CN113703127A

CN113703127A - 一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构

Info

Publication number: CN113703127A
Application number: CN202111044499.2A
Authority: CN
Inventors: 姜萍; 王克军; 周平伟; 王晓宇
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2041-09-07
Also published as: CN113703127B

Abstract

本发明提供了一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，包括镜体、第一锥套、第二锥套、第三锥套、第一柔节、第二柔节和第三柔节；第一柔节、第二柔节和第三柔节的长度不全相等；第一锥套、第二锥套和第三锥套的长度不全相等；使固定在所述第一支撑孔内的第一柔节、固定在第二支撑孔内的第二柔节和固定在第三支撑孔内的第三柔节的零力矩点均与镜体的中性面的轴向位置重合。能够提高非圆周对称的反射镜在重力载荷下的面形精度，使反射镜保持好的综合面形精度。

Description

一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜的不等长度柔性支撑结构。

背景技术

空间光学相机用于对地观测、太空探测等领域，具有非常重要的意义。空间反射镜作为光学相机的重要部件，其面形精度直接影响相机的成像性能。空间反射镜从地面状态进入在轨工作状态会经历动力学状态恶劣的发射阶段、地面重力卸载以及空间热环境等复杂工况。为了保证反射镜的面形精度，对反射镜的支撑结构提出了较高的要求。

现有技术中，基于背部三点支撑的反射镜通常采用完全相同的三个柔性支撑，可使每个支撑受力相同，能够有效地降低重力载荷对反射镜面形精度的影响。然而，对于镜子结构分布非圆周对称的方形镜体而言，采用完全相同的三个支撑结构，对重力面形精度可能产生较大的负面影响。

发明内容

本发明为了解决非圆周对称的结构分布方形镜体采用三点支撑时反射镜重力面形精度低的缺陷，提出了一种方形大口径反射镜的支撑方法，使反射镜保持好的综合面形精度。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，包括：镜体、第一锥套、第二锥套、第三锥套、第一柔节、第二柔节和第三柔节；

镜体背板为方形轴对称结构；

第一柔节通过第一锥套和连接件固定在镜体的第一支撑孔内；

第二柔节通过第二锥套和连接件固定在镜体的第二支撑孔内；

第三柔节通过第三锥套和连接件固定在镜体的第三支撑孔内；

第一支撑孔、第二支撑孔和第三支撑孔均布于同一分度圆，

第一支撑孔、第二支撑孔和第三支撑孔的深度不全相等；

第一柔节、第二柔节和所三柔节的长度不全相等；

第一锥套、第二锥套和第三锥套的长度不全相等；

使固定在第一支撑孔内的第一柔节、固定在第二支撑孔内的第二柔节和固定在第三支撑孔内的第三柔节的零力矩点均与镜体的中性面的轴向位置重合。

优选地，第一支撑孔位于镜体的中轴线上。

优选地，第二支撑孔与第三支撑孔的深度相同，与第一支撑孔的深度不同；

第二柔节与第三柔节的长度相同，与第一柔节的长度不同；

第二锥套与第三锥套的长度相同，与第一锥套的长度不同。

优选地，镜体为非圆周对称的凹面反射镜或非圆周对称的凸面反射镜。

优选地，凹面反射镜为自由曲面凹面反射镜或球面凹面反射镜；凸面反射镜为自由曲面凸面反射镜或球面凸面反射镜。

优选地，柔节为缩颈柔节。

本发明能够取得以下技术效果：

1、本发明提供一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，能够提高反射镜在重力载荷下的面形精度，使反射镜保持好的综合面形精度。

2、本发明提供一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构适用自由曲面反射镜或球面反射镜。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构的反射镜受力示意图；

图2是本发明一个实施例的柔节的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的方形大口径反射镜的结构示意图。

附图标记：

镜体1、

第一支撑孔11、第一柔节12、第一锥套13、

第二支撑孔21、第二柔节22、第二锥套23、

第三支撑孔31、第三柔节32、第三锥套33。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构。下面将对本发明提供的一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，通过具体实施例来进行详细说明。

本发明提供的一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，如图3所示，包括镜体1、第一锥套13、第二锥套23、第三锥套33、第一柔节12、第二柔节22和第三柔节32。其中，镜体背板1为方形轴对称结构；第一柔节12通过第一锥套13和连接件固定在镜体1的第一支撑孔内11；

