CN111221095A - 一种空间光学遥感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间光学遥感器，包括：支架，反射镜组件，包括反射镜和反射镜背板，反射镜背板设置在支架上，反射镜，设置在反射镜背板上，所述反射镜背板与反射镜采用二次烧结工艺焊接为一体；次镜支架，所述次镜支架的一端与所述反射镜背板连接，另一端连接有次镜；所述反射镜背板、反射镜、次镜支架和次镜的材料相同，所述反射镜背板、反射镜、次镜支架和次镜为等刚度结构。上述空间光学遥感器面型精度高。
Description
技术领域
本发明涉及空间遥感技术领域，特别涉及一种空间光学遥感器。
背景技术
随着空间技术的不断发展，空间遥感相机迅速发展，时至今日，轻小型卫星以其重量轻、体积小、成本低、研制周期短等优势在侦查、监测、导航、通信测绘、气象等领域发挥至重要作用。为了实现卫星的轻小型化，空间光学遥感器采用同轴反射式光学系统，通过改变主镜曲率减小空间光学遥感器的整体尺寸，实现尺寸小，质量轻，分辨率高等要求。
传统相机一般采用反射镜、锥套、柔节、背板、连接环、支架等零部件与平台实现连接。此种方式存在受力方向和力的传递路径一致的问题，即当镜体受微重力和温度变化时，由于受力方向和力的传递路径一致，全部传递体现在镜面面型精度上，导致镜面面型精度下降，从而造成整个光学系统的精度下降，影响成像质量。而且，过渡环节越多，引入系统内部的不稳定性越大，安装面的平面度等都会对成像质量造成影响。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可以面型精度高且结构稳定性好的空间光学遥感器。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种空间光学遥感器，包括：
支架，
反射镜组件，包括反射镜和反射镜背板，反射镜背板设置在支架上，反射镜设置在反射镜背板上，所述反射镜背板与反射镜采用二次烧结工艺焊接为一体；
次镜支架，所述次镜支架的一端与所述反射镜背板连接，另一端连接有次镜；
所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜的材料相同，所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜为等刚度结构。
在其中一个实施例中，所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜均采用SiC制成。
在其中一个实施例中，所述支架采用SiC制成，所述支架与所述反射镜为等刚度结构。
在其中一个实施例中，所述反射镜背板所有的联接处均设有第一预埋件，所述第一预埋件采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
在其中一个实施例中，还包括设置在反射镜背板底部的镜座，设置在镜座上的三镜和折转镜，所述三镜通过三镜柔节固定在镜座上。
在其中一个实施例中，所述三镜、镜座和折转镜均采用SiC材料制成，所述三镜柔节采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
在其中一个实施例中，所述支架为等刚度结构且支架采用碳纤维材料制成。
在其中一个实施例中，所述支架所有联接处均设有第二预埋件，所述第二预埋件采用与碳纤维线胀系数相近的铟钢或TC4材料制成。
在其中一个实施例中，所述次镜支架包括均匀分布的三个支架腿，三个支架腿均与所述反射镜背板连接，所述反射镜背板包括三个伸展块，三个支架腿与三个伸展块一一对应设置。
在其中一个实施例中，所述反射镜和反射镜背板分别利用模具烧制，烧制成功后，将反射镜和反射镜背板联接进行联接烧制焊为一体。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用反射镜背板作为反射镜与支架联接的过渡件，当自重和温度变化产生应力和应变的情况下，受力和力的传递分离，使受力和力的传递路径不同，所以镜体和背板所受应力不会直接映射至反射镜镜面，保证面型精度，由于反射镜和反射镜背板为烧结在一体的相同材料，所以在温度变化时反射镜无因温度变化而产生的应力。本结构过渡环节较少，系统内部的稳定性较大，结构稳定。
附图说明
图1为一实施方式的空间光学遥感器结构示意图；
图2为一实施方式的反射镜组件的结构示意图；
图3为一实施方式的支架的结构示意图；
