CN111258025A - 一种大口径反射镜支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大口径反射镜支撑装置，解决现有结构难以承受较大发射过载及获得高面形精度的问题，包括开设在大口径反射镜镜背的N个盲孔、位于每个盲孔内的连接组件、与连接组件连接的Bipod柔性支撑组件及与Bipod柔性支撑组件连接的组件支撑板；N个盲孔位于同一分度圆上，盲孔为台阶盲孔；连接组件包括嵌套与支撑过渡件；嵌套同轴套设在反射镜镜背盲孔小端内，且其外周面与盲孔小端内壁粘接；支撑过渡件为套筒状，同轴套设并固定在嵌套内部，支撑过渡件的外壁与嵌套的内壁预留一定间隙，且支撑过渡件开口端设有法兰边；采用三组倒立式Bipod柔性支撑。该支撑组件装配应力低，能够承受较大的发射过载，同时容易满足大口径反射镜高面形精度的设计要求。
Description
技术领域
本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种大口径反射镜支撑装置。
背景技术
增大空间反射镜口径是提高空间遥感器地元分辨率的有效途径，但也使其支撑结构的设计难度大幅增加。因此，在进行反射镜支撑设计时必须充分考虑地面装调、微重力、在轨温度变化及发射过载等复杂环境，才能保证良好的反射镜面形精度和遥感器成像质量。
目前采用背部三点柔性支撑进行空间反射镜支撑的方式被广泛应用，如图1所示。但这种结构在拓展至更大口径反射镜支撑时，面临如下问题：
1)采用三点柔性支撑方式，反射镜组件在径向上刚度较弱，基频较低。随着口径逐渐增大，反射镜重量成倍增长，组件的动态刚度更难提高，因而在承受较大发射过载情况下，给柔性支撑带来极大的破坏风险；
2)三个支撑点均布于反射镜镜背的某一分度圆上，当反射镜口径进一步增大时，支点相对间距增大，单个支撑点承载的反射镜重量也随之增加，导致在地面装调工况下，反射镜难以获得高的面形精度。
发明内容
为了解决背景技术中反射镜支撑结构存在的难以承受较大发射过载及获得高面形精度的问题，本发明提供了一种大口径反射镜支撑装置，该支撑组件装配应力低，稳定性高，能够承受较大的发射过载，同时容易满足大口径反射镜高面形精度的设计要求。
本发明采用的技术方案如下：
一种大口径反射镜支撑装置，其特殊之处在于：包括开设在大口径反射镜镜背的N个盲孔、位于每个盲孔内的连接组件、与连接组件连接的Bipod柔性支撑组件及与Bipod柔性支撑组件连接的组件支撑板；其中N为大于3的正整数；
所述N个盲孔位于同一分度圆上，盲孔为台阶盲孔，其小端靠近反射镜的反射面；
所述连接组件包括嵌套与支撑过渡件；所述嵌套为套筒状，同轴套设在反射镜镜背盲孔小端内，且其外周面与盲孔小端内壁粘接；所述支撑过渡件为套筒状，同轴套设并固定在嵌套内部，支撑过渡件的外壁与嵌套的内壁预留一定间隙，且支撑过渡件开口端设有法兰边，靠近盲孔开口端处；
所述Bipod柔性支撑组件包括底板、设置在底板的两个柔性支撑臂及位于柔性支撑臂端部的顶板；每个顶板分别与一个支撑过渡件的法兰边固连；所述底板固定在组件支撑板上。
为了提高反射镜对外界力热载荷的适应性，采用Bipod柔性支撑释放装配应力及热应力。Bipod柔性支撑组件采用倒立式安装，Bipod柔性支撑组件的顶端两顶板分别与两个支撑过渡件固连，底板则连接至组件支撑板上。
进一步地，法兰边顶面高出大口径反射镜镜背平面5mm。
进一步地，所述嵌套通过环氧树脂胶与反射镜镜背盲孔粘接，粘接面穿过反射镜的质心面。
进一步地，所述N＝6，因此对应的Bipod柔性支撑组件为3组。所述大口径反射镜为圆形反射镜，且直径不小于1.2m。
进一步地，为了实现支撑过渡件与嵌套的有效固定，所述支撑过渡件靠近嵌套封闭端的一端为封闭端，支撑过渡件的封闭端与嵌套的封闭端紧贴且采用螺钉固定连接；Bipod柔性支撑组件的底板采用螺钉固定在组件支撑板上。
进一步地，所述嵌套的材料与反射镜的材料线膨胀系数匹配。
进一步地，所述支撑过渡件和Bipod柔性支撑组件均采用TC4制成。
进一步地，所述环氧树脂胶为DP490。
本发明的有益效果是：
1、本发明一种大口径反射镜支撑装置，采用背部六点支撑，支撑点数较多，提高了组件的静态支撑刚度，确保轻量化反射镜达到高的面形精度；
2、本发明一种大口径反射镜支撑装置，支撑点数的增多使总粘接面积增加，提高了组件的抗力学性能；
3、本发明一种大口径反射镜支撑装置，通过平衡发射过载对总粘接面积需求和单点粘接面积尽可能小两者之间的矛盾，适当减小单点粘接面积，以改善支撑位置的局部装配应力；
4、本发明一种大口径反射镜支撑装置，采用三组倒立式Bipod柔性支撑，“变六点为三点”，可实现组件的全运动学支撑，同时提高反射镜对外界力热载荷的适应性。
附图说明
图1为背景技术中空间反射镜背部三点式支撑的结构示意图；
图2为大口径反射镜支撑装置结构示意图；
图3为大口径反射镜与支撑嵌套连接关系剖面图；
图4为连接组件与Bipod柔性支撑组件的装配关系示意图；
图中附图标记为：1-大口径反射镜，2-嵌套，3-支撑过渡件，4-Bipod柔性支撑组件，5-组件支撑板，6-环氧树脂胶，7-底板，8-顶板，9-柔性支撑臂。
具体实施方式
本发明的发明思想为：
本发明提出一种大口径反射镜支撑装置，采用六点支撑，增加了组件整体刚度，有利于保证轻量化反射镜的面形精度。因支撑点数较多，可通过平衡单点粘接面积和总粘接面积两者的实际使用需求，既保证了组件满足发射力学条件要求，同时减小反射镜的局部装配应力。三组Bipod柔性支撑呈倒立式安装，“变六点为三点”，可实现组件的全运动学支撑，同时提高反射镜对外界力热载荷的适应性。
