本發(fā)明涉及空間光學(xué)遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕型反射鏡柔性支撐裝置。

背景技術(shù)：

微型遙感器對(duì)于提供分布式高分辨率空間遙感影像，大幅度降低衛(wèi)星載荷并提高載荷的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性等方面有著重要的科學(xué)意義與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。光學(xué)反射鏡是微型遙感器光學(xué)系統(tǒng)的核心組成部分，其安裝定位精度直接影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。微型遙感器對(duì)于遙感器的重量有著嚴(yán)格的要求，必須對(duì)光學(xué)反射鏡進(jìn)行超輕化設(shè)計(jì)。因此，反射鏡的絕對(duì)剛度會(huì)下降，鏡面因受重力釋放、熱學(xué)載荷和裝配誤差的變形會(huì)更加劇烈，鏡面保持面形精度能力變差。因此，微型遙感器的柔性支撐結(jié)構(gòu)必須具有良好的動(dòng)、靜態(tài)力學(xué)性能，以滿足反射鏡所需的支撐穩(wěn)定性；具有一定的柔性，以提高反射鏡的熱穩(wěn)定性。

空間反射鏡的柔性支撐結(jié)構(gòu)一般通過(guò)錐套與反射鏡連接，以改善溫度變化對(duì)光學(xué)反射鏡面形精度的影響，錐套大多采用殷鋼(4j32)材料制作。殷鋼材料的膨脹系數(shù)小，隨溫度的變形極小，是制作對(duì)溫度變形有嚴(yán)格要求零件的最佳材料。而對(duì)于口徑小于500mm的反射鏡，加錐套不僅會(huì)增加反射鏡組件的重量，還會(huì)使結(jié)構(gòu)過(guò)于緊湊，增加裝配難度?？臻g反射鏡的柔性支撐結(jié)構(gòu)一般是在柱形剛性支撐結(jié)構(gòu)上開槽，以實(shí)現(xiàn)柔性過(guò)渡，通過(guò)多處開槽以增加柔性方向。對(duì)于口徑小的輕型反射鏡，很難在有限的空間內(nèi)布置這種支撐結(jié)構(gòu)以達(dá)到應(yīng)有的柔性需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有口徑小于500mm的反射鏡重量大，且由于采用錐套導(dǎo)致小型反射鏡重量增大，增加裝配難度以及面形精度差等問(wèn)題，提供一種輕型反射鏡柔性支撐裝置。

一種輕型反射鏡柔性支撐裝置，包括三個(gè)柔性支撐單元，在小型超輕反射鏡背部同一圓周均布三個(gè)支撐孔，每個(gè)柔性支撐單元通過(guò)支撐孔與超輕反射鏡連接；所述柔性支撐單元與支撐孔配合膠粘固定；所述柔性支撐單元包括頂部粘接環(huán)、環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)、第一柔性片、過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)、第二柔性片和底部安裝座；所述環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的邊緣與頂部粘接環(huán)連接，環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的下端與第一柔性片連接；所述第二柔性片的上端通過(guò)過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)與第一柔性片連接，第二柔性片的下端與底部安裝座連接；所述頂部粘接環(huán)與底部安裝座的中心軸線重合；所述環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)與頂部粘接環(huán)連接處具有圓角i，環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部連接處具有圓角ii；所述第一柔性片與環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)連接處具有圓角iii，第一柔性片與過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)連接處具有圓角iv；所述第二柔性片與過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)連接處具有圓角v，第二柔性片與底部安裝座連接處具有圓角vi。

本發(fā)明的有益效果：

一、本發(fā)明所述柔性支撐單元采用殷鋼材料制作，以殷鋼材料隨溫度變形極小的特性從根本上改善了環(huán)境溫度變化對(duì)反射鏡面形精度的影響。

二、本發(fā)明所述的柔性支撐單元直接與超輕反射鏡粘接，減小了柔性支撐結(jié)構(gòu)的體積，降低了支撐結(jié)構(gòu)的重量，簡(jiǎn)化了小型超輕反射鏡的整體結(jié)構(gòu)。

三、本發(fā)明所述的柔性支撐單元通過(guò)底部安裝座上的螺釘通孔與微型空間光學(xué)遙感器承力結(jié)構(gòu)的機(jī)械接口連接，通過(guò)銷釘孔與承力結(jié)構(gòu)配作銷釘實(shí)現(xiàn)定位。保證反射鏡在工作方向變化、工作環(huán)境溫度變化和有裝配誤差時(shí)反射鏡的面形精度在允許范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

四、本發(fā)明所述的輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)有三處呈120o圓周均布的柔性支撐結(jié)構(gòu)，每處柔性支撐結(jié)構(gòu)都是串聯(lián)的彈片式直梁型柔性鉸鏈支撐。第一柔性片提供切向柔性，第二柔性片提供徑向柔性，第一柔性片和第二柔性片共同形成彈簧片式柔性虎克鉸，能夠有效的卸載來(lái)自外部的熱載荷和應(yīng)力應(yīng)變。柔性片通過(guò)自身的彈性變形，協(xié)調(diào)反射鏡與承力結(jié)構(gòu)之間的變形差異，避免反射鏡產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，降低反射鏡的面形精度。對(duì)于不同重量和不同輕量化形式的超輕反射鏡，可以通過(guò)調(diào)節(jié)柔性片的長(zhǎng)度、寬度和厚度來(lái)保證良好的面形精度。柔性片兩端與環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)上的圓角可以有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一種輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)的剖切示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)中柔性單元的軸測(cè)圖；

