CN111929804A - 一种大长宽比空间反射镜的支撑结构 - Google Patents

一种大长宽比空间反射镜的支撑结构 Download PDF

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Abstract

本发明为一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，涉及航天遥感领域，解决了缺少对应的镜体结构和对应机械件的设计方法，导致不同长宽比的反射镜组件结构必须进行不同的柔性支撑单元设计，增加了设计难度和工作量的问题。技术特征包括：反射镜结构；所述反射镜结构包括：长条形镜体、锥套、柔性支撑组件以及基板；所述锥套安置于长条形镜体上，且所述长条形镜体与锥套通过环氧胶进行粘接，所述柔性支撑组件安置于锥套上，同等支撑效果下组件重量明显减小，且结构简单、支撑稳定、装配精度高。

Description

一种大长宽比空间反射镜的支撑结构
技术领域
本发明涉及航天遥感技术领域，特别涉及一种大长宽比空间反射镜的支撑结构。
背景技术
航天遥感是利用装载在航天器上的遥感器收集地物目标辐射或反射的电磁波，以获取并判认大气、陆地或海洋环境信息的技术。各种地物因种类和环境条件不同，都有不同的电磁波辐射或反射特性。感测并收集地物和环境所辐射或反射的电磁波的仪器称为遥感器。
目前与这种柔性支撑装置类似的长条形反射镜支撑结构存在的缺点和不足是：a)适用的反射镜尺寸小：反射镜镜体尺寸偏小，支撑刚度要求低，对于长度1m以上且长宽比达5:1以上的大长宽比长条形反射镜并不适用；b)柔性支撑结构复杂：柔性支撑单元结构复杂，加工难度大，成本高；c)组件结构兼容性不良：仅通过柔性支撑单元结构实现组件支撑要求，缺少对应的镜体结构和对应机械件的设计方法，导致不同长宽比的反射镜组件结构必须进行不同的柔性支撑单元设计，增加了设计难度和工作量，因此为了解决这一问题，设计一种大长宽比空间反射镜的支撑结构是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决现有技术中的a)适用的反射镜尺寸小：反射镜镜体尺寸偏小，支撑刚度要求低，对于长度1m以上且长宽比达5:1以上的大长宽比长条形反射镜并不适用；b)柔性支撑结构复杂：柔性支撑单元结构复杂，加工难度大，成本高；c)组件结构兼容性不良：仅通过柔性支撑单元结构实现组件支撑要求，缺少对应的镜体结构和对应机械件的设计方法，导致不同长宽比的反射镜组件结构必须进行不同的柔性支撑单元设计，增加了设计难度和工作量的技术问题，提供一种大长宽比空间反射镜的支撑结构。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，包括：
反射镜结构；
所述反射镜结构包括：长条形镜体、锥套、柔性支撑组件以及基板；
所述锥套安置于长条形镜体上，且所述长条形镜体与锥套通过环氧胶进行粘接，所述柔性支撑组件安置于锥套上，且所述柔性支撑组件与锥套通过螺钉进行连接，所述柔性支撑组件安置于基板上，所述且所述柔性支撑组件与基板通过螺钉进行连接。
所述长条形镜体侧表面设有侧面扩展部，所述长条形镜体上设有背部加强筋，所述长条形镜体上设有三个锥孔，所述长条形镜体上开设有局部翻边。
所述锥套包括：粘接圆筒、上顶面、凸台安装面以及控刀槽；
所述上顶面安置于粘接圆筒上，所述上顶面上开设有螺纹孔，所述凸台安装面安置于粘接圆筒内，且所述凸台安装面与上顶面相连接，所述控刀槽开设于凸台安装面上。
所述柔性支撑组件包括：顶部安装平台、中部安装平台、柔性槽以及底部安装平台；
所述顶部安装平台安置于中部安装平台上，所述柔性槽开设于中部安装平台上，所述底部安装平台安置于中部安装平台上，所述底部安装平台上开设有螺纹孔。
所述基板包括：安装基板、三个柔性支撑安装板、三个组件安装板以及侧面吊装孔；
所述安装基板上表面开设有三个圆形开口，所述柔性支撑安装板安置于安装基板上，且所述柔性支撑安装板与圆形开口相匹配，每个所述柔性支撑安装板上设有多个螺纹孔，三个所述组件安装板安置于安装基板上，所述侧面吊装孔开设于安装基板侧表面。
三个所述圆形开口呈等腰三角形分布于安装基板上。
