[发明专利]一种低温镜头压紧释放型消热应力支撑结构

说明书

本发明一种低温镜头压紧释放型消热应力支撑结构，包含承力结构、镜头安装法兰、轴向消应力压紧结构、压紧螺钉、径向定位柱、径向定位柱压盖。本发明的特点在于利用低温铝镜头常温装调、低温工作的特点，该结构能够在常温下采用大的预紧力实现对低温镜头的夹紧固定，满足低温镜头运输和发射时的动刚度要求；在低温工作时，利用镜头安装法兰和轴向消应力压紧结构低温收缩产生的变形差实现压紧力的释放，从而使低温铝镜头能够自由收缩，消除热应力。本发明采用常温下压紧、低温下释放的结构形式，在实现工作温度下消热应力的同时，能够兼顾支撑具有较大的动态刚度，能够应用于工作于深低温的低温镜头的消热应力支撑。

技术领域

本发明涉及一种低温镜头消热应力支撑结构形式，应用于光学遥感领域工作于深低温的低温铝镜头的支撑。

背景技术

在光学遥感领域，当镜头支撑结构材料与镜头材料热膨胀系数不匹配时，温度变化产生的热应力会造成镜头成像质量的劣化。为了解决这个问题，镜头支撑通常需要采用消热应力结构。通常采用的解决方案是镜头支撑采用柔性铰链结构形式，柔性铰链依靠柔性元素的变形来传输运动和力，其具体结构由中间弹性变形单元连接两个刚体而成，通过中间单元弹性变形实现两刚体相对运动。当反射镜或镜头支撑由于温度变化产生膨胀或收缩时，柔性铰链受力作用而变形，当柔性铰链的刚度合适时，其变形会吸收大部分的变形能量，从而消除热应力。光学精密工程期刊收录的论文《空间光学遥感器反射镜柔性支撑的设计》，描述了上述一种柔性铰链结构形式。这种柔性铰链在设计时需要找到合理的结构形式，即满足消热应力要求，同时又能够满足动刚度要求，并且在大温差时，需要大幅增加柔性铰链柔度，这导致很难兼顾结构的动刚度要求，无法满足运输工具及发射时的基频要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，利用低温铝镜头常温装调、低温工作的特点，设计一种消热应力支撑结构，能够在常温下采用较大的压紧力实现镜头夹紧固定，在低温工作时，利用热膨胀产生的变形差实现压紧力的释放，从而使低温铝镜头能够自由收缩，消除热应力，在实现低温镜头工作温度下消热应力的同时，又能兼顾非工作时的动刚度要求。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种低温镜头压紧释放型消热应力支撑结构，包括：轴向消应力压紧结构(1)、压紧螺钉(2)、镜头安装法兰(3)、径向定位柱压盖(4)、径向定位柱(5)、承力结构(6)；

轴向消应力压紧结构(1),为内侧有圆环形凸台的一段圆环，凸台位于圆环端面的一侧，在凸台侧面开有两组矩形通槽，每组矩形通槽包括一排多个矩形通槽，两组矩形通槽平行且交错排列；圆环上开有多个安装孔；

径向定位柱(5)，为圆柱形且在圆柱的侧面上切相同的槽；

承力结构(6)，为中空圆柱形结构，内壁有凸起，侧壁有多组安装径向定位柱(5)的通孔和径向定位柱压盖(4)的安装孔；

镜头安装法兰(3)的一侧开有多个缺口，多个缺口均匀分布，镜头安装法兰(3)有缺口的一侧伸入承力结构(6)内，并与承力结构(6)的凸起配合；

镜头安装法兰(3)的多个缺口和承力结构(6)侧壁的多组安装径向定位柱(5)的通孔和径向定位柱压盖(4)的安装孔相对；

轴向消应力压紧结构(1)的圆环通过压紧螺钉(2)固定在承力结构(6)的一个端面上，轴向消应力压紧结构(1)的凸台与镜头安装法兰(3)的一侧贴合，镜头安装法兰(3)的另一侧与承力结构(6)的凸起配合；

镜头安装法兰(3)的外径小于承力结构(6)的内径；

压紧螺钉(2)，将轴向消应力压紧结构(1)以一定的预紧力固定在承力结构(6)上；同时压紧螺钉(2)产生的压紧力将镜头安装法兰(3)压紧在承力结构(6)上；

镜头安装法兰(3)，为需要被支撑的镜筒外侧的圆环形法兰；