第二柔节22通过所述第二锥套23和连接件固定在镜体1的第二支撑孔内21；

第三柔节32通过第三锥套33和连接件固定在镜体1的第三支撑孔内31；

第一支撑孔11、第二支撑孔21和第三支撑孔31均布于镜体1上的同一分度圆上。

由于方形大口径反射镜的结构分布为非圆周对称的方形镜体，若采用完全相同的三个柔性支撑结构会影响方形大口径反射镜的重力面形精度，因此本发明创造性的提出了不等长的支撑结构。

即第一支撑孔、第二支撑孔和第三支撑孔的深度不全相等，第一柔节、第二柔节和第三柔节的长度不全相等，第一锥套、第二锥套和第三锥套的长度不全相等，使利用螺钉固定在第一支撑孔内的第一柔节、固定在第二支撑孔内的第二柔节和固定在第三支撑孔内的第三柔节的零力矩点均与方形大口径反射镜的中性面的轴向位置重合。降低重力对支撑组件面形精度的影响，提高方形大口径反射镜在重力载荷下的面形精度。

在本发明的一个优选实施例中，为了降低加工难度，优先考虑利用方形大口径反射镜的对称性，将第一支撑孔设置在方形大口径反射镜的中轴线上，因此第二支撑孔的位置与第三支撑孔的位置相对于方形大口径反射镜的中轴线对称。

进一步的，在利用软件对锥套和柔节的结构进行设计时，使第二柔节与第三柔节的长度相同，与第一柔节的长度不同；使第二锥套与第三锥套的长度相同，与第一锥套的长度不同。因支撑孔的深度与柔节的深度相适配，因此，设计使第二支撑孔与第三支撑孔的深度相同，与第一支撑孔的深度不同。

在本发明的一个优选实施例中，使用缩颈柔节，利用设计软件柔节的结构进行设计，使三个柔节的零力矩点P的位置在各自的支撑孔内均与方形大口径反射镜的中性面的轴向位置重合，由此降低重力对反射镜面形精度的影响。

具体的，如图1所示的受力示意图，M为1.2×1.3m的方形大口径反射镜的中性面，ε1为第一支撑点处中性面与镜体背板的轴向距离，ε2＝ε3分别为第一支撑点和第二支撑点处中性面与镜体背板的轴向距离，△ε为第一支撑点与第二支撑点、第三支撑点处中性面之间的距离。

通过改变ε1、和ε2＝ε3的数值，结合方形大口径反射镜的口径，曲率半径，分度圆的直径以及设计指标的要求使△ε≠0。

因此，本发明的支撑结构适用于镜面为球面或者自由曲面的凹面反射镜或凸面反射镜，可应用于不同口径、不同曲率半径的方形反射镜的支撑。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，包括镜体、第一锥套、第二锥套、第三锥套、第一柔节、第二柔节和第三柔节；

所述镜体为方形轴对称结构；

所述第一柔节通过所述第一锥套和连接件固定在所述镜体的第一支撑孔内；

所述第二柔节通过所述第二锥套和连接件固定在所述镜体的第二支撑孔内；

所述第三柔节通过所述第三锥套和连接件固定在所述镜体的第三支撑孔内；

所述第一支撑孔、所述第二支撑孔和所述第三支撑孔均布于同一分度圆；

其特征在于，

所述第一支撑孔、所述第二支撑孔和所述第三支撑孔的深度不全相等；

所述第一柔节、所述第二柔节和所述第三柔节的长度不全相等；

所述第一锥套、所述第二锥套和所述第三锥套的长度不全相等；

使固定在所述第一支撑孔内的所述第一柔节、固定在所述第二支撑孔内的所述第二柔节和固定在所述第三支撑孔内的所述第三柔节的零力矩点均与镜体的中性面的轴向位置重合。

2.根据权利要求1所述的基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述第一支撑孔位于所述镜体的中轴线上。

3.根据权利要求2所述的基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，其特征在于，

所述第二支撑孔与所述第三支撑孔的深度相同，与所述第一支撑孔的深度不同；

所述第二柔节与所述第三柔节的长度相同，与所述第一柔节的长度不同；

所述第二锥套与所述第三锥套的长度相同，与所述第一锥套的长度不同。

4.根据权利要求1所述的基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述镜体为非圆周对称的凹面反射镜或非圆周对称的凸面反射镜。

5.根据权利要求4所述的基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述凹面反射镜为自由曲面凹面反射镜或球面凹面反射镜；所述凸面反射镜为自由曲面凸面反射镜或球面凸面反射镜。

6.根据权利要求1所述的基于背部三点支撑的方形大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔节为缩颈柔节。