CN109442151A - 空间宽幅相机的桁架式支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空间宽幅相机的桁架式支撑结构，包括相机框架、桁架组件和固定框架，相机框架通过桁架组件与固定框架连接，固定框架设有与卫星平台固连的螺纹孔，桁架组件包括12根桁架杆、5个上接头和4个下接头，5个上接头分别为4个圆周均布的两通接头和1个设于圆周中心的四通接头，4个下接头为4个圆周均布的三通接头，其中，四通接头与4个三通接头分别通过桁架杆连接，两通接头与相邻的2个三通接头分别通过桁架杆连接。12根桁架杆采用碳纤维复合材料，上接头和下接头采用钛合金材料。以上桁架式支撑结构可实现4台高分辨率光学相机按照一定角度进行拼接安装，能够为大质量相机提供有效支撑，克服现有空间相机支撑结构刚度和热稳定性较低的缺点，从而实现大视场、大地面幅宽空间相机的光学成像要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间遥感设备，尤其涉及一种空间宽幅相机的桁架式支撑结构。
背景技术
空间相机作为空间对地观测的主要设备，用户不仅需要其具有高空间分辨率，同时要求卫星重访周期越来越短，尽可能的多获得地面信息。但由于卫星自身的轨道高度以及昂贵的造价，商业航天想要实现多颗高分辨率卫星组网用以缩短重访周期，往往不太现实，那么高分辨率、大幅宽空间相机成了唯一的解决办法。
空间相机的支撑结构是空间相机的主要组成部分，需要为各光学元件提供可靠支撑与安装接口，同时抵抗空间环境对光学元件造成的影响，保证光学元件的位置精度。良好的支撑结构需要具有优良的动态力学性能、良好的热稳定性、较高的轻量化率、合理的接口布置以及良好的加工、装配性能。
现有技术中的支撑结构很难满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种空间宽幅相机的桁架式支撑结构。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，包括相机框架、桁架组件和固定框架，所述相机框架通过桁架组件与固定框架连接，所述固定框架设有与卫星平台固连的螺纹孔，所述桁架组件包括桁架杆，所述桁架杆的上端和下端分别设有上接头和下接头。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，可实现四台高分辨率光学相机按照一定角度进行拼接安装，能够为大质量相机提供有效支撑，克服现有空间相机支撑结构刚度和热稳定性较低的缺点，从而实现大视场、大地面幅宽空间相机的光学成像要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的空间宽幅相机的桁架式支撑结构结构示意图；
图2a和图2b分别为本发明实施例中支撑结构的桁架组件的轴测和仰视结构示意图；
图3为本发明实施例中桁架组件下接头的结构示意图；
图4为本发明实施例中桁架组件上接头的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，其较佳的具体实施方式是：
包括相机框架、桁架组件和固定框架，所述相机框架通过桁架组件与固定框架连接，所述固定框架设有与卫星平台固连的螺纹孔，所述桁架组件包括桁架杆，所述桁架杆的上端和下端分别设有上接头和下接头。
所述相机框架上设置有四台相机的装配轴孔，相机框架的一面设置法兰安装面与螺纹孔，四台相机通过螺钉安装于法兰安装面上，相机框架的另一面设置与桁架组件的上接头进行连接的安装螺纹孔；
所述固定框架设有与桁架组件的下接头进行连接的安装螺纹孔；
所述桁架组件的上接头和下接头与桁架杆通过轴孔配合，配合面通过胶接和铆接固连，所述上接头与所述的相机框架定位连接，所述下接头与所述的固定框架定位连接。
所述桁架组件(2)包括12根桁架杆(2-1)、5个上接头(2-2)和4个下接头(2-
3)，5个上接头(2-2)分别为4个圆周均布的两通接头和1个设于圆周中心的四通接头，4个下接头(2-3)为4个圆周均布的三通接头，所述四通接头与4个三通接头分别通过桁架杆(2-1)连接，所述两通接头与相邻的2个三通接头分别通过桁架杆(2-1)连接。
所述12根桁架杆采用碳纤维复合材料，所述上接头和下接头采用钛合金材料。
本发明的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，采用桁架式主支撑结构能够有效地利用材料承受拉压载荷能力远大于承受弯曲载荷的特性，提高了相机结构自身的刚度，并且采用灵活装配的方法，降低了制造加工难度。此外，由于碳纤维复合材料材料参数可设计性的特点，通过合理的铺层设计可以获得力学性能与热性能均优异的空间相机主支撑结构。
