一种用于空间大口径光学相机主次镜连接结构的制作方法

1.本实用新型涉及空间光学系统中主、次镜间的安装，具体涉及一种用于空间大口径光学相机主次镜连接结构。


背景技术：

2.目前国际上高分辨率空间相机广泛使用同轴三反光学系统作为长焦距相机的光学系统形式。同轴三反光学系统中次镜与主镜间相对位置的变动对相机的成像质量影响很大。对于高分辨率空间相机来说，次镜与主镜之间距离较远，因此次镜连接结构刚性较弱，而且次镜是非常敏感的光学元件，一旦次镜与主镜的相对位置发生变化就会导致成像质量下降。因此，合理地设计主次镜间的支撑结构，使其既能够满足光学设计的要求又能够适应空间相机严酷的力学环境是一个值得深入研究的问题。
3.空间光学系统中较常用的主、次镜间支撑结构有桁架式、薄壁连接筒式、连接筒与支撑杆组合式等。桁架式结构适合于长焦距光学系统，具有质量轻、比刚度高等优点，在国内外光学设备中应用广泛；薄壁连接筒式结构由于结构形状规则，大大简化了加工和安装调试过程，在小型光学设备中应用广泛；连接筒与支撑杆组合式结构不但结构稳定、动态刚度好，同时具有方便加工，装调过程简单等特点。在光学系统通光口径相同的条件下，在系统尺寸和整机质量方面，连接筒支撑杆组合结构相对其他两种结构稍有优势，因此也得到了广泛的应用。
4.现有次镜连接杆多为矩形结构，主要存在如下缺点：
5.1、由于次镜对沿光轴方向的位置精度要求很高，所以在沿光轴方向的次镜支撑杆要有足够的刚度，现有技术的次镜支撑连接杆刚度不够。
6.2、其在水平方向的强度不足，在卫星运输、发射过程中容易导致连接杆形变。
7.3、其动态基频特性差。
8.4、在窄边方向为薄壁结构，结构热稳定性差，空间热环境变化引起的热变形较大。
9.综上所述，目前需要一种具有足够的刚度和强度，结构动态特性好，满足最小基频要求，并且结构热稳定性好的次镜连接结构。


技术实现要素：

10.本实用新型所要解决的技术问题是目前空间光学系统中次镜支撑刚度和强度较弱，不能使次镜保持高稳定性，不能保证卫星在运输、发射等环节能够适应复杂的力学环境，不能保持连接杆稳定的形态，不能满足最小基频要求，不能适应空间热环境变化的问题。
11.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种用于空间大口径光学相机主次镜连接结构，包括由内至外同轴布置的次镜安装座和主镜身筒，所述次镜安装座和主镜身筒均为管状结构，所述次镜安装座的外壁与所述主镜身筒的内壁之间固定有若干个连接杆，各所述连接杆之间沿所述主镜身筒的圆周向端面呈辐射状均匀间隔布
置，且所述连接杆在所述主镜身筒轴向剖面上与光学系统的光轴呈一定角度布置，所述连接杆的纵断面形状为工字形，且所述纵断面与主镜身筒轴向平行。
12.在上述方案中，所述连接杆的纵断面具有一个方形部和分别一体成型于所述方形部四个顶点的突出部，所述突出部与方形部的相交面之间的夹角为110
°
～120
°
。
13.在上述方案中，所述连接杆与次镜安装座之间、以及所述连接杆与主镜身筒之间为固定刚性连接结构。
14.在上述方案中，所述连接杆的数量为三个。
15.在上述方案中，所述主镜身筒的材质为碳纤维复合材料。
16.在上述方案中，所述连接杆的材质为殷钢。
17.本实用新型，采用独特的次镜工字形连接设计，能够显著提升次镜连接杆刚度，保持次镜连接杆强度，保持稳定性，并且有很好的结构动态特性和热稳定性。
附图说明
18.图1为本实用新型沿主镜身筒的圆周向端面的剖面图；
19.图2为本实用新型中连接杆的纵断面的剖面图。
具体实施方式
20.下面结合说明书附图对本实用新型做出详细的说明。
21.本实用新型公开了一种用于空间大口径光学相机主次镜连接结构，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本实用新型，并且相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。
22.在实用新型中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
26.如图1和图2所示，本实用新型提供的一种用于空间大口径光学相机主次镜连接结构，包括由内至外同轴布置的次镜安装座1和主镜身筒2，次镜安装座1和主镜身筒2均为管状结构，次镜安装座1的外壁与主镜身筒2的内壁之间固定有若干个连接杆3，各连接杆3之间沿主镜身筒2的圆周向端面呈辐射状均匀间隔布置，连接杆3的数量优选为三个，且连接杆3沿主镜身筒2轴向剖面与光学系统的光轴呈一定角度布置，这样可以提高连接杆沿光轴方向的刚度。
27.进一步优选的，连接杆3的纵断面形状为工字形，且纵断面呈与主镜身筒2轴向平行。工字形的连接杆3的纵断面具有一个方形部5和分别一体成型于方形部5四个顶点的突出部4，突出部4与方形部5的相交面之间的夹角α为110
°
～120
°
。连接杆3与次镜安装座1之间，以及连接杆3与主镜身筒2之间为固定刚性连接结构，使次镜安装座与前镜身筒保持稳定结构。
28.主镜身筒2的材质为碳纤维复合材料，口径适用于600mm以上的相机，连接杆的材质为殷钢。
29.本实用新型独特的工字形连接结构具有如下优点：
30.1、提升次镜支撑连接杆沿光轴方向的刚度，使次镜位置保持高稳定性。
31.2、增强次镜连接杆的强度，保证卫星在运输、发射等环节能够适应复杂的力学环境，保持连接杆稳定的形态。
32.3、提升次镜连接杆的基频，满足最小基频要求。
33.4、提高次镜连接杆的结构热稳定性，适应空间热环境变化。
34.本实用新型，采用独特的次镜工字形连接设计，能够显著提升次镜连接杆刚度，保持次镜连接杆强度，保持稳定性，并且有很好的结构动态特性和热稳定性。
35.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。