專利名稱：一種同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)中，由于主反射鏡口徑大、焦距長，對主次鏡間的位置公差要求也非常高，因此要求主次鏡間的支撐結(jié)構(gòu)剛度高、質(zhì)量輕、定位精度高、可靠性高、易加工、熱脹系數(shù)小等特性?，F(xiàn)有的筒式結(jié)構(gòu)重量大、剛度低、很難加工，桁架式支撐結(jié)構(gòu)可以克服以上缺點(diǎn)，滿足光學(xué)系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)要求從而保障光學(xué)系統(tǒng)的性能。但是一般的桁架式支撐結(jié)構(gòu)采用鈦合金或銦鋼材料、重量較大、剛度強(qiáng)度較差、定位精度差、加工困難，因此需要提供一種重量輕、剛度和強(qiáng)度高、易加工、輕型的新型的環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是中國科學(xué)院長春光機(jī)所張雷副研究員于2010年在中國科學(xué)院長春光機(jī)所出版的“光學(xué)精密工程”期刊上提出的輕型空間遙感器支撐桁架結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示。該結(jié)構(gòu)包括第一桁架桿1、第二桁架桿2、第三桁架桿3、第一桁架桿基板4、第二桁架桿基板5、第三桁架桿基板6、第四桁架桿7、第五桁架桿8、第六桁架桿 9、上支撐環(huán)10、次鏡支架11、第一預(yù)埋件12、第二預(yù)埋件13和第三預(yù)埋件14。其中，次鏡支架11通過鑲嵌在上支撐環(huán)10上的呈120°等角度分布的第一預(yù)埋件 12、第二預(yù)埋件13和第三預(yù)埋件14與上支撐環(huán)10連接；第一桁架桿1和第二桁架桿2的上端位于第二預(yù)埋塊13的下方，并與上支撐環(huán)10用膠粘接，第三桁架桿3和第四桁架桿7 上端位于第一預(yù)埋塊12的下方，并與上支撐環(huán)10用膠粘接，第五桁架桿8和第六桁架桿9 的上端位于第三預(yù)埋塊14的下方，并與上支撐環(huán)10用膠粘接；第一桁架桿1和第六桁架桿 9的下端分別與第一桁架桿基板4膠接，第二桁架桿2和第三桁架桿3的下端分別與第二桁架桿基板5膠接，第四桁架桿7和第五桁架桿8的下端分別與第三桁架桿基板10膠接。該桁架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是該桁架結(jié)構(gòu)為開環(huán)設(shè)計，剛度強(qiáng)度較差；沒有涉及支撐桿聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，定位精度差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提高桁架的剛度強(qiáng)度、減輕重量、提高定位精度，特設(shè)計一種高剛度、高強(qiáng)度的環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖3、圖4和圖5所示，包括上碳纖維支撐環(huán)15、第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16、第一碳纖維支撐桿17、第二碳纖維支撐桿18、第三碳纖維支撐桿 19、第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20、下碳纖維支撐環(huán)21、第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22、第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23、第四碳纖維支撐桿M、第五碳纖維支撐桿25、第六碳纖維支撐桿26、 第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27、第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀、第一預(yù)埋件四、第二預(yù)埋件30、 第三預(yù)埋件31、第四預(yù)埋件32、第五預(yù)埋件33和第六預(yù)埋件34。
本發(fā)明中環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)的上、下兩端分別采用上碳纖維支撐環(huán)15 和下碳纖維支撐環(huán)21，在上部的上碳纖維支撐環(huán)15上鑲嵌著呈120°等角度分布的第一預(yù)埋件四、第二預(yù)埋件30和第三預(yù)埋件31，并與上碳纖維支撐環(huán)15用膠粘接，在下部的下碳纖維支撐環(huán)21上鑲嵌著呈120°等角度分布的第四預(yù)埋件32、第五預(yù)埋件33和第六預(yù)埋件；34，并與下碳纖維支撐環(huán)21用膠粘接；上碳纖維支撐環(huán)15與下碳纖維支撐環(huán)21規(guī)格相同且同軸裝配，從上向下俯視，上部的碳纖維支撐環(huán)15上的第一預(yù)埋件四、第二預(yù)埋件30 