本发明可实现四台高分辨率光学相机按照一定角度进行拼接固连，能够为大质量相机提供有效支撑，克服现有空间相机支撑结构刚度和热稳定性较低的缺点，从而实现大视场、大地面幅宽空间相机的光学成像要求。
具体实施例：
如图1至图4所示，包括相机框架1、桁架组件2以及固定框架3，相机框架1通过桁架组件2与固定框架3连接，固定框架3通过螺纹孔可与卫星平台固连。其中，桁架组件2由桁架杆2-1、上接头2-2与下接头2-3组成。
所述相机框架1上设置有四台相机的装配轴孔，轴孔轴线的角度可以根据光学相机偏转角度决定。相机框架1的一面设置法兰安装面与螺纹孔，四台相机可通过螺钉安装于法兰安装面上，并保证位置精度，必要时可在连接位置利用销钉保证相机间的相对位置关系。相机框架1的另一面设置安装螺纹孔，可与桁架组件2的上接头2-2进行连接。相机框架1可实施轻量化处理，在保证强度、刚度同时，减轻重量。
所述桁架组件2由桁架杆2-1、上接头2-2与下接头2-3组成，所述上接头2-2与下接头2-3可与桁架杆2-1轴孔配合，圆柱内外径配合面通过胶接和铆接工艺进行固连。所述桁架杆2-1系上端对应的上接头2-2与所述的相机框架1一面定位连接，桁架杆2-1系下端对应的下接头2-3与所述的固定框架3一面定位连接。为了提高整体支撑结构的刚度，减少四个相机重力和惯量的影响，同时考虑相机布局与卫星平台常见的四点支撑形式，本发明提出的桁架组件2由12根桁架杆2-1、5个上接头2-2与4个下接头2-3组成。根据12根桁架杆2-1分布形式，上接头2-2包括4个两通接头和1个四通接头,下接头2-3包括4个三通接头，在加工过程中，可保证上接头2-2与下接头2-3对应角度的加工精度，从而实现整个桁架组件2的装配精度要求。所述12根桁架杆2-1采用碳纤维复合材料，通过合理设计铺层方向和层数来满足杆系支撑的强度、刚度和热稳定性要求。所述上接头2-2与下接头2-3可采用钛合金材料。
所述固定框架3提供四个角分布的安装接口和受力支撑，固定框架3上需设置螺纹孔与桁架组件2的下接头2-3进行连接，同时设置安装孔与卫星平台相连。
本发明为大幅宽空间相机提供一种轻型，同时具有较高刚度与热稳定性的桁架式支撑结构。根据平台提供的四点支撑方式，利用新型碳纤维复合材料优良的力学特性，通过合理布局桁架杆系支撑，桁架杆系通过胶接与螺纹连接的方式分别与接头和框架固连，使整个支撑结构具有足够的力学性能满足使用要求，实现轻量化，同时还能够满足四台相机的高精度装配要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种空间宽幅相机的桁架式支撑结构，其特征在于，包括相机框架(1)、桁架组件(2)和固定框架(3)，所述相机框架(1)通过桁架组件(2)与固定框架(3)连接，所述固定框架(3)设有与卫星平台固连的螺纹孔，所述桁架组件(2)包括桁架杆(2-1)，所述桁架杆的上端和下端分别设有上接头(2-2)和下接头(2-3)。
2.根据权利1所述的宽幅空间相机的桁架式支撑结构，其特征在于，所述相机框架(1)上设置有四台相机的装配轴孔，相机框架(1)的一面设置法兰安装面与螺纹孔，四台相机通过螺钉安装于法兰安装面上，相机框架(1)的另一面设置与桁架组件(2)的上接头(2-2)进行连接的安装螺纹孔；
所述固定框架(3)设有与桁架组件(2)的下接头(2-3)进行连接的安装螺纹孔；
所述桁架组件(2)的上接头(2-2)和下接头(2-3)与桁架杆(2-1)通过轴孔配合，配合面通过胶接和铆接固连，所述上接头(2-2)与所述的相机框架(1)定位连接，所述下接头(2-3)与所述的固定框架(3)定位连接。
3.根据权利要求2所述的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，其特征在于，所述桁架组件(2)包括12根桁架杆(2-1)、5个上接头(2-2)和4个下接头(2-3)，5个上接头(2-2)分别为4个圆周均布的两通接头和1个设于圆周中心的四通接头，4个下接头(2-3)为4个圆周均布的三通接头，所述四通接头与4个三通接头分别通过桁架杆(2-1)连接，所述两通接头与相邻的2个三通接头分别通过桁架杆(2-1)连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的空间宽幅相机的桁架式支撑结构，其特征在于，所述桁架杆(2-1)采用碳纤维复合材料，所述上接头(2-2)和下接头(2-3)采用钛合金材料。
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