專利名稱：一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)空間光學(xué)遙感器的分辨率要求越來(lái)越高，光學(xué)系統(tǒng)的口徑也越來(lái)越大， 對(duì)光學(xué)系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求，其中次鏡支撐結(jié)構(gòu)中次鏡支撐桿的作用越來(lái)越重要。次鏡支撐桿的功能一方面是給次鏡組件提供高剛度支撐以滿足衛(wèi)星發(fā)射要求，另一方面是給次鏡組件提供高穩(wěn)定性以保證高成像質(zhì)量。對(duì)于1米以上口徑的RC光學(xué)系統(tǒng)，如果次鏡支撐結(jié)構(gòu)采用目前典型的單板支撐方式，如圖1所示，已經(jīng)難于滿足遮攔小、剛度高、重量輕的要求，具體表現(xiàn)為在遮攔小重量輕的條件下，基頻無(wú)法滿足發(fā)射要求; 為了提高基頻，通常采用增加支撐桿垂直于光軸方向的截面積，能夠顯著提高支撐桿的軸向剛度，提高基頻，但是，支撐桿垂直于光軸方向截面積的增大，增加重量，增大光學(xué)系統(tǒng)遮攔的面積，造成光學(xué)系統(tǒng)MTF下降，導(dǎo)致成像質(zhì)量惡化，無(wú)法滿足高成像質(zhì)量的要求。因此， 次鏡支撐桿的遮攔小重量輕與剛度高是一對(duì)矛盾。這一矛盾在高分辨率大口徑光學(xué)系統(tǒng)次鏡支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中尤為突出。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，解決了支撐桿遮攔小重量輕與剛度高這一對(duì)矛盾。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，包括主鏡、次鏡、主鏡框、次鏡框和次鏡支撐桿；次鏡框通過(guò)次鏡支撐桿與主鏡框連接在一起且次鏡框平行于主鏡框；主鏡固定安裝在主鏡框上，次鏡固定安裝在次鏡框上，主鏡平行于次鏡；每個(gè)次鏡支撐桿均包括兩個(gè)單板和若干加強(qiáng)筋，單板的兩端分別連接次鏡框和主鏡框，每個(gè)次鏡支撐桿的兩個(gè)單板之間有加強(qiáng)筋。所述主鏡框、次鏡框和次鏡支撐桿均為鈦合金或殷鋼材料。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1)本實(shí)用新型次鏡支撐結(jié)構(gòu)由雙板加上中間若干加強(qiáng)筋組成，雙板結(jié)構(gòu)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的單板結(jié)構(gòu)大大提高了結(jié)構(gòu)剛度和熱穩(wěn)定性，表現(xiàn)在基頻提高了 1倍以上(具體數(shù)據(jù)見表1)，光軸方向變形位移縮小至約為后者的10% (具體數(shù)據(jù)見表4)，具有更低的振動(dòng)響應(yīng)和更小的熱變形(具體數(shù)據(jù)見表6)。雙板相對(duì)單板在結(jié)構(gòu)和熱方面的優(yōu)點(diǎn)，在光學(xué)分析中得到了充分的印證(具體數(shù)據(jù)見表7)，能夠滿足高分辨率大口徑空間光學(xué)遙感器中次鏡支撐所需的苛刻要求；(2)本實(shí)用新型從光、機(jī)、熱方面完整地進(jìn)行了分析，為了保證次鏡支撐桿遮攔面積和重量不變，將現(xiàn)有技術(shù)中的單板結(jié)構(gòu)一分為二拆成雙板，雙板的總板厚與現(xiàn)有技術(shù)中的單板厚度相近，為了保證雙板之間的連接強(qiáng)度，在它們之間設(shè)置了若干加強(qiáng)筋，在不增加光學(xué)系統(tǒng)遮攔和重量的情況下大大提高次鏡支撐的剛度和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型次鏡支撐結(jié)構(gòu)采用鈦合金或者殷鋼材料制成，硬度大、強(qiáng)度高，隨溫度變形小，熱膨脹系數(shù)低，不易變形，能夠更好的保證光學(xué)系統(tǒng)性能。

