[发明专利]一种空间遥感器大口径反射镜球铰支撑结构

说明书

技术领域：

本发明属于空间遥感技术领域，涉及的一种空间遥感器大口径光学反射镜的支撑结构。

背景技术：

空间遥感器用于对地球和太空资源进行普查和详查，在对地观察、太空探测等领域的应用具有重要的科学和经济意义。空间遥感器中的光学元件特别是大口径反射镜是整个光学系统中最重要的部件，它的面形精度高低直接关系到整个遥感器成像质量的好坏。在光学界，通常把通光孔径大于600mm的称为大口径，由于镜面尺寸大、重量重常常引起镜面产生变形。面形精度的好坏与反射镜的支撑结构有很大的关系，好的支撑结构可以使反射镜的面形精度更好，稳定性更好。

本发明以前，同类结构一般都采用三点或者三点以上的柔头进行背部支撑，与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制开发的空间遥感器的光学反射镜支撑结构，如图1所示，包括背板1、第一螺钉2、柔头3、锥套4、第二螺钉5、反射镜6。柔头3通过第一螺钉2与背板1连接，柔头3的另一端通过第二连接螺钉5与锥套4连接，锥套4再与反射镜6用胶粘接。这种支撑方式通过在柔头3上加工一定数量和形式的槽，可以保证柔头有合适的柔性。该结构的优缺点是：当相机承受振动时，柔头可以吸收能量起到减振的作用，但是当遥感器所处的空间环境存在温度变化时，由于反射镜和支撑材料线膨胀系数的不一致性，即使柔头有一定的柔性，反射镜仍然会受到很大的应力作用，再就是这种结构的装配很困难，稍有偏差将会有很大的装配应力产生，这样会严重影响反射镜的面形，影响成像质量。

发明内容：

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种有效的支撑方式，保证遥感器的反射镜能承受一定量级的振动载荷，同时空间温度环境变化时，此种支撑方式不会因为温度变化而导致反射镜镜面面形产生变化，由于此结构中球铰的存在可以很好的消除装配应力，装配容易实现，从而保证遥感器的成像质量。

本发明要解决的技术问题是：提供一种空间遥感器大口径光学反射镜支撑结构。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括：反射镜7、背板8、反射镜支撑组件9、反射镜组件修磨垫10、支撑组件保护盖11、第一螺钉12、第二螺钉13、第三螺钉14、锥套15；其中，反射镜组件9的结构如图3、图4、图5所示，包括：沟槽16、连接法兰17、第四螺钉18、上轴承座19、球杆20、下轴承座21、第五螺钉22、第一圆柱销23、第二圆柱销24；球杆20靠近连接法兰17的一端是圆筒形结构，在球杆壁的周围开有四个沟槽16，四个沟槽在球杆上间隔90o分布，相对的沟槽切割方向相同，相邻的沟槽切割方向相反，沟槽可以增加柔性，起到减振作用，球杆20的另一端球头是球形空腔；在反射镜支撑组件9中连接法兰17通过第一螺钉12与背板8连接，同时连接法兰17通过第二螺钉13与锥套15连接，上轴承座19与锥套15的接触面C为间隙配合，锥套15与反射镜7胶粘，上轴承座19、球杆20的球头和下轴承座21通过第五螺钉22和第二圆柱销24按图3所示装配在一起，球杆20的杆端通过第四螺钉18、第一圆柱销23与连接法兰17连接在一起；支撑组件保护盖11通过第三螺钉14固定在背板8上，防止灰尘落入球杆20的空腔内。反射镜组件修磨垫10共有3个，成120o分布，在将反射镜组件整体装配到遥感相机框架内时，可以通过修磨其厚度和角度保证光学系统的设计指标要求，反射镜修磨垫10通过遥感器相机框架和背板8之间的连接螺钉压紧在遥感相机框架和背板8之间。

工作原理说明：当空间环境温度变化时，由于材料的线膨胀系数的不一致性，会产生支撑与反射镜的相对运动，如果支撑为刚性支撑，则这部分功的大部分将转变成镜体变形能，从而引起镜面的局部严重变形，导致成像质量恶化，在此支撑结构中采用了球铰，允许支撑与镜体之间有微量相对运动，可以将这部分变形能卸载，以保证好的镜面面形；球杆20上开有四个1mm宽的沟槽16，四个沟槽在球杆上间隔90度均布，相对的沟槽切割方向相同，相邻沟槽切割方向相反，它们可以起到很好的减振作用，同时可以消除部分装配应力，温度变化时，由于材料线膨胀系数不一致引起的应力也可以消除一部分。

本发明的积极效果：球铰的存在，可以避免装配应力的产生，使反射镜组件的装配更容易实现；在球杆20上开有四个沟槽16，可以吸收振动时的能量，起到很好的减振作用，使反射镜能承受更高量级、更恶劣的振动，同时可以消除部分装配应力以及温度变化时，由于材料线膨胀系数不一致引起的应力。两个特征的存在可以使反射镜组件经受更恶劣的环境并且更好的满足任务要求。

附图说明：

图1是已有技术大口径反射镜支撑结构的示意图；