大尺寸高比刚度桁架式离轴三反光学系统主支撑结构

摘要

本发明涉及一种大尺寸高比刚度桁架式离轴三反光学系统主支撑结构，主要包括前板、第一A型桁架、第二A型桁架、第三A型桁架、第四A型桁架、第五A型桁架、第六A型桁架、第七A型桁架、后板。其技术要点是：七组A型桁架通过螺纹连接的方式与前板、后板组合在一起；A型桁架包括A型接头、桁架杆、I型接头，桁架杆与接头通过胶接的方式结合在一起，胶接的形式为套接，接头在外，桁架杆在内；A型接头固定在前板上，I型接头固定在后板上。本发明结构紧凑，各结构件易于成型，主支撑结构易于装配，比刚度高，能够满足大尺寸离轴三反光学系统的使用要求。本发明可用于大型空间遥感器、天基望远镜等领域。

说明书

技术领域

本发明属于空间光学遥感领域，涉及一种大尺寸高比刚度桁架式离轴三反 光学系统主支撑结构。

背景技术

离轴三反光学系统因具有无中心遮拦、传递函数高、结构紧凑、易同时实 现大视场与高分辨率等优点，在空间光学遥感领域获得了广泛的应用。目前， 离轴三反光学系统主支撑结构通常采用整体铸造的薄壁筒结构，如图1所示， 其材料一般为铸钛合金、殷钢、硼铝合金等材料。当遥感器尺寸较大时，整体 铸造的薄壁筒结构无法满足使用要求。这种结构有以下几个缺点：

1)比刚度低。铸钛合金等材料密度较大，弹性模量较低，导致薄壁筒结构 件比刚度较低，重量和刚度很难同时满足设计要求。

2)成型难度大。采用整体铸造的薄壁筒支撑结构，一般通过模具铸造成型， 离轴三反空间遥感器结构复杂，如采用薄壁筒结构，模具的设计、加工存在较 大难度，且薄壁结构件易出现成形不良、翘曲变形、冷隔、裂纹等铸造缺陷， 成品率低。并且受目前国内铸造能力的限制，难以实现大尺寸薄壁筒结构的整 体铸造，因此薄壁筒式的支撑结构也就无法满足大尺寸光学系统的使用要求。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种大尺寸高比刚度桁架式离 轴三反光学系统主支撑结构。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种大尺寸高比刚度桁架式离轴三反光学系统主支撑结构，包括：

前板、第一A型桁架、第二A型桁架、第三A型桁架、第四A型桁架、第五A 型桁架、第六A型桁架、第七A型桁架、以及后板；

所述第一至第七A型桁架分别通过螺纹连接的方式与前板、后板组合在一 起；其中，第一A型桁架与第七A型桁架对称分布于主支撑结构左右两侧；第二 A型桁架与第六A型桁架对称分布于主支撑结构左右两侧；第三A型桁架与第五A 型桁架对称分布于主支撑结构左右两侧；第四A型桁架分布于主支撑结构上部；

所述前板包括：折叠镜安装空间、次镜安装空间、一侧的折叠镜安装凸台、 次镜安装凸台，以及另一侧的多个A型接头安装凸台；折叠镜安装凸台设置在 折叠镜安装空间外围；次镜安装凸台设置在次镜安装空间外围；

所述后板包括：焦面组件安装空间、三镜安装空间、主镜安装空间；一侧 的I型接头安装凸台、以及另外一侧的焦面组件安装凸台、三镜安装凸台、主镜 安装凸台；

主镜组件固定在后板的主镜安装凸台上，次镜组件固定在前板的次镜安装 凸台上，三镜组件固定在后板的三镜安装凸台上，折叠镜组件固定在前板的折 叠镜安装凸台上，CCD焦面组件固定在后板的焦面组件安装凸台上。

在上述技术方案中，所述第一至第七A型桁架分别包括：A型接头、桁架 杆、I型接头；

所述桁架杆两端通过胶接的方式分别与A型接头和I型接头结合在一起， 胶接的形式为套接，接头在外，桁架杆在内；A型接头通过螺钉和销钉固定在 前板上，I型接头通过螺钉和销钉固定在后板上。