圖3為本發(fā)明所述的一種輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)中柔性單元的示意圖；

圖4為本發(fā)明所述的一種輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)中柔性單元的正視圖；

圖中：1、超輕反射鏡，2、支撐孔，3、柔性支撐單元，4、頂部粘接環(huán)，5、環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)，6、第一柔性片，7、過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)，8、第二柔性片，9、底部安裝座，10、圓角i，11、圓角ii，12、圓角iii，13、圓角iv，14、圓角v，15、圓角vi，16、連接螺栓孔，17、定位銷孔。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，輕型反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，包括超輕反射鏡1和柔性支撐單元3；所述超輕反射鏡1背部同一圓周上均布三個(gè)支撐孔2；所述柔性支撐單元3通過(guò)與支撐孔2配合膠粘固定與超輕反射鏡1連接。

所述柔性支撐單元3包括頂部粘接環(huán)4、環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)5、第一柔性片6、過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)7、第二柔性片8和底部安裝座9；所述環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)5邊緣與所述頂部粘接環(huán)4連接，下端與所述第一柔性片6連接；所述第二柔性片8上端通過(guò)過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)7與第一柔性片6連接，下端與底部安裝座9連接；所述頂部粘接環(huán)4與底部安裝座9的中心軸線重合；所述柔性支撐單元3為一體式結(jié)構(gòu)。所述支撐孔2和所述頂部粘接環(huán)4錐度相同。

本實(shí)施方式中所述的超輕反射鏡1的外直徑取值范圍為50-500mm。小型超輕反射鏡1由sic材料反應(yīng)燒結(jié)而成，反射鏡背部為開放式三角形輕量化結(jié)構(gòu)。在超輕反射鏡1背部加工有三處呈120o圓周均布的支撐孔2。

本實(shí)施方式中的三個(gè)柔性支撐單元3由殷鋼合金材料加工而成，該殷鋼合金材料的線膨脹系數(shù)與小型超輕反射鏡1的材料相匹配。三個(gè)柔性支撐單元3分別對(duì)應(yīng)三處支撐孔2，通過(guò)配研加工使相配合的柔性支撐單元3的頂部粘接環(huán)4和支撐孔2具有相同的錐度。柔性支撐單元3與支撐孔2通過(guò)膠接固定。

柔性支撐單元3的環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)5內(nèi)部交叉處以及與頂部粘接環(huán)4連接部位具有半徑為2mm的圓角i10和圓角ii11；柔性支撐單元3的第一柔性片6與環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)5連接處以及與過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)7連接處分別具有半徑為2mm的圓角iii12和圓角iv13；柔性支撐單元3的第二柔性片8與過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)7連接處以及與底部安裝座9連接處分別具有半徑為2mm的圓角v14和圓角vi15，可有效的避免應(yīng)力集中。利用第一柔性片6和第二柔性片8的彎曲彈性變形，柔性支撐單元3的頂部粘接環(huán)4與底部安裝座9之間能夠產(chǎn)生微小位移，用于削弱超輕反射鏡1因溫度變化和裝配誤差引起的內(nèi)應(yīng)力。

本實(shí)施方式中，所述第二柔性片8與第一柔性片6的長(zhǎng)度比為6:1，第一柔性片6較短，使得柔性單元的回轉(zhuǎn)中心與反射鏡的質(zhì)心更近，用于減小反射鏡水平檢測(cè)過(guò)程中的鏡面變形，保證反射鏡的面形精度。第一柔性片提供切向柔性，第二柔性片提供徑向柔性，第一柔性片和第二柔性片共同形成彈簧片式柔性虎克鉸，能夠有效的卸載來(lái)自外部的熱載荷和應(yīng)力應(yīng)變。柔性片通過(guò)自身的彈性變形，協(xié)調(diào)反射鏡與承力結(jié)構(gòu)之間的變形差異，避免反射鏡產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，降低反射鏡的面形精度。對(duì)于不同重量和不同輕量化形式的超輕反射鏡，可以通過(guò)調(diào)節(jié)柔性片的長(zhǎng)度、寬度和厚度來(lái)保證良好的面形精度。柔性片兩端與環(huán)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)上的圓角可以有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。

本實(shí)施方式中的三個(gè)柔性支撐單元3分別通過(guò)相應(yīng)的底部安裝座9上的四個(gè)連接螺栓孔16與微型空間光學(xué)遙感器承力結(jié)構(gòu)的機(jī)械接口連接，通過(guò)兩個(gè)定位銷孔17與承力結(jié)構(gòu)配作銷釘實(shí)現(xiàn)定位。柔性支撐單元3為一體式結(jié)構(gòu)，保證了支撐效果的可靠性和穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式二、本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一所述的輕型反射鏡柔性支撐裝置的裝配過(guò)程：

一、加工柔性支撐單元3配研超輕反射鏡1上的三個(gè)支撐孔2內(nèi)孔，使柔性支撐單元3的頂部粘接環(huán)4的錐度與支撐孔的錐度相同，即達(dá)到相同的錐度和公差要求；

二、將加工完成的三個(gè)柔性支撐單元3對(duì)應(yīng)粘接到三個(gè)支撐孔2上；

三、對(duì)三個(gè)柔性支撐單元3進(jìn)行研磨，使連接面的平面度達(dá)到公差要求；

四、將粘接好的組件通過(guò)底部安裝座9的螺釘孔和銷釘孔連接到相應(yīng)的承力結(jié)構(gòu)上，裝配完成。