CN112666675A - 一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构 - Google Patents

一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构 Download PDF

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李季
胡洋
张雷
任洪宇
贾学志
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Abstract

一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，属于空间光学遥感技术领域。本发明解决了现有的中小型离轴三反主支撑结构的刚度及热稳定性差，无法满足现有光谱相机需求的问题。每个支腿与主框架之间均对应设置有隔热垫，前支腿及后支腿均呈“人”字形结构，所述第一安装法兰面上开设有主进光孔、次镜安装孔及焦面通光孔，所述第二安装法兰面包括主镜安装法兰面和三镜安装法兰面，且所述主镜安装法兰面上开设有主镜通光孔，所述三镜安装法兰面上开设有三镜通光孔，主框架内部为通光空间，在通光空间内的底部固设有主镜光阑和三镜光阑，其中主镜光阑与主镜安装法兰面上下正对且相互平行布置，三镜光阑与三镜安装法兰面上下正对且相互平行布置。

Description

一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构
技术领域
本发明涉及一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，属于空间光学遥感技术领域。
背景技术
在空间光学遥感器中，主支撑结构主要为光学元件提供安装、定位功能；同时隔离空间环境变化对光学元件造成的影响；受到空间载荷的成本、质量的限制，要求具有合理的结构形式与质量。
针对中小型离轴三反的光谱相机结构设计，相机具有无中心遮拦、视场大、成像质量好、结构紧凑等优点，但是其装配难度大、光学原件相对位置精度要求高，对主支撑结构提出了更高的设计要求。根据高光学原件定位要求，在满足中小型相机质量要求的前提下，保证主支撑结构具有良好的设计刚度、高热稳定性、低动力学响应，同时需要具有合理的安装接口、良好装配性能，因而急需一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构。
发明内容
本发明是为了解决现有的中小型离轴三反主支撑结构的刚度及热稳定性差，无法满足现有光谱相机需求的问题，进而提供了一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，它包括一体成型的主框架、固装在主框架前侧的前支腿以及对称固装在主框架左、右两侧后端部的后支腿，每个支腿与主框架之间均对应设置有隔热垫，前支腿及后支腿均呈“人”字形结构，所述主框架包括框架主体、位于框架主体顶端的第一安装法兰面及位于框架主体底端的第二安装法兰面，其中所述第一安装法兰面上开设有主进光孔、次镜安装孔及焦面通光孔，所述第二安装法兰面包括主镜安装法兰面和三镜安装法兰面，且所述主镜安装法兰面上开设有主镜通光孔，所述三镜安装法兰面上开设有三镜通光孔，主框架内部为通光空间，在通光空间内的底部固设有主镜光阑和三镜光阑，其中主镜光阑与主镜安装法兰面上下正对且相互平行布置，三镜光阑与三镜安装法兰面上下正对且相互平行布置。
进一步地，主镜光阑与三镜光阑之间固设有中隔板。
进一步地，主镜安装法兰面与三镜安装法兰面之间形成夹角，且所述夹角朝向主框架内侧设置。
进一步地，所述“人”字形结构的夹角为开合角，其中前支腿的开合角为50°，后支腿的开合角为30°。
进一步地，所述前支腿及所述后支腿均包括第一安装块、呈“人”字形结构布置的两个支腿主体以及对应固装在两个支腿主体底端的第二安装块，其中所述第一安装块与框架主体固接，两个支腿主体的顶端均与第一安装块一体固接，所述第二安装块通过若干螺钉固接在整星平台上。
进一步地，所述支腿主体上对称开设有两个柔性槽，且每个柔性槽的宽度均为25mm，深度均为5mm。
进一步地，每个支腿上的两个支腿主体所在平面的交叉点与第二安装块底端面之间的直线距离为126mm。
进一步地，所述框架主体包括前挡板、后挡板、左侧挡板及右侧挡板，其中每个挡板上均加工有若干加强筋。
进一步地，后挡板上加工有呈放射状布置的若干轻量化孔。
进一步地，所述主框架、前支腿及后支腿均为钛合金材质，所述隔热垫为聚酰亚胺材质。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请中的主框架为一体铸造成形，由于采用整体的框架结构，保证工作中具有良好的稳定性。通过对安装面进一步的精加工达到安装面精度要求。支腿与主框架分开设计成形，减小加工量，进一步的减少加工成本，提高成形速度。
