一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，包括支撐筒、前法蘭、后法蘭及對(duì)稱設(shè)置在支撐筒筒身兩側(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭，支撐筒為碳纖維復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭安裝在支撐筒的后半部，安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位設(shè)置有加厚層，支撐筒的筒身中間部位設(shè)置有環(huán)向加強(qiáng)筋，支撐筒的前端與加厚層之間設(shè)置有軸向加強(qiáng)筋。本實(shí)用新型能夠在較小重量的情況下能夠獲得較大的剛度和強(qiáng)度。
【專利說明】一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種高剛度、高強(qiáng)度的薄壁筒式主支撐結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)焦距高分辨率空間相機(jī)在工程應(yīng)用中多采用同軸三反式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其主次鏡之間的距離較大，位置誤差要求嚴(yán)格，需要高剛度及高強(qiáng)度同時(shí)質(zhì)量又較輕的連接結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)相機(jī)連接主次鏡的主支撐結(jié)構(gòu)多為殷鋼材料，質(zhì)量過大；碳纖維材料由于其密度小、剛度高、熱膨脹系數(shù)可設(shè)計(jì)性在相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于轉(zhuǎn)臺(tái)上的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有高比剛度及高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0005]一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，包括支撐筒、前法蘭和后法蘭，所述支撐筒為碳纖維復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于:
[0006]還包括對(duì)稱設(shè)置在支撐筒筒身兩側(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭，所述轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭安裝在支撐筒的后半部，安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位設(shè)置有加厚層，所述支撐筒的筒身中間部位設(shè)置有環(huán)向加強(qiáng)筋，所述支撐筒的前端與加厚層之間設(shè)置有軸向加強(qiáng)筋。
[0007]上述加厚層的外表面為以支撐筒中心軸為軸心的圓柱的圓柱面。
[0008]上述軸向加強(qiáng)筋有兩條，兩條加強(qiáng)筋之間的間隔約為一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的寬度，
[0009]所述主支撐結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在兩條軸向加強(qiáng)筋之間的兩條短的局部加強(qiáng)筋，所述局部加強(qiáng)筋的端部與環(huán)向加強(qiáng)筋固定連接。
[0010]上述軸向加強(qiáng)筋、環(huán)向加強(qiáng)筋及局部加強(qiáng)筋的剖面均呈丄形，丄形的一部由I部沿整個(gè)長(zhǎng)度方向劈開一定深度均分而成，所述I部的厚度為一部厚度的兩倍，所述軸向加強(qiáng)筋、環(huán)向加強(qiáng)筋及局部加強(qiáng)筋的材料也為碳纖維復(fù)合材料并與支撐筒一起固化成型。
[0011]上述支撐筒還包括設(shè)置在支撐筒內(nèi)沿軸向設(shè)置的多個(gè)擋光環(huán)，所述擋光環(huán)的材料也為碳纖維復(fù)合材料并與支撐筒一起固化成型。
[0012]上述支撐筒還包括翻邊結(jié)構(gòu)，所述翻邊結(jié)構(gòu)為設(shè)置在支撐筒兩端沿筒身徑向向外設(shè)置的翻邊，所述前法蘭和后法蘭的橫截面均呈L形結(jié)構(gòu)，所述支撐筒分別與前法蘭和后法蘭通過翻邊及L形結(jié)構(gòu)形成止口配合結(jié)構(gòu)。
[0013]上述支撐筒的前端面和后端面為噴砂處理面，所述前法蘭和后法蘭與支撐筒的配合面也為噴砂處理面，所述支撐筒分別與前法蘭和后法蘭進(jìn)行膠結(jié)，膠結(jié)后再使用螺釘進(jìn)行緊固。
[0014]上述支撐筒上安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位為噴砂處理面，所述轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭與支撐筒的接觸面為噴砂處理面，所述支撐筒與轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭進(jìn)行膠結(jié)，膠結(jié)后再使用螺釘進(jìn)行緊固。
[0015]上述法蘭還包括設(shè)置在螺釘與支撐筒之間的異形墊片，所述異形墊片與加厚層的配合面為圓柱面，與螺釘?shù)呐浜厦鏋槠矫妗?br> [0016]上述前法蘭、后法蘭及轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭為鈦合金法蘭。
[0017]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0018]1、本實(shí)用新型主支撐筒采用高模量碳纖維材料制成，轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭直接與筒身連接，為保證支撐結(jié)構(gòu)的高比剛度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，本實(shí)用新型在在支撐筒的特定位置設(shè)置軸向、環(huán)向加強(qiáng)筋及局部加強(qiáng)筋，并在受力較大的地方局部增厚，大大減輕了重量；通過對(duì)碳纖維筒結(jié)構(gòu)及鋪層順序的優(yōu)化，在較小重量的情況下能夠獲得較大的剛度和強(qiáng)度。
[0019]2、本實(shí)用新型支撐筒與法蘭之間通過膠結(jié)和螺接兩種連接方式，簡(jiǎn)單可靠，在主支撐結(jié)構(gòu)與其他部件連接處采用鈦合金法蘭，與其他部件裝配時(shí)，對(duì)鈦合金法蘭進(jìn)行精加工，提高了加工精度和裝配精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)與主鏡部件及次鏡部件的裝配關(guān)系圖；
