[發明專利]一種基于柔性對稱分布鋼圈的薄膜支撐機構

有效

• 申請號: 201610924591.0
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN106526773B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 王克逸;李飛;賀亮
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明公開了一種基于柔性對稱分布鋼圈的薄膜支撐機構，該支撐機構包括三個大柔性鋼圈和兩個小柔性鋼圈，可旋轉鋼圈聯結機構、光學薄膜器件以及光學薄膜器件與支撐機構的連接器件。三個大柔性鋼圈圍繞光學薄膜器件中心呈120°旋轉對稱分布，兩個小柔性鋼圈位于三個大柔性鋼圈的頂部和底部，用于固定三個大柔性鋼圈，不同的鋼圈之間用可旋轉的聯結機構連接，便于支撐機構的折疊與展開。該支撐機構具有自穩定特性，可依靠鋼圈的內應力保證支撐薄膜的穩定性；可通過調節鋼圈的尺寸改變支撐薄膜上的拉伸應力；三點支撐的結構保證薄膜的平面度；對稱性的分布，保證薄膜上應力的相對均勻性；采用可旋轉鋼圈聯結機構便于實現薄膜及其支撐機構的折疊與展開。

技術領域

本發明可用于空間衍射薄膜的支撐，適用于新型遙感衛星成像及太空探測等領域。

背景技術

由于薄膜器件具有質量輕、口徑大、成像分辨率高等優勢，目前薄膜衍射成像已成為未來對天、對地探測的重要研究方向。薄膜衍射器件在衛星中折疊后，其體積小，易于發射進入太空，在衛星到達預定軌道后，展開用于對地或對天探測，可大大減小衛星發射的成本。衍射成像要求薄膜器件在展開后的平面度比較高，展開后的變形要比較低，目前對于薄膜展開及支撐機構的研究比較少，已報道的薄膜展開及支撐機構的穩定性也有待進一步驗證。為此，本發明提出一種基于柔性對稱分布鋼圈的薄膜支撐系統機構，為薄膜衍射成像研究提供新的思路。

發明內容

本發明的目的在于：由于目前國內對衍射成像的高精度衍射薄膜支撐機構的研究近乎空白，而薄膜支撐技術是未來衍射成像技術中的關鍵技術之一，因此本發明旨在提出一種適用于高精度衍射薄膜成像的支撐機構，為未來衍射成像技術的發展提供一種新的思路。

本發明采用的技術方案為：一種基于柔性對稱分布鋼圈的薄膜支撐機構，該支撐機構包括三個大柔性鋼圈和兩個小柔性鋼圈、可旋轉鋼圈聯結機構、光學薄膜器件以及光學薄膜器件與支撐機構的連接器件；三個大柔性鋼圈圍繞光學薄膜器件中心呈120°旋轉對稱分布，兩個小柔性鋼圈位于三個大柔性鋼圈的頂部和底部，用于固定三個大柔性鋼圈。

更進一步的，所述支撐機構中的薄膜靠三個旋轉對稱的點與支撐機構連接，保證在空間無重力條件下薄膜呈平面狀態，減小波面誤差。

更進一步的，所述支撐機構在設計時，可通過調節鋼圈的尺寸改變支撐薄膜上的拉伸應力。

更進一步的，所述支撐機構具有自穩定特性，可依靠鋼圈結構的內應力保證支撐薄膜的穩定性。

更進一步的，所述支撐機構關于支撐薄膜中心呈120°旋轉對稱分布，通過支撐機構加載到薄膜上的力對稱分布，保證薄膜上應力及應變的對稱性及相對均勻性。

更進一步的，所述支撐機構中的柔性鋼圈之間用可旋轉聯結機構連接，便于實現支撐機構的折疊與展開。

本發明原理在于：

為獲得一種可靠穩定的薄膜支撐機構，本發明提出一種基于柔性對稱分布鋼圈的薄膜支撐機構。該支撐機構包括三個大柔性鋼圈和兩個小柔性鋼圈，可旋轉鋼圈聯結機構、光學薄膜器件以及光學薄膜器件與支撐機構的連接器件。三個大柔性鋼圈圍繞光學薄膜器件中心呈120°旋轉對稱分布，兩個小柔性鋼圈位于三個大柔性鋼圈的頂部和底部，用于固定三個大柔性鋼圈；不同的鋼圈之間用可旋轉的聯結機構連接，便于實現薄膜支撐機構的折疊與展開；根據三點成一面原理，所述支撐機構中的薄膜靠三個旋轉對稱的點與支撐機構連接，保證在空間無重力條件下薄膜呈平面狀態，減小波面誤差；在設計時，可通過調節鋼圈的尺寸改變支撐薄膜上的拉伸應力。由于該支撐機構自身關于光學薄膜器件中心呈三次軸對稱布局，通過支撐機構施加在光學薄膜器件上的力具有對稱分布特性，以更好的探究支撐機構施加應力對光學成像特性的影響，方便后期像差的校正。

本發明與現有技術相比的優點在于：