CN113753271B - 一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，包括上支座模块、下支座模块、以及中间支座；上支座模块内部形成有上滤光片支座，且上支座模块通过所述上滤光片支座嵌装有上滤光片；下支座模块内部形成有下滤光片支座，且下支座模块通过下滤光片支座嵌装有下滤光片；中间支座具有靠近上支座模块一侧的上表面，以及靠近下支座模块一侧的下表面；下表面为基准面，上表面相对于下表面倾斜布置，且上表面与下表面之间形成为2°夹角。本发明的支撑装置采用上支座模块、下支座模块和中间支座的三段式结构，并在中间支座上设计了互成2°夹角的上表面和下表面，使得镜座的加工难度大大降低，相应降低了加工成本，三段式结构也降低了装配难度。

Description

一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，尤其涉及一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置。

背景技术

在空间光学系统中，为了接受特定波长的光线，常在空间相机镜头前安装滤光器，在空间相机工作时，多谱段光学进入光学系统，滤光器使特定需要的谱段光线透过，反射其他谱段的光线。一般意义上的滤光镜只有一块透镜，Hα波段太阳望远镜是国际上首次在此波段对日成像，采用两块透镜镜体，而且成2°夹角设置，所以支撑难度很大。为更加精准的筛选入射到光学系统中的谱段光线，常采用双层滤光片。由于双层滤光片相互平行，光线入射到双层滤光片中会在双层滤光片中产生反射再反射现象，经过滤光器后的特定谱段光线作为入射光，进入光学系统剩余光路，最后会在像面形成鬼影，严重的影响光学成像质量。如果调整滤光器中滤光片的空间位置，使其存在2°夹角，将会改善空间相机成像时的鬼影问题。

对于整个光学系统来说，光线是从整个光学系统外经过滤光器射入，所以滤光片的支撑必须考虑不能影响滤光片的透光性，故通常的支撑方式为周边支撑。在滤光器中，大口径滤光片通常采用在镜座中加工一个支座对镜片进行压装的方式固定。双层滤光片通过在圆柱型的镜座中加工两个支座，第一片镜片从镜座上端口向下安装，第二片镜片从下端口向上安装。该方法从加工跟设计方面来讲，要使得两片镜子之间存在2°夹角，不仅镜座的结构难加工，镜座的加工精度要求也高，对于装配也需要较高的要求，其对应的成本较高。同时，在装配的时候可能存在装配应力，影响滤光片的面形精度。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种新型空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置。

发明内容

本发明提供了一种便于加工、使得双层滤光片存在2°夹角、降低镜座加工精度要求、便于装配、同时可以提高滤光片安装在镜座后的面形精度的空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，该支撑装置包括：