图4为一实施方式的次镜支架和次镜的结构示意图。
具体实施方式
请结合图1-4，本发明的空间光学遥感器，该结构包括支架4，由反射镜3-1和反射镜背板3-2构成的反射镜组件，其中，反射镜背板3-2设置在支架4上，反射镜3-1设置在反射镜背板3-2上，反射镜3-1和反射镜背板3-2采用二次烧结工艺焊接为一体；还包括次镜支架1和次镜2，次镜支架1的一端与反射镜背板3-2连接，另一端连接有次镜2。反射镜3-1、反射镜背板3-2、次镜支架1和次镜2的材料相同，反射镜3-1、反射镜背板3-2、次镜支架1和次镜2为等刚度结构。
本发明采用反射镜背板3-2作为反射镜3-1与支架4联接的过渡件，当自重和温度变化产生应力和应变的情况下，受力和力的传递分离，使受力和力的传递路径不同，所以反射镜3-1镜体和反射镜背板3-2所受应力不会直接映射至反射镜3-1镜面，保证面型精度，由于反射镜背板3-2作为反射镜3-1为烧结在一体的相同材料，所以在温度变化时反射镜无因温度变化而产生的应力。本结构过渡环节较少，系统内部的稳定性较大，结构稳定。
具体地，在一实施方式中，次镜支架1包括均匀分布的三个支架腿，三个支架腿均与反射镜背板3-2连接。反射镜背板3-2包括三个伸展块，三个支架腿与三个伸展块一一对应设置。
具体地，在一实施方式中，反射镜3-1镜体和反射镜背板3-2分别利用模具烧制，烧制成功后，将反射镜3-1镜体和反射镜背板3-2联接进行联接烧制焊为一体。
具体地，在一实施方式中，空间光学遥感器还包括设置在反射镜背板3-2底部的镜座7、三镜6、折转镜8，三镜6和折转镜8设置在镜座7上。具体地，三镜6通过三镜柔节5固定在镜座7上。折转镜8设置在镜座7的一个斜面上。具体地，三镜6、镜座7和折转镜8均采用SiC材料制成，三镜柔节5采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
具体地，在一实施方式中，反射镜3-1采用等刚度超轻量设计，反射镜3-1和反射镜背板3-2在反射镜背部的支撑面处进行二次烧结工艺焊接为一体，构成反射镜背部支撑组件；其中，采用反射镜背板3-2作为反射镜3-1与支架4联接的过渡件，当自重和温度变化产生应力和应变的情况下，受力和力的传递分离，使受力和力的传递路径不同，所以反射镜3-1和反射镜背板3-2所受应力不会直接映射至反射镜3-1镜面，保证面型精度。
具体地，在一实施方式中，反射镜3-1和反射镜背板3-2、次镜支架1和次镜2均采用SiC制成相同，因此不会出现因温度变化而产生的温度应力。
具体地，在一实施方式中，支架4采用SiC制成，支架4与反射镜3-1为等刚度结构。支架也采用与反射镜3-1和反射镜背板3-2相同的材料；该材料密度小，刚度、强度较大；又属于同种材料，所以该结构的结构刚度、稳定性较高。当系统温度变化时，不会出现因温度变化而产生的温度应力。
在另一实施方式中，支架4采用密度小、强度略低的材料，具体地，支架4为等刚度结构且支架采用碳纤维材料制成。使安装在平台上时不仅作为平台与的过渡件，还可以充当柔节消除安装面或平台安装面上因加工而出现的平面不平的问题。
具体地，在一实施方式中，反射镜背板3-2所有的联接处均设有第一预埋件，所述第一预埋件采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。支架4所有联接处均设有第二预埋件，第二预埋件采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
在另一实施方式中，具体地，支架4所有联接处均设有第二预埋件，第二预埋件采用与碳纤维线胀系数相近的铟钢或TC4材料制成。
在一实施方式中，制作时，反射镜3-1和反射镜背板3-2分别利用各自模具烧制，烧制成功后，将反射镜和反射镜背板联接进行联接烧制焊为一体；将第一预埋件预埋至反射镜背板3-2所有的联接处，修研连接面至安装要求。
支架4采用弹性模量较低的材料如碳纤维材料制成，对安装面的精度要求较低，对的加工精度、周期机加工成本均可降低。而且该零件的形状结构采用等刚度结构设计，既降低了结构的外形尺寸、重量，还能保证结构的刚度及强度。
在一实施方式中，空间光学遥感器的安装过程如下：
1)安装时，反射镜3-1和反射镜背板3-2背部朝上放置(可在镜体下方垫上防护垫)，修研支架4安装面，将反射镜背板3-2与支架4螺钉联接，配铰销孔后，打入销钉；
2)翻转该组件，修研反射镜背板3-2上次镜支架1和次镜2的安装面，将反射镜背板3-2与次镜支架1螺钉联接，配铰销孔后，打入销钉；