所述柔性槽分为上下反向两层，每层设计有两条柔性槽，上下两层交错分布，构成四处均布的柔性单元。
所述柔性槽的槽宽由组件柔度决定。
本发明具有以下的有益效果：
该装置采用大跨度背部三点支撑形式，并在柔性支撑上设计了完备有效的柔性结构，一方面保证了重力工况下的反射镜面形精度，另一方面可以改善安装面存在不平度、环境温度变化时对镜面面形造成的影响，同等支撑效果下组件重量明显减小，且结构简单、支撑稳定、装配精度高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种大长宽比空间反射镜的结构示意图。
图2为本发明的长条形镜体的示意图。
图3为本发明的锥套的结构示意图。
图4为本发明的锥套的局部示意图。
图5为本发明的柔性支撑组件的结构示意图。
图6为本发明的柔性支撑组件的局部示意图。
图7为本发明的基板的示意图。
图中的附图标记表示为：
1、长条形镜体；2、锥套；3、柔性支撑组件；4、基板；5、侧面扩展部；6、背部加强筋；7、锥孔；8、局部翻边；9、粘接圆筒；10、上顶面；11、凸台安装面；12、控刀槽；13、顶部安装平台；14、柔性槽；15、底部安装平台；16、柔性支撑安装板；17、组件安装板；18、侧面吊装孔；19、安装基板。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，包括：反射镜结构；反射镜结构包括：长条形镜体1、锥套2、柔性支撑组件3以及基板4；锥套2安置于长条形镜体1上，且长条形镜体1与锥套2通过环氧胶进行粘接，柔性支撑组件3安置于锥套2上，且柔性支撑组件3与锥套2通过螺钉进行连接，柔性支撑组件3安置于基板4上，且柔性支撑组件3与基板4通过螺钉进行连接。
长条形镜体1侧表面设有侧面扩展部5，长条形镜体1上设有背部加强筋6，长条形镜体1上设有三个锥孔7，长条形镜体1上开设有局部翻边8。
锥套2包括：粘接圆筒9、上顶面10、凸台安装面11以及控刀槽12；上顶面10安置于粘接圆筒9上，上顶面10上开设有螺纹孔，凸台安装面11安置于粘接圆筒9内，且凸台安装面11与上顶面10相连接，控刀槽12开设于凸台安装面11上。
柔性支撑组件3包括：顶部安装平台13、中部安装平台、柔性槽14以及底部安装平台15；顶部安装平台13安置于中部安装平台上，柔性槽14开设于中部安装平台上，底部安装平台15安置于中部安装平台上，底部安装平台15上开设有螺纹孔。
基板4包括：安装基板19、三个柔性支撑安装板16、三个组件安装板17以及侧面吊装孔18；安装基板19上表面开设有三个圆形开口，柔性支撑安装板16安置于安装基板19上，且柔性支撑安装板16与圆形开口相匹配，每个柔性支撑安装板16上设有多个螺纹孔，三个组件安装板17安置于安装基板19上，侧面吊装孔18开设于安装基板19侧表面。
三个圆形开口呈等腰三角形分布于安装基板19上。
柔性槽14分为上下反向两层，每层设计有两条柔性槽14，上下两层交错分布，构成四处均布的柔性单元。
柔性槽14的槽宽由组件柔度决定。
工作原理：
组件装配过程中，首先根据锥孔7分别配作对应的锥套2，令二者通过锥面配合，结合面中间填充环氧胶粘接固化，从而保证长条形镜体1与锥套2的定位精度；每组锥套2与柔性支撑组件3通过螺钉固定，三处柔性支撑组件3的底部安装平台15需保证共面度，柔性支撑组件3与基板4通过螺钉固定；反射镜组件通过基板4的组件安装板17与外部结构通过螺钉固连，所有螺钉按照标准力矩拧紧，该装配方法适用于大尺寸的反射镜组件，不仅操作方便，而且定位精度高、结构刚度好，长条形镜体1的侧面扩展部5结构，其原理是在有效通光口径外增加了一处圆弧形区域，虽然增大了反射镜的包络尺寸，但是通过增加侧面扩展部5为锥孔7提供了充足的设计空间，使得锥孔7构成的等腰三角形锐角更小，增大了三点支撑的跨度，能够提高长条形镜体1的支撑刚度，减小柔性支撑组件3带来的镜面转角，此结构适用于长宽比很大的长条形镜体，避免了传统设计“三点一线”的缺陷，当环境温度变化导致长条形镜体1与基板4的热膨胀变化量不一致时，柔性槽14会发生沿径向的柔性变形，应力传递路径也因为切槽而路径变长，所以有效阻断了基板4与长条形镜体1间的应力传递，减小热