上支座模块；

位于所述上支座模块下方的下支座模块；以及

集成于所述上支座模块和所述下支座模块之间的中间支座；

所述上支座模块内部形成有上滤光片支座，且所述上支座模块通过所述上滤光片支座嵌装有上滤光片；

所述下支座模块内部形成有下滤光片支座，且所述下支座模块通过所述下滤光片支座嵌装有下滤光片；

所述中间支座具有靠近所述上支座模块一侧的上表面，以及靠近所述下支座模块一侧的下表面；

所述下表面为基准面，所述上表面相对于所述下表面倾斜布置，且所述上表面与所述下表面之间形成为2°夹角；

所述上滤光片与所述上表面平行，所述下滤光片与所述下表面平行，且所述上滤光片与所述下滤光片之间形成为2°夹角。

进一步的，所述上支座模块包括：

上支座，所述上支座靠近所述中间支座一侧形成有所述上滤光片支座；

通过螺钉装配固定于所述上支座上端的遮光罩；以及

上压圈组；

所述上压圈组包括由上至下依次布置的第一上压圈和第二上压圈；

所述第二上压圈压持于所述上滤光片的表面，所述第一上压圈压持于所述第二上压圈的表面；

所述上支座通过螺钉与所述中间支座装配固定；

所述第一上压圈和所述第二上压圈均与所述上支座螺纹连接。

进一步的，所述上支座沿其高度方向间隔开设有两个上滤光片注胶孔，且所述上支座内壁开设有两条注胶槽，且每条所述注胶槽对应一个所述上滤光片注胶孔；

所述上支座的上部、并与所述第一上压圈位置匹配处开设有上压圈注胶孔。

进一步的，所述下支座模块包括：

下支座，所述下支座靠近所述中间支座一侧形成有所述下滤光片支座；以及

下压圈组；

所述下压圈组包括由下至上依次布置的第一下压圈和第二下压圈；

所述第二下压圈压持于所述下滤光片的表面，所述第一下压圈压持于所述第二下压圈的表面；

所述下支座通过螺钉与所述中间支座装配固定；

所述第一下压圈和所述第二下压圈均与所述下支座螺纹连接。

进一步的，所述下支座沿其高度方向间隔开设有两个下滤光片注胶孔，且所述下支座内壁开设有两条注胶槽，且每条所述注胶槽对应一个所述下滤光片注胶孔；

所述下支座的下部、并与所述第一下压圈位置匹配处开设有下压圈注胶孔。

进一步的，该支撑装置还包括：

均布于装置侧面的多个柔性支腿。

进一步的，所述中间支座沿其周向间隔开设有装配槽，且沿所述中间支座的周向加工有多个安装孔；

所述中间支座与所述上支座模块和下支座模块装配时，所述中间支座的外周部分延伸至外部、并分别与所述上支座模块和所述下支座模块接触并紧固连接于所述安装孔；

每个所述装配槽处均安装有一个所述柔性支腿。

进一步的，所述柔性支腿包括：

与所述上支座模块配合的上安装部；以及

一端与所述上安装部连接、另一端朝向所述下支座模块延伸的支撑体；

所述支撑体下部具有镂空孔；

所述支撑体上具有应力槽。

进一步的，所述上安装部通过销钉与上支座模块定位，并通过螺钉与所述上支座模块装配固定。

进一步的，所述支撑体的下端延伸至所述下支座模块的下端面，且所述支撑体的下端向外延伸形成为安装端。

在上述技术方案中，本发明提供的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，具有以下有益效果：

本发明的支撑装置采用上支座模块、下支座模块和中间支座的三段式结构，并在中间支座上设计了互成2°夹角的上表面和下表面，使得镜座的加工难度大大降低，相应降低了加工成本，三段式结构也降低了装配难度。

本发明的支撑装置将具有双层滤光片的空间相机滤光器中双层滤光片的相对位置设计成具有2°的夹角，减少了光线进入镜片后进行的反射再反射现象，从而消除鬼影对光学系统的影响，提高了光学成像的质量。

本发明的中间支座的上下表面存在2°夹角，将原本一体式加工时需要考虑的2°夹角问题转移到了单个中间支座上，大大降低2°夹角问题的加工难度，优化因考虑加工2°夹角问题加工失败而导致一体式构件加工失败带来的时间、成本的问题。

本发明的支撑装置在压装问题的基础上，从侧面注胶加固滤光片可以更好地支撑滤光片，改善由于镜片支撑问题带来的对镜片表面面形精度的影响；因为压圈在做震动实验时容易松动，设计两个压圈可以保证其可靠性，三个柔性支腿能够在火箭发射过程中消除震动所带来的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置的剖视图；

图3为本发明实施例提供的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置的中间支座的结构示意图。

附图标记说明：

1、上支座模块；2、下支座模块；3、中间支座；4、柔性支腿；

101、上支座；102、上滤光片支座；103、上滤光片；104、第一上压圈；105、第二上压圈；106、上滤光片注胶孔；107、上压圈注胶孔；108、注胶槽；109、遮光罩；

201、下支座；202、下滤光片支座；203、下滤光片；204、第一下压圈；205、第二下压圈；206、下滤光片注胶孔；207、下压圈注胶孔；

301、上表面；302、下表面；303、装配槽；304、安装孔；

401、上安装部；402、支撑体；403、镂空孔；404、应力槽；405、安装端；406、销钉。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1至图3所示；

