CN114815131B - 一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天光学遥感载荷领域，具体涉及一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构，包括：柔性支撑、反射镜镜体和基板；柔性支撑安装在反射镜镜体上，柔性支撑还通过螺钉与基板固定连接；柔性支撑包括上连接法兰、粘接柱体、中心立柱、转接立柱、下直梁和柔性环节；中心立柱上部与上连接法兰固连，下部与下直梁固连；转接立柱下部与下直梁外端固连，上部与粘接柱体固连；柔性环节设于转接立柱上；粘接柱体为圆环形结构，且粘接柱体内表面与转接立柱连接，本发明采用一体式结构形式，从原理上简化空间反射镜的支撑结构，提高结构的稳定性，也降低加工成本，缩短了生产周期。

Description

一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构

技术领域

本发明涉及航天光学遥感载荷领域，具体涉及一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构。

背景技术

空间相机反射镜在地面装配时，对外接口安装面不平度传递到反射镜上，影响反射镜面形精度；在地面检测时受重力影响，在轨处于微重力环境时结构发生回弹，影响反射镜的位置精度以及面形精度；在轨运行时，受空间热载荷的影响面形精度易发生波动；上述问题均会降低遥感器的成像质量，因此反射镜支撑结构设计时需要在保证刚度的同时，兼具抵抗装配误差、重力变形和温度波动的能力；

传统的反射镜支撑结构采用锥套+柔节的镶嵌式结构，锥套与镜体直接胶结，柔节与锥套螺纹连接，柔节提供对外接口。

该形式缺点是：结构复杂，增加了系统内的不稳定因素；生产周期长、成本偏高，装配流程需要锥套与柔节连接后，再与镜体粘接，工艺复杂；嵌套式结构重量大，且由于锥套尺寸的限制，柔节的柔性回转中心无法靠近反射镜镜体质心，为保证回转中心和镜体质心接近，需增加反射镜轴向尺寸。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的嵌套式结构不稳定因素多、结构复杂、加工成本高、生产周期长、反射镜轴向尺寸偏大、中小口径反射镜刻意拉长反射镜轴向尺寸的缺陷，从而提供一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构。

一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构，包括：柔性支撑(1)、反射镜镜体和基板；

所述柔性支撑安装在所述反射镜镜体上，所述柔性支撑还与所述基板固定连接；

所述柔性支撑包括上连接法兰、粘接柱体、中心立柱、转接立柱、下直梁和柔性环节；

所述中心立柱上部与所述上连接法兰固连，下部与所述下直梁固连；所述转接立柱下部与所述下直梁外端固连，上部与所述上粘接柱体固连；

所述柔性环节设于所述转接立柱上；

所述粘接柱体为圆环形结构，且所述粘接柱体内表面与所述转接立柱连接。

进一步，所述上连接法兰为圆环结构，所述上连接法兰内表面与上直梁固连，所述上连接法兰圆环表面设有螺纹孔，所述上连接法兰圆环表面还设有存胶槽，所述螺纹孔与所述存胶槽错位均布在上连接法兰上。

进一步，所述上连接法兰圆环下表面设有减重槽。

进一步，所述中心立柱为六边形柱体；所述下直梁为加强筋结构，所述加强筋结构共3处且均布在所述柔性支撑的底部；所述转接立柱为竖直筋结构，且所述竖直筋共3处且均布在所述中心立柱周围。

进一步，所述柔性环节包含L形柔性槽，所述的L形柔性槽和周围实体结构形成弹簧片结构。

进一步，所述下直梁上还设有结构倒角。

进一步，所述反射镜镜体外壁上有3处均布的镜体削边，且所述反射镜镜体背部按照120°均布三个锥形盲孔。

进一步，所述锥形盲孔直径是反射镜镜体直径的0.15-0.16倍；

所述反射镜镜体的直径与厚度比值为11:1。

进一步，所述安装基板上均布三个柔性支撑安装接口，所述安装基板外侧设有3处基板对外接口。

进一步，所述柔性支撑共计3个，3个所述柔性支撑均布120°安装于反射镜镜体上，所述粘接柱体通过配车外表面，与锥形盲孔的规格相匹配，且所述锥形盲孔与所述粘接柱体外表面通过环氧胶固定连接。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.简化结构,本发明采用一体式结构形式，从原理上简化空间反射镜的支撑结构，提高结构的稳定性。

