[发明专利]一种二维跟踪转台

说明书

本发明公开一种二维跟踪转台，具有方位、俯仰两个方向的转动自由度，通过球坐标系可指向空间内任一方向。由碳纤维复合材料结合钛合金镶嵌件或其他金属镶嵌件组合构成，其采用碳纤维材料作为转台结构的主材料，碳纤维密度1.8×103kg/m3，比刚度约为5.3，是钛合金的2倍，保证较高的特征频率和优异的动力学性能。碳纤维线胀系数1.2×10^‑6/℃，相比于铝合金、钛合金等材料，轴系在较大的温度范围内均可保证正常的转动，提升了工作性能。并且，在关重件的内部预埋有金属镶嵌件，一部分作为和其它机械件的连接接口，在需要机械连接的部位设有钛合金或其他金属镶嵌件组件，另一部分作为转台关重件的加工、检测及装调的工艺基准。

技术领域

本发明涉及空间光学载荷应用的二维跟踪转台技术领域，尤其涉及一种二维跟踪转台。

背景技术

二维跟踪转台系统是一种典型的具有两个方向转动自由度的机械系统，其指向特性仅取决于两个方向的转动角度，与空间坐标系中的球坐标系十分相似，因此广泛应用于激光通信、天基目标(对日、对月等)跟踪指向、对地大范围扫描观测等航天/航空技术领域。

目前国内外的研究机构及学者二维跟踪转台机构已进行了深入的研究，研究内容主要包括材料、结构形式、静/动力学特性、控制算法等。针对材料及力学特性这一方面，传统的二维跟踪转台都是采用金属材料如铝合金、钛合金等制造转台中的各主支撑结构，这种用料方案主要存在两方面的问题，一方面会导致系统重量较大。铝合金的密度约为2.7×103kg/m3,钛合金的密度约为4.4×103kg/m3,该方案影响整机质量的同时，还会影响整机的动力学性能；另一方面线胀系数较大，铝合金的线胀系数约为23.6×10-6/℃,钛合金的线胀系数约为8.9×10-6/℃，当空间温度发生大幅度变化时，转台的轴系有发生卡滞的风险，因此针对空间温度环境的适应能力较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二维跟踪转台，由碳纤维复合材料结合钛合金镶嵌件或其他金属镶嵌件组合构成，能够保证航天力学振动的条件要求，并且：

(1)采用了碳纤维材料作为转台结构的主材料，碳纤维密度1.8×103kg/m3，比刚度约为5.3，是钛合金的2倍，因此在设计阶段即可保证二维转台较高的特征频率和优异的动力学性能。

(2)碳纤维线胀系数1.2×10^-6/℃，相比于铝合金、钛合金等材料，轴系在较大的温度范围内均可保证正常的转动，提升了转台的工作性能。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二维跟踪转台，包括底座、第一框架和第二框架，

所述第一框架沿竖直轴旋转设置在所述底座上，所述第二框架沿水平轴旋转设置在所述第一框架上，或者，所述第一框架沿水平轴旋转设置在所述底座上，所述第二框架沿竖直轴旋转设置在所述第一框架上，

所述底座、所述第一框架和所述第二框架均为碳纤维材质，

所述底座、所述第一框架和所述第二框架上设置轴承处均预埋有金属套筒，所述金属套筒内固定有轴承。

优选的，上述第一框架为U型架，所述第二框架为内框架，所述U型架沿竖直轴旋转设置在所述底座上，所述内框架沿水平轴旋转设置在所述U型架上，其中，

所述底座上开设有第一通孔，所述第一通孔内预埋有外层金属套筒，所述外层金属套筒内固定有内层金属套筒，所述内层金属套筒内通过第一轴承压紧件固定有第一轴承，所述第一轴承内设置有方位转轴；

所述U型架包括水平架和设置在所述水平架的两端的第一立架和第二立架，所述水平架的底部与所述方位转轴的顶端固定连接，

所述第一立架和所述第二立架为对称结构，