航天工业是一个国家综合实力、军事实力的重要标志，代表了国家的经济、科技水平，对全人类发展有着重要的影响意义。就当前发展需求来讲，人们需要利用空间遥感技术实时了解地球的整体行为和变化，包括地球岩石圈、大气圈、碳循环、地球物质与能量的传输和平衡、气候的长期变化等，指导我们做出合理的调整和规划；从军事应用来讲，太空是未来的绝对制高点，在这个位置可以快速知道地面动态，而且在高度依赖天地一体化信息的现代化战争中，如果能够安全登陆或者准确撞击其他天体，意味着可以对敌方信息链乃至整个军事运转进行灾难性的打击，这种技术在军事上极具威慑力；其它方面，航天技术在探索宇宙形成、空间生命科学、微重力科学等一系列高科技领域中同样有着重要的指导意义。以上这些航天应用的关键技术之一是遥感探测，而空间相机作为遥感探测的核心部分已经成为各国竞相研究的内容。

目前世界各国应用在不同领域的空间相机达数千台，作为光学遥感系统的直接载体，有以胶片为信息载体的侦察相机、测量相机（也称测绘相机）和多谱段相机等，还有以光电探测器为接收器的 CCD 相机、多光谱扫描仪和成像光谱仪等，它们在气象预测、地球和太空资源探索、环境和灾害监测、军事侦察及天文观测等方面获得了广泛的应用，已经成为人类认识自然，探索外层空间，以及扩展对宇宙和地球认识的不可或缺的手段，为人类科技文明进步作出了重要的贡献。

发明内容

为了克服现有的反射镜支撑结构笨重不咋，且轻量化结构较差的问题，本发明提供一种新型反射镜支撑结构，该型新型反射镜支撑结构具有良好的轻量化结构，保证了支撑结构的轻便简易；在确保支撑结构的支撑强度基础上，提升了其支撑可靠性以及结构的工艺性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用碳纤维复合材料铺层结构，铝蜂窝夹层结构可以获得很高的轻量化效果，在固定方向有很较高的比刚度，在蜂窝径向刚度明显下降，有明显的各项异性特征而且较难调整，碳纤维复合材料铺层结构可以通过控制每一层碳纤维的铺层角度来调整各项异性，可以达到近似各项同性的特性。

考虑到为了保证轻量化孔更利于获得良好的镜面面形，各个方向物理性能均衡，具有较好的各向同性特征，反射镜背部轻量化孔选择三角形形式，三角形轻量化孔结构相比四边形和六边形轻量化孔结构，在相同几何尺寸的情况下面形精度要好，不过三角形孔结构轻量化率较低，相比后两者重量增加 10%左右；圆形轻量化孔是六边形孔的简化，与六边形孔相比质量分布欠均匀，且具有一定的计算误差，但这种形式孔比较容易成半封闭式的阶梯孔，对镜体的抗弯刚度具有一定的贡献。

本发明的有益效果是：该新型反射镜支撑结构具有较好的抗弯刚度，提高了反射镜支撑的支撑能力；有较高的刚度，减轻反射镜重量；具有柔性支撑结构，支撑可靠性更好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是反射镜镜坯基本结构示意图。

图1中，1-4分别为几处添加加强筋位置。

具体实施方式

优选的，考虑到锥形后表面的反射镜边缘较薄，根据现有的抛光机加工设备，装夹安全性较低，采用平背形后表面。

优选的，采用背部开放型的反射镜结构，背部封闭型反射镜一般采用一次成型的方式成型，也可以在实心基体成型后通过切削加工形成轻量化结构。

优选的，三角形轻量化孔结构相比四边形和六边形轻量化孔结构，在相同几何尺寸的情况下面形精度要好，不过三角形孔结构轻量化率较低，相比后两者重量增加 10%左右；圆形轻量化孔是六边形孔的简化，与六边形孔相比质量分布欠均匀，且具有一定的计算误差，但这种形式孔比较容易成半封闭式的阶梯孔，对镜体的抗弯刚度具有一定的贡献，考虑到三角形轻量化孔更利于获得良好的镜面面形，各个方向物理性能均衡，具有较好的各向同性特征，反射镜背部轻量化孔选择三角形形式，如图1所示。

优选的，反射镜光学要求有效通光口径800mm，镜面曲率半径2036mm，镜体质量要求小于80kg，光轴水平放置情况下1g重力和士20C温度变化同时作用下主镜面形精度要求RMS <0.02 λ (λ=632.8nm)，其中重力作用下镜面面形精度要求RMS < 1/60λ，士20C温度变化情况下镜面面形精度要求RMS<1/80λ。

优选的，考虑到碳化硅材料有较高的刚度，选择使用其作为材料，为了减轻反射镜重量，在其外缘设计轻量化斜筋，根据加工以及安装需要，反射镜实际口径应该大于800mm，选择镜体直径为820mm。

优选的，反射镜为达到良好的光学面形，采用9点背部支撑形式，这种状态下反射镜会产生翻转变形，变形可以分解为径向和轴向位移，而背部支撑是一种轴向支撑，主要贡献作用体现为限制反射镜轴向位移，侧支撑作为径向支撑，主要限制反射镜的径向变形。

优选的，将细杆的直径、高度作为优化设计的变量，优化工况为 1g 重力和 2℃温升作用，反射镜光轴水平放置，此时背部内外圈支撑受力不完全一样，则内外圈支撑结构最适宜的刚度不会完全相同。

优选的，约束反射镜背部每个三脚架底部中间部分，各个侧支撑的底部，光轴水平位置时受 1g 重力及 2℃温升变化作用。

Claims (5)

1.一种新型反射镜支撑结构，由前表面机构以及后表面结构组成，其特征是：采用平背形后表面；反射镜背部轻量化孔选择三角形形式；采用碳纤维复合材料铺层结构；在外边缘添加加强筋。

2.根据权利要求1所述的新型反射镜支撑结构，其特征是：考虑到锥形后表面的反射镜边缘较薄，根据现有的抛光机加工设备，装夹安全性较低，采用平背形后表面。

3.根据权利要求1所述的新型反射镜支撑结构，其特征是：考虑到为了保证轻量化孔更利于获得良好的镜面面形，各个方向物理性能均衡，具有较好的各向同性特征，反射镜背部轻量化孔选择三角形形式，三角形轻量化孔结构相比四边形和六边形轻量化孔结构，在相同几何尺寸的情况下面形精度要好。

4.根据权利要求1所述的新型反射镜支撑结构，其特征是：考虑到碳化硅材料有较高的刚度，选择使用其作为材料，为了减轻反射镜重量，在其外缘设计轻量化斜筋。

5.根据权利要求1所述的新型反射镜支撑结构，其特征是：为了减轻反射镜重量，在外缘设计轻量化斜筋。