[发明专利]一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构

说明书

本发明提供了一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构，以解决现有的低温红外冷光学系统在巨大温差下无法有效阻隔光机系统与外界热传导的技术问题。本发明提供的一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构，包括冷光学单元、隔热支撑单元以及外部热结构单元；隔热支撑单元包括多组由柔性滑块、柔性铰链、隔热衬套以及隔热垫组成的的隔热支撑机构；外部热结构单元上设置有热结构连接部；冷光学单元的冷光学外结构上开设有套孔，用于套装在相应的隔热衬套下部的隔热套筒上；柔性铰链的冷端、隔热衬套、套装在隔热套筒上的冷光学热结构、隔热垫以及柔性滑块的冷端由上至下依次固连；柔性铰链的热端、柔性滑块的热端、热结构连接部由上至下依次固连。

技术领域

本发明涉及红外冷光学隔热支撑结构，具体涉及一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构。

背景技术

目前，红外探测的需求日益增高，为了降低噪声，红外光学系统需要在低温环境下成像，红外冷光学技术随之快速发展。光机系统与外界环境之间的热传导是制约红外冷光学技术发展的关键因素之一。如何有效阻隔外部热量对光机系统的传导是保证光学元件温度稳定性的关键。

对于低温红外冷光学系统来说，内部光机系统结构复杂，为了保证低温红外冷光学系统的成像质量，对光机系统的整体温度稳定性和均匀性提出了严格的要求。通常光机系统的实际工作环境在100K，甚至更低，而测试、实验过程在室温环境下进行，温度变化超过180K。低温红外冷光学系统通常安装在真空舱体内部，通过在真空环境下制冷使光机系统达到所需的低温环境，而外部热量总会沿着低温光机系统与真空舱体的连接处传递到系统内部。

目前，国内外对低温红外冷光学系统主要采用隔热材料来实现对热量的阻隔。一类选用殷钢材料制作隔热支撑结构，其刚度好，导热系数低，然而殷钢的高密度特性带来的重量过大问题，在轻量化要求高的航天遥感系统中难以解决；另一类选用玻璃钢、聚酰亚胺等隔热材料制作隔热结构，其重量轻，导热系数低，但其脆性和低刚度性能无法满足支撑结构的力学性能。上述方案都无法有效阻隔光机系统与外界热传导的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的低温红外冷光学系统在巨大温差下无法有效阻隔光机系统与外界热传导的技术问题，而提供一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术解决方案是：

一种冷光学多柔性耦合轻量化隔热支撑结构，其特殊之处在于：包括冷光学单元、隔热支撑单元以及外部热结构单元；

所述冷光学单元包括低温光学元件以及设置在低温光学元件外部的冷光学外结构；

所述隔热支撑单元由多组隔热支撑机构组成，隔热支撑机构包括柔性滑块、柔性铰链、隔热衬套以及隔热垫；

所述隔热衬套包括隔热平台以及与隔热平台下端面固连的隔热套筒；

所述外部热结构单元包括热结构主体以及设置在热结构主体上并与多组隔热支撑机构对应的多个热结构连接部；

所述冷光学外结构与多组隔热支撑机构的连接处开设有多个套孔，用于套装在相应的隔热套筒上；

所述柔性铰链的冷端、隔热衬套、套装在隔热套筒上的冷光学外结构、隔热垫以及柔性滑块的冷端由上至下依次固连；

所述柔性铰链的热端、柔性滑块的热端、热结构连接部由上至下依次固连。

进一步地，所述柔性滑块包括第一柔性片、水平固连在第一柔性片两端的第一热端安装平台和第一冷端安装平台；

所述柔性铰链包括第二刚性体、水平固连在第二刚性体一端的第二冷端安装平台、竖直固连在第二刚性体另一端的第一刚性体、以及依次固连在第一刚性体下端的第二柔性片和第二热端安装平台；

所述第二冷端安装平台、隔热衬套、套装在隔热套筒上的冷光学外结构、隔热垫以及第一冷端安装平台由上至下依次固连；