[發(fā)明專利]一種空間光學(xué)遙感器碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN109507780B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫寶龍;董吉洪;薛闖;張立浩;安明鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182;G02B7/18;G01C11/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發(fā)明公開了一種空間光學(xué)遙感器碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，為一種四層框三層桿的三角桁架結(jié)構(gòu)，包括次鏡支撐架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架桿、第一接頭組件、第二接頭組件、第三接頭組件、第四接頭組件，整體的桁架結(jié)構(gòu)全部采用碳纖維復(fù)合材料，并對桁架桿與框架連接處的接頭結(jié)構(gòu)進行專門的熱變形設(shè)計，接頭組件采用簡單的多邊形板和“V”形塊組合而成，與桁架桿和框架之間采用膠黏劑進行粘接，并且局部用鉚釘進行加固。本發(fā)明的空間光學(xué)遙感器碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)具有較佳的剛度、強度，質(zhì)量輕，熱尺寸穩(wěn)定性好，對空間熱載荷變化的抵抗能力強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間光學(xué)遙感器碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著空間遙感技術(shù)的快速發(fā)展，對空間遙感器的地面分辨率也提出了更高的要求，大口徑、長焦距的大尺寸空間光學(xué)遙感器越來越多地被人們所研究。桁架支撐結(jié)構(gòu)以其變構(gòu)件受彎曲載荷為拉壓載荷形式的設(shè)計原理，使得結(jié)構(gòu)具有比剛度高、重量輕、通用性好、空間利用率高以及輕量化程度高等優(yōu)點，對于高分辨率的大尺寸空間遙感器來說，主支撐結(jié)構(gòu)主要采用桁架式結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)較輕的質(zhì)量、較高的基頻和較高的尺寸穩(wěn)定性。

中國科學(xué)院長春光機所的李志來在激光與紅外期刊上發(fā)表的論文《長焦距空間相機主次鏡間桁架支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計》，該桁架支撐結(jié)構(gòu)包括：前框架、中框架、后框架、小框架、后托板、桁架桿及管接頭；小框架位于主支撐結(jié)構(gòu)的最前端，后托板位于主支撐結(jié)構(gòu)的最后端，中間從前到后一次是前框架、中框架及后框架，在每兩個框架之間為桁架桿，桁架桿的兩端與每個框架之間通過管接頭進行連接。該結(jié)構(gòu)利用三角形穩(wěn)定性原理，提出一種多層三角桁架復(fù)合支撐方式作為相機的主支撐結(jié)構(gòu)，前框架、后框架、中框架通過多組三角桁架連接在一起，小框架和后托板采用傳統(tǒng)三桿支撐。桁架桿的材料為碳纖維復(fù)合材料，管接頭采用鈦合金材料，管接頭和桁架桿之間采用膠接方式連接，并設(shè)置有定位銷。

但是，該桁架支撐結(jié)構(gòu)中采用的是碳纖維復(fù)合材料桁架桿和鈦合金管接頭，沒有對這種連接方式進行專門的熱變形設(shè)計，并且鈦合金材料的熱膨脹系數(shù)也較大。該桁架支撐結(jié)構(gòu)在溫差很大的空間環(huán)境中工作時，抵抗空間熱載荷變化對結(jié)構(gòu)影響的能力有限。對于次反射鏡相對于主反射鏡的傾角和剛體位移指標要求較高的空間光學(xué)遙感器來說，很難保證整體結(jié)構(gòu)的熱尺寸穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高熱穩(wěn)定性的空間光學(xué)遙感器桁架支撐結(jié)構(gòu)，提高空間遙感器支撐結(jié)構(gòu)的熱尺寸穩(wěn)定性，使得支撐結(jié)構(gòu)對空間熱載荷變化的抵抗能力增大，保證次反射鏡相對于主反射鏡的傾角和剛體位移指標，滿足空間遙感器的成像精度要求。

一種空間光學(xué)遙感器碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，為四層框三層桿的三角桁架結(jié)構(gòu)，包括次鏡支撐架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架桿、第一接頭組件、第二接頭組件、第三接頭組件、第四接頭組件；

所述框架均為正多邊形結(jié)構(gòu)，截面為工字型，且內(nèi)切圓中心線軸線重合，所述前框架位于整個桁架結(jié)構(gòu)的最前端，依次軸向分布，且每兩個相鄰所述框架通過多組所述桁架桿連接，每兩個相鄰所述桁架桿與所連接的框架組成相互連接的三角形；

所述桁架桿為方桿，截面為正方形，所述次鏡支撐架內(nèi)連接于所述前框架上，且中心面重合；

所述第一接頭組件用于連接所述前框架與所述桁架桿，所述第二接頭組件用于連接所述第一中框架與所述桁架桿，所述第三接頭組件用于連接所述第二中框架與所述桁架桿，所述第四接頭組件用于連接所述后框架與所述桁架桿；

所述次鏡支撐架、所述框架、所述桁架桿、所述接頭組件均為碳纖維復(fù)合材料，所述接頭組件中碳纖維的鋪層方向為沿著整個桁架支撐結(jié)構(gòu)的軸向。

優(yōu)選地，所述接頭組件采用多邊形板和“V”形塊組合而成。

優(yōu)選地，所述接頭組件、桁架桿及框架之間采用膠黏劑粘接，且局部用鉚釘加固。