[0021]圖2為相機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)裝配關(guān)系圖；
[0022]圖3為主支撐結(jié)構(gòu)的立體視圖；
[0023]圖4為主支撐結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0024]圖5為主支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0025]圖6-1為前法蘭的結(jié)構(gòu)圖、圖6-2為前法蘭的剖面圖；
[0026]圖7-1為后法蘭的結(jié)構(gòu)圖；圖7-2為后法蘭的剖面圖；
[0027]圖8為支撐筒的剖視圖；
[0028]圖9為支撐筒的局部視圖；
[0029]圖10-1、圖10-2為轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的不同視圖；
[0030]圖11為異形墊片；
[0031]其中附圖標(biāo)記為:1-空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)、2-次鏡部件、3-主鏡部件、4-轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)、11-前法蘭、12-支撐筒、13-后法蘭、14-轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭、15-異形墊片、16-環(huán)向加強(qiáng)筋、17-軸向加強(qiáng)筋、18-局部加強(qiáng)筋、19-擋光環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明。
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的空間相機(jī)薄壁筒式主支撐結(jié)構(gòu)1，一端連接次鏡部件2，一端連接主鏡部件3，可以滿足主鏡部件及次鏡部件的高精度對(duì)準(zhǔn)關(guān)系，同時(shí)又易于裝配且具有較輕的質(zhì)量。
[0034]如圖2所示本實(shí)用新型與次鏡部件和主鏡部件裝配后安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上。
[0035]如圖3-5所示，本實(shí)用新型空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，包括前法蘭11、支撐筒12、后法蘭13及兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14，其中支撐筒12由層壓板鋪設(shè)而成，層壓板由碳纖維復(fù)合材料單層板按一定鋪層數(shù)量、鋪層角度和鋪層順序鋪設(shè)而成，通過鋪層優(yōu)化，使得整體結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)不同的載荷設(shè)計(jì)不同的軸向剛度和環(huán)向剛度；同時(shí)通過鋪層優(yōu)化可以做到軸向O膨脹，保證主次鏡間隔。
[0036]為了最大程度地提高主支撐結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度；本實(shí)用新型對(duì)支撐筒12外圓柱面環(huán)向加強(qiáng)筋的軸向位置及轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭4的大小進(jìn)行綜合優(yōu)化，轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭安裝在筒身的后半部，安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位設(shè)置有加厚層，支撐筒的筒身中間部位設(shè)置有環(huán)向加強(qiáng)筋16，支撐筒12的前端與加厚層之間設(shè)置有軸向加強(qiáng)筋17。
[0037]由于整個(gè)相機(jī)的重量由兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭承擔(dān)，為增加連接可靠性，本實(shí)用新型加厚層的表面是以支撐筒中心軸為軸心的圓柱面。
[0038]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型支撐筒每側(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的加厚層與支撐筒的前端之間的的軸向加強(qiáng)筋有兩條，兩條加強(qiáng)筋之間的間隔約為一個(gè)安裝法蘭的寬度，在兩條軸向加強(qiáng)筋之間設(shè)置有兩條短的軸向局部加強(qiáng)筋18，局部加強(qiáng)筋的一端與環(huán)向加強(qiáng)筋固定連接，增強(qiáng)局部剛度，減小應(yīng)力集中，提高整體結(jié)構(gòu)剛度。
[0039]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的支撐筒2外圓柱面的環(huán)向加強(qiáng)筋和軸向加強(qiáng)筋剖面均為“I”形，是由一定厚度的加強(qiáng)筋在厚度方向均分成兩部分后再與支撐筒外壁連接，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是連接強(qiáng)度高，且支撐筒受力均勻。
[0040]進(jìn)一步的本實(shí)用新型的支撐筒2的內(nèi)圓面沿軸向設(shè)計(jì)有薄壁擋光環(huán)19，在消雜光的同時(shí)可以起到環(huán)向加強(qiáng)筋的作用，提高了結(jié)構(gòu)剛度。
[0041]本實(shí)用新型的支撐筒、所有加強(qiáng)筋、擋光環(huán)及加厚層一起整體固化成型，結(jié)構(gòu)一致性更好，整體剛度更好。
[0042]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的支撐筒12在整體熱壓固化成型后與前法蘭11、后法蘭13及轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14通過膠結(jié)及螺接裝配在一起，保證了連接強(qiáng)度及連接均勻性；膠結(jié)前對(duì)前法蘭11及后法蘭13與支撐筒12的粘接面進(jìn)行噴砂處理，提高粘接強(qiáng)度。
[0043]如圖6、圖7所示，為了進(jìn)一步增大粘結(jié)面積，本實(shí)用新型前法蘭11及后法蘭13剖面為L(zhǎng)形，與復(fù)合材料支撐筒12裝配時(shí)，與支撐筒12的前后端面及翻邊圓柱面粘接在一起。