本发明的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，该支撑装置包括：

上支座模块1；

位于上支座模块1下方的下支座模块2；以及

集成于上支座模块1和下支座模块2之间的中间支座3；

上支座模块1内部形成有上滤光片支座102，且上支座模块1通过上滤光片支座102嵌装有上滤光片103；

下支座模块2内部形成有下滤光片支座202，且下支座模块202通过下滤光片支座202嵌装有下滤光片203；

中间支座3具有靠近上支座模块1一侧的上表面301，以及靠近下支座模块2一侧的下表面302；

下表面302为基准面，上表面301相对于下表面302倾斜布置，且上表面301与下表面302之间形成为2°夹角；

上滤光片103与上表面301平行，下滤光片203与下表面302平行，且上滤光片103与下滤光片203之间形成为2°夹角。

具体的，传统的滤光镜镜室采用殷钢材质，在常温或者失稳时可以与镜体的先膨胀系数高度匹配。但是由于太阳望远镜在轨工作时直接面对于太阳，不能设置有效的导热措施，所以整个滤光镜组件温度会较常温时有非常大的增高，而且温度分布极其不均匀，两块滤光镜和支撑结构温差也非常大。殷钢材料由于导热性差，且在高温时与反射镜已经不完全匹配，会导致滤光镜受压变形，成型质量严重下降。针对太阳望远镜滤光镜的高温的工作环境，将镜室的殷钢材料替换为铝合金，其先膨胀系数和导热性远大于镜片的先膨胀系数和导热系数；在轨工作上，由于处于高温环境，镜室处于径向均匀碰撞状态。此时由于镜体采用熔石英材料，线膨胀系数相对于铝合金小，径向变形小，所以镜室和镜体之间就会存在一个有效的安全空隙，镜体处于零应力自由变形状态，面型质量会保持与地面状态一致，不会影响成像质量。

本实施例公开的支撑装置主要包括上支座模块1、下支座模块1和中间支座3，其中，上支座模块1通过螺钉与中间支座3紧固连接，下支座模块2通过螺钉与中间支座3紧固连接。本实施例的结构采用三段分体式加工装配形式，采用螺钉作为紧固件，由于不适用胶接，所以装配变形很小。

优选的，本实施例的上支座模块1包括：

上支座101，上支座101靠近中间支座3一侧形成有上滤光片支座102；

通过螺钉装配固定于上支座101上端的遮光罩109；以及

上压圈组；

上压圈组包括由上至下依次布置的第一上压圈104和第二上压圈105；

第二上压圈105压持于上滤光片103的表面，第一上压圈104压持于第二上压圈105的表面；

上支座101通过螺钉与中间支座3装配固定；

第一上压圈104和第二上压圈105均与上支座101螺纹连接。

其中，上述的上支座101沿其高度方向间隔开设有两个上滤光片注胶孔106，且上支座101内壁开设有两条注胶槽108，且每条注胶槽108对应一个上滤光片注胶孔106；

上支座101的上部、并与第一上压圈104位置匹配处开设有上压圈注胶孔107。

该处详细限定了上支座模块1的结构，首先，在上支座101与第一上压圈104和第二上压圈105的位置加工内螺纹，通过螺纹装配第一上压圈104和第二上压圈105，并在上滤光片支座102处嵌入上滤光片103，并利用上述的第一上压圈104和第二上压圈105一起压持上滤光片103。而本实施例的注胶槽108根据两个上滤光片注胶孔106的开设位置形成为彼此间隔的两条，同时，在注胶槽108与上滤光片103之间预留微小的间隙，这样就可以充分注胶。而第一上压圈104侧面具有上压圈注胶孔107，利用该上压圈注胶孔107注胶能够进一步加强固定在上支座101上。