和第三預(yù)埋件31的位置與下部的碳纖維支撐環(huán)21上的第五預(yù)埋件33、第四預(yù)埋件32和第六預(yù)埋件34呈60°交錯放置；第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16的底面與第二預(yù)埋件30通過螺釘連接，第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20的底面與第五預(yù)埋件33通過螺釘連接，第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22的底面與第四預(yù)埋件32通過螺釘連接；第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23的底面與第六預(yù)埋件34通過螺釘連接，第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27的底面與第一預(yù)埋件四通過螺釘連接，第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀的底面與第三預(yù)埋件31通過螺釘連接；碳纖維支撐桿采用空心圓柱桿結(jié)構(gòu)，如圖6所示，碳纖維支撐桿聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)如圖7所示，采用截面為頂角120°的等邊三角形的三棱柱體結(jié)構(gòu)，在三棱柱體兩個側(cè)面的中心位置上，分別設(shè)有一個與所在側(cè)面呈90°的圓柱形空心法蘭接口 35，兩個圓柱形空心法蘭接口 35形成呈 60°分布的雙法蘭接口結(jié)構(gòu)；兩根碳纖維支撐桿的空心圓柱內(nèi)孔分別套在碳纖維支撐桿聯(lián)接件的兩個法蘭接口上，然后粘膠固定，如圖8所示。即第一碳纖維支撐桿17上端的圓柱空心內(nèi)孔和第二碳纖維支撐桿18上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16 的雙法蘭接口 35套裝后粘接，第三碳纖維支撐桿19上端的圓柱空心內(nèi)孔和第五碳纖維支撐桿25上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27的雙法蘭接口 35套裝后粘接，第四碳纖維支撐桿M上端的圓柱空心內(nèi)孔和第六碳纖維支撐桿26上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀的雙法蘭接口 35套裝后粘接，第二碳纖維支撐桿 18下端的圓柱空心內(nèi)孔和第三碳纖維支撐桿19下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20的雙法蘭接口 35套裝后粘接，第一碳纖維支撐桿17下端的圓柱空心內(nèi)孔和第六碳纖維支撐桿沈下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22的雙法蘭接口 35套裝后粘接，第四碳纖維支撐桿M下端的圓柱空心內(nèi)孔和第五碳纖維支撐桿25下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23的雙法蘭接口 35套裝后粘接，形成封閉的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。工作原理說明本發(fā)明中環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)采用上、下碳纖維支撐環(huán)、預(yù)埋塊、空心圓柱形的碳纖維支撐桿、具有呈60°分布的雙法蘭接口的碳纖維支撐桿聯(lián)接件， 通過六個預(yù)埋塊實現(xiàn)六個碳纖維支撐桿聯(lián)接件與上碳纖維支承環(huán)和下碳纖維支承環(huán)聯(lián)接， 通過六個碳纖維支撐桿聯(lián)接件將六根碳纖維支撐桿逐次首尾相接，形成封閉的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的積極效果由于廣泛采用碳纖維材料，減輕了桁架式支撐結(jié)構(gòu)的重量； 采用封閉的環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)，顯著地提高了桁架式支撐結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度；易加工、且定位精度高，有利于促進(jìn)桁架式支撐在同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。


圖1是已有技術(shù)輕型空間遙感器支撐桁架結(jié)構(gòu)的示意圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是圖3的仰視圖；圖6是碳纖維支撐桿結(jié)構(gòu)的剖視示意圖；圖7是碳纖維支撐桿聯(lián)接件結(jié)構(gòu)的剖視示意圖；圖8是碳纖維支撐桿與碳纖維支撐桿聯(lián)接件的套接結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明按圖3、圖4和圖5所示的結(jié)構(gòu)實施，本發(fā)明的技術(shù)方案中包括第一碳纖維支撐環(huán)15、第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16、第一碳纖維支撐桿17、第二碳纖維支撐桿18、第三碳纖維支撐桿19、第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20、第二碳纖維支撐環(huán)21、第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22、第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23、第四碳纖維支撐桿M、第五碳纖維支撐桿25、第六碳纖維支撐桿26、第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27、第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀、第一預(yù)埋件四、第二預(yù)埋件30、第三預(yù)埋件31、第四預(yù)埋件32、第五預(yù)埋件33和第六預(yù)埋件34。