在上述技术方案中，所述A型接头包括：并列的两个桁架杆套筒，其上设有 多个注胶孔；两个桁架杆套筒的连接板上设有螺钉安装孔和销钉孔。

在上述技术方案中，所述I型接头包括：桁架杆套筒；其上设有多个注胶孔； 桁架杆套筒底部设有多个螺钉安装孔和销钉孔。

在上述技术方案中，所述桁架杆的材料为碳纤维复合材料。

在上述技术方案中，所有光学元件及CCD焦面组件均采用嵌入式安装。

在上述技术方案中，前板材料为ZTC4；A型接头材料为TC4；桁架杆材料为 M55J；I型接头材料为TC4；后板材料为ZTC4。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的大尺寸高比刚度桁架式离轴三反光学系统主支撑结构，采用桁架 式结构代替传统的薄壁筒结构，解决了大尺寸离轴三反光学系统的支撑问题。 与薄壁筒结构相比，本发明具有结构紧凑、易于装配、比刚度高、尺寸稳定性 好等优点，不仅能够满足离轴三反大尺寸光学系统的使用要求，还节省了光学 镜头的重量，节约了发射成本。

本发明可用于大型空间光学遥感器、天基望远镜等领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为薄壁筒式主支撑结构示意图。

图2为桁架式主支撑结构示意图。

图3为前板示意图，从左至右依次为主视、侧视和后视图。

图4为第一A型桁架示意图。

图5为A型接头示意图。

图6为I型接头示意图。

图7为桁架杆与接头胶接示意图。

图8为后板示意图，从左至右依次为主视、侧视和后视图。

图9为光学元件及焦面组件安装于桁架式主支撑结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以详细说明。

本发明最佳实施例如图2～图9所示，主要包括前板1、第一A型桁架2、 第二A型桁架3、第三A型桁架4、第四A型桁架5、第五A型桁架6、第六A 型桁架7、第七A型桁架8、后板9。七组A型桁架通过螺纹连接的方式与前板 1、后板3组合在一起，其中第一A型桁架2与第七A型桁架8对称分布于主 支撑结构左右两侧，第二A型桁架3与第六A型桁架7对称分布于主支撑结构 左右两侧，第三A型桁架4与第五A型桁架6对称分布于主支撑结构左右两侧， 第四A型桁架5分布于主支撑结构上部。

所述的前板1结构形式主要包括折叠镜安装凸台101、次镜安装凸台102， 折叠镜组件安装空间103、次镜组件安装空间104、A型接头安装凸台105。

所述的第一A型桁架2由A型接头10、桁架杆11、I型接头12组成。桁 架杆与接头通过胶接的方式结合在一起，胶接的形式为套接，接头在外，桁架 杆在内。A型接头10通过螺钉和销钉固定在前板1上，I型接头12通过螺钉和 销钉固定在后板9上。其余A型桁架的组成、结合方式、固定方式与第一A型 桁架2一致。

所述的A型接头10结构形式主要包括桁架杆套筒1001、注胶孔1002、螺 钉安装孔1003、销钉孔1004。其余A型桁架中的A型接头的结构形式与A型 接头10一致。

所述的I型接头12结构形式主要包括桁架杆套筒1201、注胶孔1202、螺钉 安装孔1203、销钉孔1204。其余A型桁架中的I型接头的结构形式与I型接头 12一致。

所述的后板9结构形式主要包括I型接头安装凸台901、焦面组件安装空间 902、三镜安装空间903、主镜安装空间904、焦面组件安装凸台905、三镜安装 凸台906、主镜安装凸台907。

前板1采用铸钛合金(ZTC4)制成，A型接头采用钛合金(TC4)制成，桁架杆 采用高模量、低线胀的碳纤维复合材料(M55J)制成，I型接头采用(TC4)制成，后 板9采用铸钛合金(ZTC4)制成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由 此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。