2.装配简单，本发明省去了冗余的锥套+柔节结构形式，无需研磨、装配、打销钉等环节，降低加工成本，缩短了生产周期。

3.轴向尺寸短，本发明的柔性支撑可以进一步靠近反射镜镜体质心，缩短反射镜轴向尺寸，降低质量的同时缩短空间包络。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明柔性支撑与反射镜镜体、基板的装配关系示意图；

图2为本发明的柔性支撑结构示意图1；

图3为本发明的柔性支撑结构示意图2；

图4为本发明的反射镜镜体示意图；

图5为本发明的基板示意图；

附图标记说明：

1-柔性支撑； 101-上连接法兰； 102-上直梁；

103-螺纹孔； 104-存胶槽； 105-粘接柱体；

106-中心立柱； 107-减重槽； 108-下直梁；

109-结构倒角； 110-转接立柱； 111-柔性环节；

2-螺钉； 3-反射镜镜体； 301-锥形盲孔；

302-镜体削边； 4-基板； 401-柔性支撑安装接口；

402-基板对外接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1、图2和图3，一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构，包括：柔性支撑1、反射镜镜体3和基板4；

所述柔性支撑1安装在所述反射镜镜体3上，所述柔性支撑1还通过螺钉2与所述基板4固定连接；

所述柔性支撑1包括上连接法兰101、粘接柱体105、中心立柱106、转接立柱110、下直梁108和柔性环节111；

所述中心立柱106上部与所述上连接法兰101固连，下部与所述下直梁108固连；

所述转接立柱110下部与所述下直梁108外端固连，上部与所述粘接柱体105固连。

所述柔性环节111设于所述转接立柱110上；

所述粘接柱体105为圆环形结构，且所述粘接柱体105内表面与所述转接立柱110连接。

所述上连接法兰101为圆环结构，所述上连接法兰101内表面与起到支撑作用的上直梁102固连，所述上连接法兰101圆环表面设有提供对外接口螺纹孔103，所述上连接法兰101圆环表面还设有起存胶作用的存胶槽104，所述螺纹孔103与所述存胶槽104错位均布在上连接法兰101上，所述存胶槽104将柔性支撑1和基板4固定连接；

所述上连接法兰101圆环下表面设有减重槽107。

所述中心立柱106为六边形柱体；所述下直梁108为加强筋结构，所述加强筋结构共3处且均布在所述柔性支撑1的底部；所述转接立柱110为竖直筋结构，且所述竖直筋共3处且均布在所述中心立柱106周围。

所述柔性环节111包含L形柔性槽，每个L形柔性槽宽度为2mm，所述的L形柔性槽和周围实体结构形成弹簧片结构。

所述下直梁108上还设有结构倒角109，所述的结构倒角109确保柔性支撑1与反射镜镜体3存留间隙，不发生干涉，同时可起到减重作用。

请参阅图3，所述反射镜镜体3外壁上有3处均布的镜体削边302，且所述反射镜镜体3背部按照120°均布三个锥形盲孔301。

所述锥形盲孔301直径是反射镜镜体3直径的0.15-0.16倍；

所述反射镜镜体3的直径与厚度比值为11:1。

请参阅图4，所述安装基板4上均布三个柔性支撑安装接口401，所述安装基板4外侧设有3处基板对外接口402。

所述柔性支撑1共计3个，3个所述柔性支撑1均布120°安装于反射镜镜体3上，所述粘接柱体105通过配车外表面，与锥形盲孔(301)的规格相匹配，且所述锥形盲孔301与所述粘接柱体105外表面通过环氧胶固定连接。所述的配车操作通过夹持减重槽107实现对柔性支撑1的固定，通过车刀对粘接柱面105外表面进行车削加工。

