[發明專利]一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構

有效

• 申請號: 202011378779.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112394597B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 蔡偉軍;范斌;高衛軍;丁世濤;李富強;范俊杰;胡睿;張鳳芹;羅廷云;丁鍇鋮
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G03B17/12
• 分類號: G03B17/12;G03B17/17;G03B17/55;G02B7/183
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種全碳纖維高穩定性的空間相機光機結構，其特征在于包括：鏡頭主框架(1)、一三鏡支撐背板(2)、四鏡框(3)、光闌(4)以及焦平面框(5)；

鏡頭主框架(1)，為筒式框架，側面設有入光口，一三鏡支撐背板(2)安裝在鏡頭主框架(1)底部，四鏡框(3)安裝在鏡頭主框架(1)的頂部，光闌(4)安裝于鏡頭主框架(1)內，朝向入光口；

焦平面框(5)安裝在一三鏡支撐背板(2)；

鏡頭主框架(1)，作為空間相機的主承力結構；一三鏡支撐背板(2)用于安裝相機的兩個反射鏡組件及焦平面框；

四鏡框(3)，用于安裝相機四鏡；

光闌(4)表面噴涂消雜光黑漆，抑制進入空間相機的雜光；

焦平面框(5)，用于為相機探測器組件、焦面電路組件以及熱控組件提供固定安裝接口；

鏡頭主框架(1)、一三鏡支撐背板(2)、四鏡框(3)、光闌(4)選用樹脂基碳纖維復合材料；根據光學鏡頭軸向長度尺寸穩定性公差要求及光學鏡頭結構控溫水平進行纖維鋪層設計，確保最終結構件線膨脹系數滿足如下公式要求：

式中：

ρ_鏡頭結構-樹脂基碳纖維復合材料熱膨脹系數；

L_鏡頭-光學鏡頭軸向長度尺寸；

ΔL_鏡頭-光學鏡頭軸向長度尺寸穩定性允許變化量；

Δt-光學鏡頭工作期間溫度變化范圍。

2.根據權利要求1所述的一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構，其特征在于，鏡頭主框架(1)、一三鏡支撐背板(2)、四鏡框(3)、光闌(4)通過螺接或者鉚接的形式組裝為一個整體成為相機鏡頭光學組件的主承力結構，用于為各反射鏡組件提供穩定的結構支撐，并提供相機與衛星之間的安裝接口，確保在實驗室光學裝調及在軌成像狀態具有良好的結構穩定性；

一三鏡支撐背板(2)為一鏡(21)、三鏡(22)以及焦平面框(5)提供支撐；一鏡和三鏡的支撐結構通過法蘭盤(23)固定在一三鏡支撐背板(2)上，二者之間設計有厚度可調整的調整墊片(24)，可以在反射鏡裝調過程中通過修配調整墊片(24)的厚度實現調整反射鏡的軸向位置和角度；四鏡(31)以相同的固定方式通過三點安裝在四鏡框(3)上，二鏡(12)通過二鏡框(11)安裝于鏡頭 主框架(1)上。

3.根據權利要求1所述的一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構，其特征在于，鏡頭主框架(1)、一三鏡支撐背板(2)、四鏡框(3)、光闌(4)采用碳纖維纏繞一體成型方式，根據結構件力學特性需求選取具有較高彈性模量的M55纖維牌號。

4.根據權利要求1所述的一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構，其特征在于，光闌(4)的首要作用是抑制相機系統雜光，其表面噴涂消雜光黑漆；通過光闌(4)確保沒有視場外的非成像光可以到達鏡頭的成像光出光口，起到很好的消雜光作用；另外，本設計將光闌(4)的結構增加了加強筋，將光闌(4)厚度增加到3mm，并四周通過鉚釘與鏡頭 主框架(1)可靠連接，這樣其在鏡頭 主框架(1)中間起到對鏡頭 主框架(1)結構的加強作用，顯著提高鏡頭主框架(1)的結構剛度。

5.根據權利要求1所述的一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構，其特征在于，鏡頭主框架(1)與一三鏡支撐背板(2)、四鏡框(3)、之間螺紋連接以及具有配合精度要求的一三鏡支撐背板(2)與法蘭盤(23)機械接口通過在碳纖維復合材料中預埋鈦合金、鋁合金或者各型號鋼制預埋件實現，通過對預埋件結構進行翻邊設計，并在金屬結構件與復合材料結構之間進行膠接處理，確保兩者之間可靠連接，不松動。

6.據權利要求1所述的一種全碳纖維高穩定性空間相機光機結構，其特征在于，焦平面框(5)選用陶瓷基碳纖維復合材料；采用碳纖維三維編織成預置體然后通過反應燒結成型。