其中，兩個碳纖維支撐環(huán)、六個碳纖維支撐桿聯(lián)接件、六根碳纖維支撐桿均采用碳纖維材料， 六個預(yù)埋件采用鈦合金材料。第一預(yù)埋件四、第二預(yù)埋件30和第三預(yù)埋件31呈120°等角度分布在上碳纖維支撐環(huán)15上，并用膠粘接；第四預(yù)埋件32、第五預(yù)埋件33和第六預(yù)埋件34呈120°等角度分布在下碳纖維支撐環(huán)21上，并用膠粘接。上碳纖維支撐環(huán)15與下碳纖維支撐環(huán)21結(jié)構(gòu)相同，從上向下俯視，則上部的碳纖維支撐環(huán)15上的第一預(yù)埋件29、 第二預(yù)埋件30和第三預(yù)埋件31的位置與下部的碳纖維支撐環(huán)21上的第五預(yù)埋件33、第四預(yù)埋件32和第六預(yù)埋件34呈60°交錯放置。第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16與第二預(yù)埋件 30通過螺釘連接，第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20與第五預(yù)埋件33通過螺釘連接，第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22與第四預(yù)埋件32通過螺釘連接；第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23與第六預(yù)埋件34通過螺釘連接，第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27與第一預(yù)埋件四通過螺釘連接，第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀與第三預(yù)埋件31通過螺釘連接。兩根碳纖維支撐桿的圓柱內(nèi)孔分別直接套在碳纖維支撐桿聯(lián)接件的兩個法蘭接口上，然后粘膠固定，如圖6所示。第一碳纖維支撐桿17上端和第二碳纖維支撐桿18的上端與第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件16粘接，第三碳纖維支撐桿19的上端和第五碳纖維支撐桿25的上端與第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件27粘接，第四碳纖維支撐桿M的上端和第六碳纖維支撐桿26的上端與第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件觀粘接，第二碳纖維支撐桿18的下端和第三碳纖維支撐桿19的下端與第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件20粘接，第一碳纖維支撐桿17的下端和第六碳纖維支撐桿沈的下端與第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件22粘接，第四碳纖維支撐桿M的下端和第五碳纖維支撐桿25的下端與第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件23粘接，形成封閉的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1. 一種同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，包括上碳纖維支撐環(huán)(15)、 第一碳纖維支撐桿(17)、第二碳纖維支撐桿(18)、第三碳纖維支撐桿(19)、第四碳纖維支撐桿(M)、第五碳纖維支撐桿(25)、第六碳纖維支撐桿( )、第一預(yù)埋件( )、第二預(yù)埋件(30)、第三預(yù)埋件(31)；其特征在于還包括第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件(16)、第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件(20)、下碳纖維支撐環(huán)(21)、第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件(22)、第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件(23)、第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件(27)、第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件(觀)、第四預(yù)埋件(32)、第五預(yù)埋件(3 和第六預(yù)埋件(34)；本發(fā)明中環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)的上、下兩端分別采用上碳纖維支撐環(huán)(1 和下碳纖維支撐環(huán)(21)，在上部的上碳纖維支撐環(huán)(1 上鑲嵌著呈120°等角度分布的第一預(yù)埋件09)、第二預(yù)埋件(30)和第三預(yù)埋件(31)，并與上碳纖維支撐環(huán)(1 用膠粘接，在下部的下碳纖維支撐環(huán)上鑲嵌著呈 120°等角度分布的第四預(yù)埋件(32)、第五預(yù)埋件(3 和第六預(yù)埋件(34)，并與下碳纖維支撐環(huán)用膠粘接；上碳纖維支撐環(huán)(1 