所述的存胶槽104存留环氧胶，通过粘接力对柔性支撑1和基板4起到定位作用，保证在复杂力学条件下柔性支撑1和基板4不发生窜动。

工作原理即：柔性支撑1与反射镜镜体3通过粘接连接；柔性支撑1与基板4通过螺钉2固定连接，基板对外接口402为整个组件提供对外接口；

由基板4传递到反射镜镜体3的外力和位移需经过柔性支撑1，在柔性支持1中外力和位移传递路径为首先通过上连接法兰101传递到中心立柱106上，然后通过中心立柱106进一步传递给下直梁108，经过柔性环节111、转接立柱110、粘接柱体105最终传递到反射镜镜体3上，传递路径中的柔性环节111起到主要吸收变形的作用，其余的转接立柱110、下直梁108也均能起到辅助吸收变形的作用。

当镜体装配误差导致3个柔性支撑1的上连接法兰101不共面时，柔性支撑1通过自身柔性环节111的弹性变形减小对反射镜镜体3面形精度的影响；反射镜镜体1和基板4的线涨系数不同，当环境温度变化时基板4会拉扯反射镜镜体1产生形变，而柔性支撑1通过柔性环节111的弹性变形减小基板4对反射镜镜体3面形精度的影响；所述的3处柔性支撑1中的柔性环节111共同组成的几何中心与反射镜镜体3的质心基本同心，可通过柔性环节111弹性变形释放应力，降低重力对反射镜镜体3面形精度的影响。

通过柔性支撑1的作用，可满足中小口径空间反射镜地面装调和检测要求，并抵御空间微重力环境、空间热载荷和装配误差的影响。

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 (10)

1.一种适用于中小口径空间反射镜的柔性支撑结构，其特征在于，包括：柔性支撑(1)、反射镜镜体(3)和基板(4)；

所述柔性支撑(1)安装在所述反射镜镜体(3)上，所述柔性支撑(1)还与所述基板(4)固定连接；

所述柔性支撑(1)包括上连接法兰(101)、粘接柱体(105)、中心立柱(106)、转接立柱(110)、下直梁(108)和柔性环节(111)；

所述中心立柱(106)上部与所述上连接法兰(101)固连，下部与所述下直梁(108)固连；所述转接立柱(110)下部与所述下直梁(108)外端固连，上部与所述粘接柱体(105)固连；

所述柔性环节(111)设于所述转接立柱(110)上；

所述粘接柱体(105)为圆环形结构，且所述粘接柱体(105)内表面与所述转接立柱(110)连接。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述上连接法兰(101)为圆环结构，所述上连接法兰(101)内表面与上直梁(102)固连，所述上连接法兰(101)圆环表面设有螺纹孔(103)，所述上连接法兰(101)圆环表面还设有存胶槽(104)，所述螺纹孔(103)与所述存胶槽(104)错位均布在上连接法兰(101)上。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述上连接法兰(101)圆环下表面设有减重槽(107)。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述中心立柱(106)为六边形柱体；所述下直梁(108)为加强筋结构，所述加强筋结构共3处且均布在所述柔性支撑(1)的底部；所述转接立柱(110)为竖直筋结构，且所述竖直筋共3处且均布在所述中心立柱(106)周围。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述柔性环节(111)包含L形柔性槽，所述的L形柔性槽和周围实体结构形成弹簧片结构。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述下直梁(108)上还设有结构倒角(109)。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述反射镜镜体(3)外壁上有3处均布的镜体削边(302)，且所述反射镜镜体(3)背部按照120°均布三个锥形盲孔(301)。

8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述锥形盲孔(301)直径是反射镜镜体(3)直径的0.15-0.16倍；

所述反射镜镜体(3)的直径与厚度比值为11:1。

9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述基板(4)上均布三个柔性支撑安装接口(401)，所述基板(4)外侧设有3处基板对外接口(402)。

10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述柔性支撑(1)共计3个，3个所述柔性支撑(1)均布120°安装于反射镜镜体(3)上，所述粘接柱体(105)通过配车外表面，与锥形盲孔(301)的规格相匹配，且所述锥形盲孔(301)与所述粘接柱体(105)外表面通过环氧胶固定连接。

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