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图2，本发明大口径反射镜支撑装置，包括连接组件、Bipod柔性支撑组件4及组件支撑板5，通过开设在大口径反射镜1镜背的盲孔实现支撑。本实施例在大口径反射镜1镜背开设三组均布在同一分度圆的盲孔，每组包括两个，一组盲孔对应一个Bipod柔性支撑组件4，盲孔的径向位置根据大口径反射镜1的质量分布确定。大口径反射镜1可采用微晶玻璃、ULE或SiC材料制作，其直径一般大于1.2m。连接组件固定在每个盲孔内，Bipod柔性支撑组件4通过连接组件与大口径反射镜1固定，并固定在组件支撑板5上，实现反射镜支撑。
如图3，其中盲孔为台阶孔，且台阶孔的小端靠近大口径反射镜1的反射面。连接组件包括嵌套2与支撑过渡件3，嵌套2的材料采用与大口径反射镜1的材料线膨胀系数匹配的铁镍合金，支撑过渡件3采用TC4制成。嵌套2为一端封闭的套筒状，封闭端朝里套设在盲孔小端内，且其外壁与小端内壁通过环氧树脂胶6粘接，环氧树脂胶6可以为DP490，粘接面穿过大口径反射镜1的质心面，具体粘接面积可根据发射过载量级、粘接剂强度等参数综合确定。支撑过渡件3也为一端封闭的套筒状，开口端设有向外翻折的法兰边，封闭端朝里套设在嵌套2内，其外壁与嵌套2的内壁之间具有一定的间隙，其封闭端与嵌套的封闭端通过螺钉紧固，实现连接，支撑过渡件3的开口端靠近盲孔的开口端处，且法兰边顶面高出大口径反射镜镜背平面5mm。
如图4，本实施例包括由TC4制成的三个Bipod柔性支撑组件4，每个Bipod柔性支撑组件4包括底板7、设置在底板7的两个柔性支撑臂9及位于柔性支撑臂端部的顶板8，其中两个柔性支撑臂9延长线的交点位于组件支撑板5的中性面上，一个Bipod柔性支撑组件中的两个顶板8分别与固定在两个盲孔内的支撑过渡件3的法兰边固连，底板7固定在组件支撑板5上，并通过螺钉固定。本发明Bipod柔性支撑组件4采用倒立式安装，在实现组件全运动学支撑的同时，提高了大口径反射镜1对外界力热载荷的适应性。
Claims (10)
1.一种大口径反射镜支撑装置，其特征在于：包括开设在大口径反射镜(1)镜背的N个盲孔、位于每个盲孔内的连接组件、与连接组件连接的Bipod柔性支撑组件(4)及与Bipod柔性支撑组件(4)连接的组件支撑板(5)；其中N为大于3的正整数；
所述N个盲孔位于同一分度圆上，盲孔为台阶盲孔，其小端靠近反射镜的反射面；
所述连接组件包括嵌套(2)与支撑过渡件(3)；所述嵌套(2)为套筒状，同轴套设在大口径反射镜(1)镜背盲孔小端内，且其外周面与盲孔小端内壁粘接；所述支撑过渡件(3)为套筒状，同轴套设并固定在嵌套(2)内部，支撑过渡件(3)的外壁与嵌套(2)的内壁之间有间隙，且支撑过渡件(3)开口端设有法兰边，靠近盲孔开口端处；
所述Bipod柔性支撑组件(4)包括底板(7)、设置在底板(7)上的两个柔性支撑臂(9)及位于柔性支撑臂端部的顶板(8)；每个顶板(8)分别与一个支撑过渡件(3)的法兰边固连；所述底板(7)固定在组件支撑板(5)上。
2.根据权利要求1所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述两个柔性支撑臂(9)延长线的交点位于组件支撑板(5)的中性面上。
3.根据权利要求2所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述嵌套(2)靠近盲孔底部的一端为封闭端，嵌套封闭端与盲孔底部之间有一定距离。
4.根据权利要求3所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：法兰边顶面高出大口径反射镜(1)镜背平面5mm。
5.根据权利要求1所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述嵌套(2)通过环氧树脂胶(6)与大口径反射镜(1)镜背盲孔粘接，粘接面穿过大口径反射镜(1)的质心面。
6.根据权利要求1-5任一所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述N＝6，所述大口径反射镜(1)为圆形反射镜，且直径大于等于1.2m。
7.根据权利要求6所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述支撑过渡件(3)靠近嵌套封闭端的一端为封闭端，支撑过渡件(3)的封闭端与嵌套(2)的封闭端紧贴且采用螺钉固定连接；
Bipod柔性支撑组件(4)的底板(7)采用螺钉固定在组件支撑板(5)上。
8.根据权利要求7所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述嵌套(2)的材料与大口径反射镜(1)的材料线膨胀系数匹配。
9.根据权利要求8所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述支撑过渡件(3)和Bipod柔性支撑组件(4)均采用TC4制成。
10.根据权利要求9所述的大口径反射镜支撑装置，其特征在于：所述环氧树脂胶(6)为DP490。
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