3)将三镜6、折转镜8及相应三镜柔节5安装在一起，螺钉联接，配铰销孔后，打入销钉。
4)再次翻转反射镜组件，修研反射镜背板3-2镜座安装面，调整光路，将反射镜背板3-2与镜座7螺钉联接，配铰销孔后，打入销钉。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用反射镜背板作为反射镜与支架联接的过渡件，当自重和温度变化产生应力和应变的情况下，受力和力的传递分离，使受力和力的传递路径不同，所以镜体和背板所受应力不会直接映射至反射镜镜面，保证面型精度，由于反射镜和反射镜背板为烧结在一体的相同材料，所以在温度变化时反射镜无因温度变化而产生的应力。本结构过渡环节较少，系统内部的稳定性较大，结构稳定。
当整机采用SiC材料，对整机的温度适应性较高，有助于提高整个光学系统的成像质量。整机支架采用等刚度结构设计，且采用强度较低的材料制作而成，当整机结构的安装面存在一定的面型误差时，整机支架可以长生微小的变形补偿，保证整机受力状态良好。
各主要零部件如主镜、次镜支架、整机支架等均采取等刚度结构设计，既降低了结构的外形尺寸、重量，还能保证结构的刚度及强度。
整机支架结构采用等刚度结构设计，采用强度较低的材料制作而成，当整机结构的安装面存在一定的面型误差时，整机支架可以长生微小的变形补偿，保证整机受力状态良好。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效件或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种空间光学遥感器，其特征在于，包括：
支架，
反射镜组件，包括反射镜和反射镜背板，反射镜背板设置在支架上，反射镜设置在反射镜背板上，所述反射镜背板与反射镜采用二次烧结工艺焊接为一体；
次镜支架，所述次镜支架的一端与所述反射镜背板连接，另一端连接有次镜；
所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜的材料相同，所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜为等刚度结构。
2.根据权利要求1所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述反射镜、反射镜背板、次镜支架和次镜均采用SiC制成。
3.根据权利要求2所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述支架采用SiC制成，所述支架与所述反射镜为等刚度结构。
4.根据权利要求2所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述反射镜背板所有的联接处均设有第一预埋件，所述第一预埋件采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
5.根据权利要求2所述的空间光学遥感器，其特征在于，还包括设置在反射镜背板底部的镜座，设置在镜座上的三镜和折转镜，所述三镜通过三镜柔节固定在镜座上。
6.根据权利要求5所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述三镜、镜座和折转镜均采用SiC材料制成，所述三镜柔节采用与SiC线胀系数相同的铟钢材料制成。
7.根据权利要求1所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述支架为等刚度结构且支架采用碳纤维材料制成。
8.根据权利要求7所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述支架所有联接处均设有第二预埋件，所述第二预埋件采用与碳纤维线胀系数相近的铟钢或TC4材料制成。
9.根据权利要求1所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述次镜支架包括均匀分布的三个支架腿，三个支架腿均与所述反射镜背板连接，所述反射镜背板包括三个伸展块，三个支架腿与三个伸展块一一对应设置。
10.根据权利要求1所述的空间光学遥感器，其特征在于，所述反射镜和反射镜背板分别利用模具烧制，烧制成功后，将反射镜和反射镜背板联接进行联接烧制焊为一体。
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