优选的，本实施例的下支座模块2包括：

下支座201，下支座201靠近中间支座3一侧形成有下滤光片支座202；以及

下压圈组；

下压圈组包括由下至上依次布置的第一下压圈204和第二下压圈205；

第二下压圈205压持于下滤光片203的表面，第一下压圈204压持于第二下压圈205的表面；

下支座201通过螺钉与中间支座3装配固定；

第一下压圈204和第二下压圈205均与下支座201螺纹连接。

其中，上述的下支座201沿其高度方向间隔开设有两个下滤光片注胶孔206，且下支座201内壁开设有两条注胶槽108，且每条注胶槽108对应一个下滤光片注胶孔206；

下支座201的下部、并与第一下压圈204位置匹配处开设有下压圈注胶孔207。

结合上支座模块1的结构特征，对应地限定了下支座模块2的结构，其基本与上支座模块1结构类似，因此，该处不再赘述。

优选的，该支撑装置还包括：

均布于装置侧面的多个柔性支腿4。

其中，上述的中间支座3沿其周向间隔开设有装配槽303，且沿中间支座3的周向加工有多个安装孔304；

中间支座3与上支座模块1和下支座模块2装配时，中间支座3的外周部分延伸至外部、并分别与上支座模块1和下支座模块2接触并紧固连接于安装孔304；

每个装配槽303处均安装有一个柔性支腿4。

本实施例的柔性支腿4包括：

与上支座模块1配合的上安装部401；以及

一端与上安装部401连接、另一端朝向下支座模块2延伸的支撑体402；

支撑体402下部具有镂空孔403；

支撑体402上具有应力槽404。

上安装部401通过销钉406与上支座模块1定位，并通过螺钉与上支座模块1装配固定。

支撑体402的下端延伸至下支座模块2的下端面，且支撑体402的下端向外延伸形成为安装端405。

为了能够有效地降低卫星顶板热变形对滤光镜的影响，传统的滤光镜警示无法进行柔性支座设计，而本实施例在装置周向间隔布置了三个柔性支腿4。同时，以销钉406作为定位件，螺钉作为紧固件，实现了柔性支腿4的定位和安装。

本实施例的柔性支腿4通过在支撑体402上开设的多条应力槽404，能够形成为柔性结构，有效消除火箭发射过程中的震动的影响。而开设的镂空孔403也能进一步地实现轻量化设计。

在上述技术方案中，本发明提供的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，具有以下有益效果：

本发明的支撑装置采用上支座模块1、下支座模块2和中间支座3的三段式结构，并在中间支座3上设计了互成2°夹角的上表面301和下表面302，使得镜座的加工难度大大降低，相应降低了加工成本，三段式结构也降低了装配难度。

本发明的支撑装置将具有双层滤光片的空间相机滤光器中双层滤光片的相对位置设计成具有2°的夹角，减少了光线进入镜片后进行的反射再反射现象，从而消除鬼影对光学系统的影响，提高了光学成像的质量。

本发明的中间支座3的上下表面存在2°夹角，将原本一体式加工时需要考虑的2°夹角问题转移到了单个中间支座3上，大大降低2°夹角问题的加工难度，优化因考虑加工2°夹角问题加工失败而导致一体式构件加工失败带来的时间、成本的问题。

本发明的支撑装置在压装问题的基础上，从侧面注胶加固滤光片可以更好地支撑滤光片，改善由于镜片支撑问题带来的对镜片表面面形精度的影响；因为压圈在做震动实验时容易松动，设计两个压圈可以保证其可靠性，三个柔性支腿4能够在火箭发射过程中消除震动所带来的影响。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，该支撑装置包括：