與下碳纖維支撐環(huán)規(guī)格相同且同軸裝配，從上向下俯視，上部的碳纖維支撐環(huán)(1 上的第一預(yù)埋件( )、第二預(yù)埋件(30)和第三預(yù)埋件(31)的位置與下部的碳纖維支撐環(huán)上的第五預(yù)埋件(33)、第四預(yù)埋件(32) 和第六預(yù)埋件(34)呈60°交錯放置；第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件(16)的底面與第二預(yù)埋件 (30)通過螺釘連接，第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件OO)的底面與第五預(yù)埋件(3 通過螺釘連接，第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件0 的底面與第四預(yù)埋件(3 通過螺釘連接；第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件的底面與第六預(yù)埋件(34)通過螺釘連接，第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件(XT) 的底面與第一預(yù)埋件09)通過螺釘連接，第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件08)的底面與第三預(yù)埋件(31)通過螺釘連接；碳纖維支撐桿采用空心圓柱桿結(jié)構(gòu)，碳纖維支撐桿聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)采用截面為頂角120°的等邊三角形的三棱柱體結(jié)構(gòu)，在三棱柱體兩個側(cè)面的中心位置上， 分別設(shè)有一個與所在側(cè)面呈90°的圓柱形空心法蘭接口(35)，兩個圓柱形空心法蘭接口 (35)形成呈60°分布的雙法蘭接口結(jié)構(gòu)；兩根碳纖維支撐桿的空心圓柱內(nèi)孔分別套在碳纖維支撐桿聯(lián)接件的兩個法蘭接口上，然后粘膠固定，即第一碳纖維支撐桿(17)上端的圓柱空心內(nèi)孔和第二碳纖維支撐桿(18)上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第一碳纖維支撐桿聯(lián)接件(16)的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，第三碳纖維支撐桿(19)上端的圓柱空心內(nèi)孔和第五碳纖維支撐桿0 上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第五碳纖維支撐桿聯(lián)接件(XT)的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，第四碳纖維支撐桿04)上端的圓柱空心內(nèi)孔和第六碳纖維支撐桿 (26)上端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件08)的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，第二碳纖維支撐桿(18)下端的圓柱空心內(nèi)孔和第三碳纖維支撐桿(19)下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第二碳纖維支撐桿聯(lián)接件OO)的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，第一碳纖維支撐桿(17)下端的圓柱空心內(nèi)孔和第六碳纖維支撐桿06)下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第三碳纖維支撐桿聯(lián)接件0 的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，第四碳纖維支撐桿04)下端的圓柱空心內(nèi)孔和第五碳纖維支撐桿0 下端的圓柱空心內(nèi)孔分別與第四碳纖維支撐桿聯(lián)接件的雙法蘭接口(3 套裝后粘接，形成封閉的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，屬于空間遙感技術(shù)領(lǐng)域的桁架支撐結(jié)構(gòu)。要解決的技術(shù)問題是提供一種同軸三反空間光學(xué)系統(tǒng)環(huán)形碳纖維桁架支撐結(jié)構(gòu)，技術(shù)方案包括上、下碳纖維支撐環(huán)、第一至第六碳纖維支撐桿、第一至第六碳纖維支撐桿聯(lián)接件、第一至第六預(yù)埋件。該結(jié)構(gòu)的上、下兩端分別采用規(guī)格相同且同軸裝配的鑲嵌著呈120°分布的預(yù)埋件的上、下碳纖維支撐環(huán)；碳纖維支撐桿采用空心圓柱桿結(jié)構(gòu)，碳纖維支撐桿聯(lián)接件具有呈60°分布的雙法蘭接口結(jié)構(gòu)；兩根碳纖維支撐桿的空心圓柱內(nèi)孔分別套在碳纖維支撐桿聯(lián)接件的兩個法蘭接口上粘膠固定，形成封閉的環(huán)形碳纖維桁架式支撐結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)重量輕、剛度強(qiáng)度高、定位精度高。
文檔編號G02B7/182GK102323655SQ201110270130
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者姚勁松, 張雷, 賈學(xué)志, 邢利娜, 金光 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所