一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構的製作方法

2023-05-04 03:18:41 2

專利名稱：一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，屬於空間光學遙感器技術領域。
背景技術：
隨著我國空間光學遙感器的解析度要求越來越高，光學系統的口徑也越來越大， 對光學系統支撐結構的穩定性提出了越來越高的要求，其中次鏡支撐結構中次鏡支撐杆的作用越來越重要。次鏡支撐杆的功能一方面是給次鏡組件提供高剛度支撐以滿足衛星發射要求，另一方面是給次鏡組件提供高穩定性以保證高成像質量。對於1米以上口徑的RC光學系統，如果次鏡支撐結構採用目前典型的單板支撐方式，如圖1所示，已經難於滿足遮攔小、剛度高、重量輕的要求，具體表現為在遮攔小重量輕的條件下，基頻無法滿足發射要求; 為了提高基頻，通常採用增加支撐杆垂直於光軸方向的截面積，能夠顯著提高支撐杆的軸向剛度，提高基頻，但是，支撐杆垂直於光軸方向截面積的增大，增加重量，增大光學系統遮攔的面積，造成光學系統MTF下降，導致成像質量惡化，無法滿足高成像質量的要求。因此， 次鏡支撐杆的遮攔小重量輕與剛度高是一對矛盾。這一矛盾在高解析度大口徑光學系統次鏡支撐結構的設計中尤為突出。

實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供了一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，解決了支撐杆遮攔小重量輕與剛度高這一對矛盾。本實用新型的技術解決方案是一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，包括主鏡、次鏡、主鏡框、次鏡框和次鏡支撐杆；次鏡框通過次鏡支撐杆與主鏡框連接在一起且次鏡框平行於主鏡框；主鏡固定安裝在主鏡框上，次鏡固定安裝在次鏡框上，主鏡平行於次鏡；每個次鏡支撐杆均包括兩個單板和若干加強筋，單板的兩端分別連接次鏡框和主鏡框，每個次鏡支撐杆的兩個單板之間有加強筋。所述主鏡框、次鏡框和次鏡支撐杆均為鈦合金或殷鋼材料。本實用新型與現有技術相比的有益效果是(1)本實用新型次鏡支撐結構由雙板加上中間若干加強筋組成，雙板結構相對於現有技術中的單板結構大大提高了結構剛度和熱穩定性，表現在基頻提高了 1倍以上(具體數據見表1)，光軸方向變形位移縮小至約為後者的10% (具體數據見表4)，具有更低的振動響應和更小的熱變形(具體數據見表6)。雙板相對單板在結構和熱方面的優點，在光學分析中得到了充分的印證(具體數據見表7)，能夠滿足高解析度大口徑空間光學遙感器中次鏡支撐所需的苛刻要求；(2)本實用新型從光、機、熱方面完整地進行了分析，為了保證次鏡支撐杆遮攔面積和重量不變，將現有技術中的單板結構一分為二拆成雙板，雙板的總板厚與現有技術中的單板厚度相近，為了保證雙板之間的連接強度，在它們之間設置了若干加強筋，在不增加光學系統遮攔和重量的情況下大大提高次鏡支撐的剛度和穩定性。本實用新型次鏡支撐結構採用鈦合金或者殷鋼材料製成，硬度大、強度高，隨溫度變形小，熱膨脹係數低，不易變形，能夠更好的保證光學系統性能。

圖1為典型單板次鏡支撐結構示意圖；圖2為典型單板次鏡支撐結構俯視圖；圖3為本實用新型次鏡支撐結構示意圖；圖4為本實用新型次鏡支撐結構俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行進一步的詳細描述。本實用新型提供了一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，如圖3和圖4所示，包括主鏡1、次鏡2、主鏡框3、次鏡框4和四個次鏡支撐杆5 ；次鏡框4通過次鏡支撐杆5與主鏡框3連接在一起且次鏡框4平行於主鏡框3 ；主鏡1固定安裝在主鏡框3上，次鏡2固定安裝在次鏡框4上，主鏡1平行於次鏡2 ；次鏡支撐杆5的數量可以根據實際情況調整，可以為三個、四個、五個等等。每個次鏡支撐杆5均包括兩個單板和若干加強筋，單板的兩端分別連接次鏡框4 和主鏡框3，每個次鏡支撐杆5的兩個單板之間有加強筋。所述主鏡框3、次鏡框4和次鏡支撐杆5均可採用鈦合金，一般最好採用鑄造方式進行生產加工；亦可採用殷鋼材料，由鍛造加切削加工完成。次鏡支撐杆5是主光學系統中最關鍵的結構，為了保證遮攔面積和重量不變，對比如圖1和圖2所示的現有單板次鏡支撐結構，將圖1中的單板次鏡支撐杆一分為二拆成雙板，雙板的板厚約為單板厚度的一半。圖2所示典型單板次鏡支撐杆板厚為a，遮攔面積為圖中陰影面積c所示，圖4中雙板次鏡支撐結構板厚為a』，其中a』 = a/2，遮攔面積為圖中陰影面積C』，通過計算得到c』= c，說明雙板次鏡支撐結構與單板次鏡支撐結構相比，在增加支撐板的情況下，遮攔面積不變，對光學系統成像沒有造成任何影像。本實用新型中每個次鏡支撐杆5的兩個單板不一定是平行關係，它們之間的夾角可依實際情況變化。為了表達簡便，下面將圖1中典型單板次鏡支撐結構表示為模型A ；將圖3中本實用新型次鏡支撐結構表示為模型B。表1為模型A與模型B不同的參數值，從表中可以看出，本實用新型結構(模型B) 與模型A相比，遮攔面積、遮攔比、模型質量等均未變化。表1模型A與模型B不同的參數值
權利要求1.一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，其特徵在於包括主鏡(1)、次鏡O)、主鏡框 (3)、次鏡框(4)和次鏡支撐杆(5)；次鏡框(4)通過四個次鏡支撐杆( 與主鏡框(3)連接在一起且次鏡框(4)平行於主鏡框(3)；主鏡(1)固定安裝在主鏡框C3)上，次鏡O)固定安裝在次鏡框(4)上，主鏡(1)平行於次鏡(2)；每個次鏡支撐杆( 均包括兩個單板和若干加強筋，單板的兩端分別連接次鏡框(4) 和主鏡框(3)，每個次鏡支撐杆(5)的兩個單板之間有加強筋。
2.根據權利要求1所述的一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，其特徵在於所述主鏡框(3)、次鏡框(4)和次鏡支撐杆( 均為鈦合金或殷鋼材料。
專利摘要一種空間光學遙感器的次鏡支撐結構，包括主鏡、次鏡、主鏡框、次鏡框和次鏡支撐杆；次鏡框通過次鏡支撐杆與主鏡框連接在一起且次鏡框平行於主鏡框；主鏡固定安裝在主鏡框上，次鏡固定安裝在次鏡框上，主鏡平行於次鏡；每個次鏡支撐杆均包括兩個單板和若干加強筋，單板的兩端分別連接次鏡框和主鏡框，每個次鏡支撐杆的兩個單板之間有加強筋。本實用新型解決了支撐杆遮攔小、重量輕與剛度高這一對矛盾，在相同遮攔比和重量條件下，本實用新型雙板結構相對典型的單板結構大大提高了結構剛度和熱穩定性，表現在基頻提高了1倍以上，光軸方向變形位移縮小至約為後者的10％，而且具有更低的振動響應和更小的熱變形。
文檔編號G02B7/00GK202041700SQ20112011760
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者林招榮, 謝冰 申請人:北京空間機電研究所