[發(fā)明專利]一種微變形高諧振頻率的主次鏡支架

有效

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107144935B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉陽;林上民;王虎;陳蘇;薛要克;劉杰;劉美瑩;王峰;車云強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B7/18
• 分類號: G02B7/18;G02B7/183
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

本發(fā)明具體涉及一種微變形高諧振頻率的主次鏡支架，解決了現(xiàn)有的主次鏡支撐裝置結(jié)構(gòu)復雜、成本較高、諧振頻率較低的問題。包括主鏡支撐座、次鏡支撐座、三根支撐翼和三根加強筋；主鏡支撐座為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，次鏡支撐座為中空圓錐臺結(jié)構(gòu)；三根支撐翼的一端等間距固定設(shè)置在主鏡支撐座上；三根支撐翼的另一端等間距固定設(shè)置在次鏡支撐座上，且與次鏡支撐座的圓錐面相切，從次鏡支撐座的軸向看，三根支撐翼與次鏡支撐座的圓錐面相切的部分形成一個小三角，該小三角也是次鏡支撐座的邊緣；三根加強筋分別設(shè)置在相鄰支撐翼的中部。本發(fā)明具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以有效提高大跨度主次鏡支架的諧振頻率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天光學鏡片支撐裝置領(lǐng)域，具體涉及一種大跨度微變形高諧振頻率的主次鏡支架。

背景技術(shù)

目前，航天光學工程領(lǐng)域中，尤其是大口徑同軸光學系統(tǒng)中，主次鏡的光學間隔要求較大，光學間隔精確度要求較高，且要求較高的主次鏡同軸度和較小的遮攔比。為了保證系統(tǒng)具有較小的遮攔比，支撐結(jié)構(gòu)一般是由若干支撐筋對次鏡進行支撐固定，由于支撐筋剛性不足，造成主次鏡支架諧振頻率較低，外界的振動或者熱應變會造成次鏡與主鏡的光軸偏離，形成像差，影響整個系統(tǒng)的觀測指標。如果主次鏡支架設(shè)計余量不足，在力學環(huán)境振動考核試驗過程中甚至造成光學載荷失效報廢。

在常規(guī)支撐結(jié)構(gòu)中，次鏡組件通過鏡筒與主鏡連接，鏡筒熱脹冷縮，會造成主次鏡光學間隔的變化和系統(tǒng)光軸的偏移，造成光學載荷最佳像面的位置隨溫度變化，現(xiàn)有的裝置在載荷后端添加動態(tài)調(diào)焦機構(gòu)來解決上述問題，動態(tài)調(diào)焦機構(gòu)根據(jù)溫度參數(shù)的變化，進行最佳成像焦面調(diào)節(jié)，以保證最佳的光學指標，但是由于在軌空間環(huán)境的復雜性，動態(tài)調(diào)焦機構(gòu)失效的風險較高，并且調(diào)焦機構(gòu)也增加了載荷的質(zhì)量，使主次鏡支撐裝置結(jié)構(gòu)復雜、成本增加，不符合航天輕量化設(shè)計要求。同時，光學系統(tǒng)所有的支撐結(jié)構(gòu)件全部采用密度較大的微熱應變材料制成，造光學成載荷質(zhì)量過大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的主次鏡支撐裝置結(jié)構(gòu)復雜、成本較高、諧振頻率較低的問題，本發(fā)明提出了一種大跨度微應變高諧振頻率的主次鏡支架，該主次鏡支架在保證較小的熱應變的前提下，具有較高的諧振頻率和較小的重量，保證了光學系統(tǒng)指標的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種微變形高諧振頻率的主次鏡支架，包括同軸設(shè)置的主鏡支撐座和次鏡支撐座，還包括三根支撐翼和三根加強筋；主鏡支撐座為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，次鏡支撐座為中空圓錐臺結(jié)構(gòu)，次鏡支撐座的端面設(shè)置有安裝次鏡的通孔；三根支撐翼的一端等間距固定設(shè)置在主鏡支撐座上；三根支撐翼的另一端等間距固定設(shè)置在次鏡支撐座上，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學分析，當三根支撐翼與次鏡支撐座的圓錐面相切形成偏置式支撐時，次鏡支架具有較高的諧振頻率，從次鏡支撐座的軸向看，三根支撐翼與次鏡支撐座的圓錐面相切的部分形成一個小三角，該小三角也是次鏡支撐座的邊緣；三根加強筋分別設(shè)置在相鄰支撐翼的中部。

進一步地，次鏡支撐座上還設(shè)置有減重孔。減重孔不僅可以減輕支架的整體重量，并且增加了系統(tǒng)有效的通光面積,減小光學系統(tǒng)的遮攔比。

進一步地，主鏡支撐座、次鏡支撐座、支撐翼和加強筋均采用低熱膨脹系數(shù)的金屬材料或者碳纖維復合材料制成，將系統(tǒng)的最佳焦面的漂移位移量縮小在可接受范圍類，低熱膨脹系數(shù)的金屬材料制造成本相對較低,加工周期短，重量也相比較輕。

進一步地，主鏡支撐座、次鏡支撐座、支撐翼和加強筋為低熱膨脹系數(shù)的金屬材料時通過鑄造一體成型，保證了支架整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

進一步地，主鏡支撐座、次鏡支撐座、支撐翼和加強筋均采用鐵鎳合金制成，使支架具有較小的成本。

進一步地，為保證支架整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，三根加強筋設(shè)置在同一平面上，使支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好。

本發(fā)明的優(yōu)點為：

1.本發(fā)明通過2個大小三角使支架具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以有效提高大跨度主次鏡支架的諧振頻率。