圖1為典型單板次鏡支撐結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為典型單板次鏡支撐結(jié)構(gòu)俯視圖；圖3為本實(shí)用新型次鏡支撐結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型次鏡支撐結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本實(shí)用新型提供了一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，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(gè)次鏡支撐桿5 ；次鏡框4通過(guò)次鏡支撐桿5與主鏡框3連接在一起且次鏡框4平行于主鏡框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平行于次鏡2 ；次鏡支撐桿5的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，可以為三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)等等。每個(gè)次鏡支撐桿5均包括兩個(gè)單板和若干加強(qiáng)筋，單板的兩端分別連接次鏡框4 和主鏡框3，每個(gè)次鏡支撐桿5的兩個(gè)單板之間有加強(qiáng)筋。所述主鏡框3、次鏡框4和次鏡支撐桿5均可采用鈦合金，一般最好采用鑄造方式進(jìn)行生產(chǎn)加工；亦可采用殷鋼材料，由鍛造加切削加工完成。次鏡支撐桿5是主光學(xué)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，為了保證遮攔面積和重量不變，對(duì)比如圖1和圖2所示的現(xiàn)有單板次鏡支撐結(jié)構(gòu)，將圖1中的單板次鏡支撐桿一分為二拆成雙板，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桿板厚為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(jié)構(gòu)板厚為a’，其中a’ = a/2，遮攔面積為圖中陰影面積C’，通過(guò)計(jì)算得到c’= c，說(shuō)明雙板次鏡支撐結(jié)構(gòu)與單板次鏡支撐結(jié)構(gòu)相比，在增加支撐板的情況下，遮攔面積不變，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像沒有造成任何影像。本實(shí)用新型中每個(gè)次鏡支撐桿5的兩個(gè)單板不一定是平行關(guān)系，它們之間的夾角可依實(shí)際情況變化。為了表達(dá)簡(jiǎn)便，下面將圖1中典型單板次鏡支撐結(jié)構(gòu)表示為模型A ；將圖3中本實(shí)用新型次鏡支撐結(jié)構(gòu)表示為模型B。表1為模型A與模型B不同的參數(shù)值，從表中可以看出，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)(模型B) 與模型A相比，遮攔面積、遮攔比、模型質(zhì)量等均未變化。表1模型A與模型B不同的參數(shù)值
權(quán)利要求1.一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于包括主鏡(1)、次鏡O)、主鏡框 (3)、次鏡框(4)和次鏡支撐桿(5)；次鏡框(4)通過(guò)四個(gè)次鏡支撐桿( 與主鏡框(3)連接在一起且次鏡框(4)平行于主鏡框(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)平行于次鏡(2)；每個(gè)次鏡支撐桿( 均包括兩個(gè)單板和若干加強(qiáng)筋，單板的兩端分別連接次鏡框(4) 和主鏡框(3)，每個(gè)次鏡支撐桿(5)的兩個(gè)單板之間有加強(qiáng)筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述主鏡框(3)、次鏡框(4)和次鏡支撐桿( 均為鈦合金或殷鋼材料。
專利摘要一種空間光學(xué)遙感器的次鏡支撐結(jié)構(gòu)，包括主鏡、次鏡、主鏡框、次鏡框和次鏡支撐桿；次鏡框通過(guò)次鏡支撐桿與主鏡框連接在一起且次鏡框平行于主鏡框；主鏡固定安裝在主鏡框上，次鏡固定安裝在次鏡框上，主鏡平行于次鏡；每個(gè)次鏡支撐桿均包括兩個(gè)單板和若干加強(qiáng)筋，單板的兩端分別連接次鏡框和主鏡框，每個(gè)次鏡支撐桿的兩個(gè)單板之間有加強(qiáng)筋。本實(shí)用新型解決了支撐桿遮攔小、重量輕與剛度高這一對(duì)矛盾，在相同遮攔比和重量條件下，本實(shí)用新型雙板結(jié)構(gòu)相對(duì)典型的單板結(jié)構(gòu)大大提高了結(jié)構(gòu)剛度和熱穩(wěn)定性，表現(xiàn)在基頻提高了1倍以上，光軸方向變形位移縮小至約為后者的10％，而且具有更低的振動(dòng)響應(yīng)和更小的熱變形。
文檔編號(hào)G02B7/00GK202041700SQ20112011760
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者林招榮, 謝冰 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所