上支座模块(1)；

位于所述上支座模块(1)下方的下支座模块(2)；以及

集成于所述上支座模块(1)和所述下支座模块(2)之间的中间支座(3)；

所述上支座模块(1)内部形成有上滤光片支座(102)，且所述上支座模块(1)通过所述上滤光片支座(102)嵌装有上滤光片(103)；

所述下支座模块(2)内部形成有下滤光片支座(202)，且所述下支座模块(2)通过所述下滤光片支座(202)嵌装有下滤光片(203)；

所述中间支座(3)具有靠近所述上支座模块(1)一侧的上表面(301)，以及靠近所述下支座模块(2)一侧的下表面(302)；

所述下表面(302)为基准面，所述上表面(301)相对于所述下表面(302)倾斜布置，且所述上表面(301)与所述下表面(302)之间形成为2°夹角；

所述上滤光片(103)与所述上表面(301)平行，所述下滤光片(203)与所述下表面(302)平行，且所述上滤光片(103)与所述下滤光片(203)之间形成为2°夹角。

2.根据权利要求1所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述上支座模块(1)包括：

上支座(101)，所述上支座(101)靠近所述中间支座(3)一侧形成有所述上滤光片支座(102)；

通过螺钉装配固定于所述上支座(101)上端的遮光罩(109)；以及

上压圈组；

所述上压圈组包括由上至下依次布置的第一上压圈(104)和第二上压圈(105)；

所述第二上压圈(105)压持于所述上滤光片(103)的表面，所述第一上压圈(104)压持于所述第二上压圈(105)的表面；

所述上支座(101)通过螺钉与所述中间支座(3)装配固定；

所述第一上压圈(104)和所述第二上压圈(105)均与所述上支座(101)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述上支座(101)沿其高度方向间隔开设有两个上滤光片注胶孔(106)，且所述上支座(101)内壁开设有两条注胶槽(108)，且每条所述注胶槽(108)对应一个所述上滤光片注胶孔(106)；

所述上支座(101)的上部、并与所述第一上压圈(104)位置匹配处开设有上压圈注胶孔(107)。

4.根据权利要求1所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述下支座模块(2)包括：

下支座(201)，所述下支座(201)靠近所述中间支座(3)一侧形成有所述下滤光片支座(202)；以及

下压圈组；

所述下压圈组包括由下至上依次布置的第一下压圈(204)和第二下压圈(205)；

所述第二下压圈(205)压持于所述下滤光片(203)的表面，所述第一下压圈(204)压持于所述第二下压圈(205)的表面；

所述下支座(201)通过螺钉与所述中间支座(3)装配固定；

所述第一下压圈(204)和所述第二下压圈(205)均与所述下支座(201)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述下支座(201)沿其高度方向间隔开设有两个下滤光片注胶孔(206)，且所述下支座(201)内壁开设有两条注胶槽(108)，且每条所述注胶槽(108)对应一个所述下滤光片注胶孔(206)；

所述下支座(201)的下部、并与所述第一下压圈(204)位置匹配处开设有下压圈注胶孔(207)。

6.根据权利要求1所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，该支撑装置还包括：

均布于装置侧面的多个柔性支腿(4)。

7.根据权利要求6所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述中间支座(3)沿其周向间隔开设有装配槽(303)，且沿所述中间支座(3)的周向加工有多个安装孔(304)；

所述中间支座(3)与所述上支座模块(1)和下支座模块(2)装配时，所述中间支座(3)的外周部分延伸至外部、并分别与所述上支座模块(1)和所述下支座模块(2)接触并紧固连接于所述安装孔(304)；

每个所述装配槽(303)处均安装有一个所述柔性支腿(4)。

8.根据权利要求7所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述柔性支腿(4)包括：

与所述上支座模块(1)配合的上安装部(401)；以及

一端与所述上安装部(401)连接、另一端朝向所述下支座模块(2)延伸的支撑体(402)；

所述支撑体(402)下部具有镂空孔(403)；

所述支撑体(402)上具有应力槽(404)。

9.根据权利要求8所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述上安装部(401)通过销钉(406)与上支座模块(1)定位，并通过螺钉与所述上支座模块(1)装配固定。

10.根据权利要求8所述的一种空间太阳望远镜前置滤光镜支撑装置，其特征在于，所述支撑体(402)的下端延伸至所述下支座模块(2)的下端面，且所述支撑体(402)的下端向外延伸形成为安装端(405)。

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