[0044]為了提高連接可靠性，本實(shí)用新型轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14與支撐筒12通過環(huán)氧樹脂膠及22個(gè)連接螺釘連接，在連接前，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14與支撐筒12加厚層圓柱面的粘接面進(jìn)行噴砂處理，提高粘接強(qiáng)度。為進(jìn)一步保證螺釘連接的可靠性；轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14與支撐筒12連接螺釘與支撐筒12之間設(shè)置一個(gè)異形墊片15，異形墊片15 —側(cè)為與支撐筒12內(nèi)壁相同的圓柱面，另一側(cè)為平面，提高了螺釘連接的可靠性。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14和異形墊片15由鈦合金材料制成。
[0045]在上述前法蘭11及后法蘭13、轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14與復(fù)合材料支撐筒12全部連接完成后，對(duì)前法蘭11、后法蘭13的端面及與次鏡部件和主鏡部件配合的圓柱面進(jìn)行精加工，獲得高配合精度，保證主次鏡之間的高精度對(duì)準(zhǔn)關(guān)系；在相機(jī)安裝時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14與轉(zhuǎn)臺(tái)通過8個(gè)M8螺釘連接，為降低轉(zhuǎn)臺(tái)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相機(jī)的不平衡力矩，兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14上的各8個(gè)M8螺釘定位圓的圓心連線通過相機(jī)重心；在相機(jī)整體裝配完成后，測(cè)量出相機(jī)的重心位置，配打連接螺釘孔；通過對(duì)上述轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭14的端面的精加工，保證相機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)的裝配精度。
【權(quán)利要求】
1.一種空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，包括支撐筒、前法蘭和后法蘭，所述支撐筒為碳纖維復(fù)合材料層壓板結(jié)構(gòu)，其特征在于: 還包括對(duì)稱設(shè)置在支撐筒筒身兩側(cè)的轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭，所述轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭安裝在支撐筒的后半部，安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位設(shè)置有加厚層，所述支撐筒的筒身中間部位設(shè)置有環(huán)向加強(qiáng)筋，所述支撐筒的前端與加厚層之間設(shè)置有軸向加強(qiáng)筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加厚層的外表面為以支撐筒中心軸為軸心的圓柱的圓柱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述軸向加強(qiáng)筋有兩條，兩條加強(qiáng)筋之間的間隔約為一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的寬度， 所述主支撐結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在兩條軸向加強(qiáng)筋之間的兩條短的局部加強(qiáng)筋，所述局部加強(qiáng)筋的端部與環(huán)向加強(qiáng)筋固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述軸向加強(qiáng)筋、環(huán)向加強(qiáng)筋及局部加強(qiáng)筋的剖面均呈丄形，丄形的一部由I部沿整個(gè)長(zhǎng)度方向劈開一定深度均分而成，所述I部的厚度為一部厚度的兩倍，所述軸向加強(qiáng)筋、環(huán)向加強(qiáng)筋及局部加強(qiáng)筋的材料也為碳纖維復(fù)合材料并與支撐筒一起固化成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐筒還包括設(shè)置在支撐筒內(nèi)沿軸向設(shè)置的多個(gè)擋光環(huán)，所述擋光環(huán)的材料也為碳纖維復(fù)合材料并與支撐筒一起固化成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐筒還包括翻邊結(jié)構(gòu)，所述翻邊結(jié)構(gòu)為設(shè)置在支撐筒兩端沿筒身徑向向外設(shè)置的翻邊，所述前法蘭和后法蘭的橫截面均呈L形結(jié)構(gòu)，所述支撐筒分別與前法蘭和后法蘭通過翻邊及L形結(jié)構(gòu)形成止口配合結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐筒的前端面和后端面為噴砂處理面，所述前法蘭和后法蘭與支撐筒的配合面也為噴砂處理面，所述支撐筒分別與前法蘭和后法蘭進(jìn)行膠結(jié)，膠結(jié)后再使用螺釘進(jìn)行緊固。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐筒上安裝轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭的部位為噴砂處理面，所述轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭與支撐筒的接觸面為噴砂處理面，所述支撐筒與轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭進(jìn)行膠結(jié)，膠結(jié)后再使用螺釘進(jìn)行緊固。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述法蘭還包括設(shè)置在螺釘與支撐筒之間的異形墊片，所述異形墊片與加厚層的配合面為圓柱面，與螺釘?shù)呐浜厦鏋槠矫妗?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間相機(jī)主支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前法蘭、后法蘭及轉(zhuǎn)臺(tái)法蘭為鈦合金法蘭。
【文檔編號(hào)】G02B7/02GK204203611SQ201420546876
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】任國(guó)瑞, 王煒, 解永杰, 鳳良杰, 成鵬飛, 柴文義, 李創(chuàng), 樊學(xué)武 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所