采用“人”字形结构的支腿，吸收温度及动力学变化产生的形变，与现有技术中的采用I字形支腿的主支撑结构相比较，结构温度稳定性更好，且有效降低结构动力学响应，提高主支撑结构抵抗外部环境变化带来的扰动，进一步提高整体稳定性。
本申请的主支撑结构具有良好的设计刚度、高热温定性及低动力学响应，安装接口布置更合理，装配性能更好。
附图说明
图1为本申请的第一立体结构示意图；
图2为本申请的第二立体结构示意图(视图角度与第一立体结构示意图相同，前支腿及后支腿结构未示出)；
图3为本申请的第三立体结构示意图(前支腿及后支腿结构未示出)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，它包括一体成型的主框架1、固装在主框架1前侧的前支腿2以及对称固装在主框架1左、右两侧后端部的后支腿3，每个支腿与主框架1之间均对应设置有隔热垫4，前支腿2及后支腿3均呈“人”字形结构，所述主框架1包括框架主体11、位于框架主体11顶端的第一安装法兰面12及位于框架主体11底端的第二安装法兰面13，其中所述第一安装法兰面12上开设有主进光孔12-1、次镜安装孔12-2及焦面通光孔12-3，所述第二安装法兰面13包括主镜安装法兰面13-1和三镜安装法兰面13-2，且所述主镜安装法兰面13-1上开设有主镜通光孔13-11，所述三镜安装法兰面13-2上开设有三镜通光孔13-21，主框架1内部为通光空间，在通光空间内的底部固设有主镜光阑14和三镜光阑15，其中主镜光阑14与主镜安装法兰面13-1上下正对且相互平行布置，三镜光阑15与三镜安装法兰面13-2上下正对且相互平行布置。
通过隔热垫4隔离传热，以减少热量传递，进而减少外部温度对主框架1结构的影响。隔热垫4材质选用聚酰亚胺材料。
本申请中的主框架1为一体铸造成形，由于采用整体的框架结构，自身具有良好的刚度，同时在铸造及粗加工后经长时间时效处理，在保证主框架1结构均一性的基础上有效的消除了生产加工中的内应力，保证工作中具有良好的稳定性。通过对安装面进一步的精加工达到安装面精度要求。支腿与主框架1分开设计成形，减小加工量，进一步的减少加工成本，提高成形速度。
采用“人”字形结构的支腿，吸收温度及动力学变化产生的形变，与现有技术中的采用I字形支腿的主支撑结构相比较，结构温度稳定性更好，且有效降低结构动力学响应，提高主支撑结构抵抗外部环境变化带来的扰动，进一步提高整体稳定性。
本申请的主支撑结构具有良好的设计刚度、高热温定性及低动力学响应，安装接口布置更合理，装配性能更好。
本申请的主支撑结构在实际使用过程中，主框架1内部的通光空间为封闭状态。
每个支腿与框架主体11的连接采用螺钉连接、销钉定位的方式保证安装紧固性，具体实施时螺钉安装需涂抹螺纹防松胶。安装支腿后需保证三支腿处于同一平面上，方便安装于卫星平台上。支腿整体呈三角形布置，保证在安装过程中保持稳定。
主镜光阑14与三镜光阑15之间固设有中隔板16。用于为入光挡板遮光罩结构提供安装面。
主镜安装法兰面13-1与三镜安装法兰面13-2之间形成夹角，且所述夹角朝向主框架1内侧设置。
所述“人”字形结构的夹角为开合角，其中前支腿2的开合角为50°，后支腿3的开合角为30°。通过优化开合角的大小，调整相机重心及距离整星平台的高度，进一步通过自身形变吸收温度及动力学变化产生的形变，提高离轴三反主支撑结构及温度稳定性。
所述前支腿2及所述后支腿3均包括第一安装块5、呈“人”字形结构布置的两个支腿主体6以及对应固装在两个支腿主体6底端的第二安装块7，其中所述第一安装块5与框架主体11固接，两个支腿主体6的顶端均与第一安装块5一体固接，所述第二安装块7通过若干螺钉固接在整星平台上。第二安装块7上开设有若干整星安装接口，第二安装块7的底端面即为整星安装平面，第二安装块7具体通过若干螺钉及整星安装接口固接在整星平台上。
所述支腿主体6上对称开设有两个柔性槽61，且每个柔性槽61的宽度均为25mm，深度均为5mm。所述宽度即为柔性槽61的两个侧壁之间的直线距离。通过设置柔性槽61，为主框架1提供柔性支撑，进一步降低结构动力学响应，进而提高主支撑结构的整体稳定性。
每个支腿上的两个支腿主体6所在平面的交叉点与第二安装块7底端面之间的直线距离为126mm。
所述框架主体11包括前挡板11-1、后挡板11-2、左侧挡板11-3及右侧挡板11-4，其中每个挡板上均加工有若干加强筋。加强筋采用放射性的布置方式与三角形布置相结合，部分采用了方形加强筋，在保证轻量化程度的同时提高整体刚度。
后挡板11-2上加工有呈放射状布置的若干轻量化孔11-5。轻量化孔11-5的数量为九个。
所述主框架1、前支腿2及后支腿3均为钛合金材质，所述隔热垫4为聚酰亚胺材质。

