[發(fā)明專利]一種二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011057515.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112197112B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝輝;胡慶龍;黃斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): F16M11/04
• 分類號(hào): F16M11/04;F16M11/10;F16M11/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳志海

本發(fā)明公開(kāi)一種二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，具有方位、俯仰兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過(guò)球坐標(biāo)系可指向空間內(nèi)任一方向。由碳纖維復(fù)合材料結(jié)合鈦合金鑲嵌件或其他金屬鑲嵌件組合構(gòu)成，其采用碳纖維材料作為轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的主材料，碳纖維密度1.8×103kg/m3，比剛度約為5.3，是鈦合金的2倍，保證較高的特征頻率和優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能。碳纖維線脹系數(shù)1.2×10^?6/℃，相比于鋁合金、鈦合金等材料，軸系在較大的溫度范圍內(nèi)均可保證正常的轉(zhuǎn)動(dòng)，提升了工作性能。并且，在關(guān)重件的內(nèi)部預(yù)埋有金屬鑲嵌件，一部分作為和其它機(jī)械件的連接接口，在需要機(jī)械連接的部位設(shè)有鈦合金或其他金屬鑲嵌件組件，另一部分作為轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)重件的加工、檢測(cè)及裝調(diào)的工藝基準(zhǔn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間光學(xué)載荷應(yīng)用的二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)。

背景技術(shù)

二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)是一種典型的具有兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的機(jī)械系統(tǒng)，其指向特性僅取決于兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，與空間坐標(biāo)系中的球坐標(biāo)系十分相似，因此廣泛應(yīng)用于激光通信、天基目標(biāo)(對(duì)日、對(duì)月等)跟蹤指向、對(duì)地大范圍掃描觀測(cè)等航天/航空技術(shù)領(lǐng)域。

目前國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)已進(jìn)行了深入的研究，研究?jī)?nèi)容主要包括材料、結(jié)構(gòu)形式、靜/動(dòng)力學(xué)特性、控制算法等。針對(duì)材料及力學(xué)特性這一方面，傳統(tǒng)的二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)都是采用金屬材料如鋁合金、鈦合金等制造轉(zhuǎn)臺(tái)中的各主支撐結(jié)構(gòu)，這種用料方案主要存在兩方面的問(wèn)題，一方面會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)重量較大。鋁合金的密度約為2.7×103kg/m3,鈦合金的密度約為4.4×103kg/m3,該方案影響整機(jī)質(zhì)量的同時(shí)，還會(huì)影響整機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能；另一方面線脹系數(shù)較大，鋁合金的線脹系數(shù)約為23.6×10-6/℃,鈦合金的線脹系數(shù)約為8.9×10-6/℃，當(dāng)空間溫度發(fā)生大幅度變化時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)的軸系有發(fā)生卡滯的風(fēng)險(xiǎn)，因此針對(duì)空間溫度環(huán)境的適應(yīng)能力較差。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，由碳纖維復(fù)合材料結(jié)合鈦合金鑲嵌件或其他金屬鑲嵌件組合構(gòu)成，能夠保證航天力學(xué)振動(dòng)的條件要求，并且：

(1)采用了碳纖維材料作為轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的主材料，碳纖維密度1.8×103kg/m3，比剛度約為5.3，是鈦合金的2倍，因此在設(shè)計(jì)階段即可保證二維轉(zhuǎn)臺(tái)較高的特征頻率和優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能。

(2)碳纖維線脹系數(shù)1.2×10^-6/℃，相比于鋁合金、鈦合金等材料，軸系在較大的溫度范圍內(nèi)均可保證正常的轉(zhuǎn)動(dòng)，提升了轉(zhuǎn)臺(tái)的工作性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種二維跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，包括底座、第一框架和第二框架，

所述第一框架沿豎直軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述底座上，所述第二框架沿水平軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述第一框架上，或者，所述第一框架沿水平軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述底座上，所述第二框架沿豎直軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述第一框架上，

所述底座、所述第一框架和所述第二框架均為碳纖維材質(zhì)，

所述底座、所述第一框架和所述第二框架上設(shè)置軸承處均預(yù)埋有金屬套筒，所述金屬套筒內(nèi)固定有軸承。

優(yōu)選的，上述第一框架為U型架，所述第二框架為內(nèi)框架，所述U型架沿豎直軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述底座上，所述內(nèi)框架沿水平軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置在所述U型架上，其中，

所述底座上開(kāi)設(shè)有第一通孔，所述第一通孔內(nèi)預(yù)埋有外層金屬套筒，所述外層金屬套筒內(nèi)固定有內(nèi)層金屬套筒，所述內(nèi)層金屬套筒內(nèi)通過(guò)第一軸承壓緊件固定有第一軸承，所述第一軸承內(nèi)設(shè)置有方位轉(zhuǎn)軸；

所述U型架包括水平架和設(shè)置在所述水平架的兩端的第一立架和第二立架，所述水平架的底部與所述方位轉(zhuǎn)軸的頂端固定連接，

所述第一立架和所述第二立架為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，