应力对长条形镜体1镜面面形精度的影响；在安装反射镜组件时，基板4的组件安装板17与外部的接触面之间会存在一定的不平度，通过柔性槽14的参数就可以获得合适的轴向刚度，通过柔性槽14的轴向柔性变形可以抵消不平度带来的影响，保证镜面的面形质量在允许范围内变化；在重力工况下，柔性槽14也可以通过柔性变形来释放应力，减小重力对反射镜面形精度的影响，先加工长条形镜体的锥孔7，保证其相对位置、自身圆柱度和与凸台安装面11的垂直度，将长条形镜体1与锥套2分别进行配研，保证锥套2和锥孔7的锥度相同，锥套2下沉深度满足公差要求，锥面接触良好；在锥孔7与锥套2之间涂胶粘接固化，实现二者的紧密粘接，每处锥套2与柔性支撑组件3之间装配四颗螺钉定位，每处柔性支撑组件3与基板4之间装配六颗螺钉用于定位，锥套2和长条形镜体1粘接后一般不拆除，其余部分需要拆除时，只需要拆除螺钉即可实现。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，包括：
反射镜结构；
所述反射镜结构包括：长条形镜体(1)、锥套(2)、柔性支撑组件(3)以及基板(4)；
所述锥套(2)安置于长条形镜体(1)上，且所述长条形镜体(1)与锥套(2)通过环氧胶进行粘接，所述柔性支撑组件(3)安置于锥套(2)上，且所述柔性支撑组件(3)与锥套(2)通过螺钉进行连接，所述柔性支撑组件(3)安置于基板(4)上，所述且所述柔性支撑组件(3)与基板(4)通过螺钉进行连接。
2.根据权利要求1所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述长条形镜体(1)侧表面设有侧面扩展部(5)，所述长条形镜体(1)上设有背部加强筋(6)，所述长条形镜体(1)上设有三个锥孔(7)，所述长条形镜体(1)上开设有局部翻边(8)。
3.根据权利要求1所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述锥套(2)包括：粘接圆筒(9)、上顶面(10)、凸台安装面(11)以及控刀槽(12)；
所述上顶面(10)安置于粘接圆筒(9)上，所述上顶面(10)上开设有螺纹孔，所述凸台安装面(11)安置于粘接圆筒(9)内，且所述凸台安装面(11)与上顶面(10)相连接，所述控刀槽(12)开设于凸台安装面(11)上。
4.根据权利要求1所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑组件(3)包括：顶部安装平台(13)、中部安装平台、柔性槽(14)以及底部安装平台(15)；
所述顶部安装平台(13)安置于中部安装平台上，所述柔性槽(14)开设于中部安装平台上，所述底部安装平台(15)安置于中部安装平台上，所述底部安装平台(15)上开设有螺纹孔。
5.根据权利要求1所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述基板(4)包括：安装基板(19)、三个柔性支撑安装板(16)、三个组件安装板(17)以及侧面吊装孔(18)；
所述安装基板(19)上表面开设有三个圆形开口，所述柔性支撑安装板(16)安置于安装基板(19)上，且所述柔性支撑安装板(16)与圆形开口相匹配，每个所述柔性支撑安装板(16)上设有多个螺纹孔，三个所述组件安装板(17)安置于安装基板(19)上，所述侧面吊装孔(18)开设于安装基板(19)侧表面。
6.根据权利要求5所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，三个所述圆形开口呈等腰三角形分布于安装基板(19)上。
7.根据权利要求4所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述柔性槽(14)分为上下反向两层，每层设计有两条柔性槽(14)，上下两层交错分布，构成四处均布的柔性单元。
8.根据权利要求4所述的一种大长宽比空间反射镜的支撑结构，其特征在于，所述柔性槽(14)的槽宽由组件柔度决定。
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