Claims (10)

1.一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：它包括一体成型的主框架(1)、固装在主框架(1)前侧的前支腿(2)以及对称固装在主框架(1)左、右两侧后端部的后支腿(3)，每个支腿与主框架(1)之间均对应设置有隔热垫(4)，前支腿(2)及后支腿(3)均呈“人”字形结构，所述主框架(1)包括框架主体(11)、位于框架主体(11)顶端的第一安装法兰面(12)及位于框架主体(11)底端的第二安装法兰面(13)，其中所述第一安装法兰面(12)上开设有主进光孔(12-1)、次镜安装孔(12-2)及焦面通光孔(12-3)，所述第二安装法兰面(13)包括主镜安装法兰面(13-1)和三镜安装法兰面(13-2)，且所述主镜安装法兰面(13-1)上开设有主镜通光孔(13-11)，所述三镜安装法兰面(13-2)上开设有三镜通光孔(13-21)，主框架(1)内部为通光空间，在通光空间内的底部固设有主镜光阑(14)和三镜光阑(15)，其中主镜光阑(14)与主镜安装法兰面(13-1)上下正对且相互平行布置，三镜光阑(15)与三镜安装法兰面(13-2)上下正对且相互平行布置。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：主镜光阑(14)与三镜光阑(15)之间固设有中隔板(16)。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：主镜安装法兰面(13-1)与三镜安装法兰面(13-2)之间形成夹角，且所述夹角朝向主框架(1)内侧设置。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：所述“人”字形结构的夹角为开合角，其中前支腿(2)的开合角为50°，后支腿(3)的开合角为30°。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：所述前支腿(2)及所述后支腿(3)均包括第一安装块(5)、呈“人”字形结构布置的两个支腿主体(6)以及对应固装在两个支腿主体(6)底端的第二安装块(7)，其中所述第一安装块(5)与框架主体(11)固接，两个支腿主体(6)的顶端均与第一安装块(5)一体固接，所述第二安装块(7)通过若干螺钉固接在整星平台上。
6.根据权利要求5所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：所述支腿主体(6)上对称开设有两个柔性槽(61)，且每个柔性槽(61)的宽度均为25mm，深度均为5mm。
7.根据权利要求6所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：每个支腿上的两个支腿主体(6)所在平面的交叉点与第二安装块(7)底端面之间的直线距离为126mm。
8.根据权利要求1、2、3、4、6或7所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：所述框架主体(11)包括前挡板(11-1)、后挡板(11-2)、左侧挡板(11-3)及右侧挡板(11-4)，其中每个挡板上均加工有若干加强筋。
9.根据权利要求8所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：后挡板(11-2)上加工有呈放射状布置的若干轻量化孔(11-5)。
10.根据权利要求1、2、3、4、6、7或9所述的一种高稳定性轻小型离轴三反主支撑结构，其特征在于：所述主框架(1)、前支腿(2)及后支腿(3)均为钛合金材质，所述隔热垫(4)为聚酰亚胺材质。
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