反射镜弹性中心支撑结构的制作方法
【技术领域】
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[0001]本专利涉及空间光学遥感技术领域，具体涉及一种反射镜弹性中心支撑结构，它适用于中小口径反射镜以及口径小于800m的大口径的望远镜。
【背景技术】
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[0002]反射镜作为光学系统中的一个关键元件，它的面形精度直接影响着光学系统的成像质量。反射镜在制造装配、地面试验、运载发射以及在轨工作等过程中，会受到重力、温度变化以及振动等各种复杂环境因素的影响，而这些复杂的环境因素容易使其面形和位置(刚体位移和转角)发生变化，导致光学系统的成像质量变差。
[0003]反射镜镜面的微小变形都会导致光学成像质量变差。由于支撑结构和反射镜直接接触，首先要保证反射镜正确的空间位置，即实现定位功能;然后要能有效的隔离外界变化对反射镜的影响，比如反射镜自身重力引起的变形、空间环境存在较大的温度变化时，各部件间热膨胀系数不匹配产生的热应力导致的镜面面形发生变化等，从而保证光学系统优良的成像质量。
[0004]由于前期的项目研制和地面试验过程中，某些情况下，需要对反射镜进行拆卸和重复装配，支撑结构需要具有较好的重复性，方便拆卸，重复安装。
【发明内容】
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[0005]本专利目的是设计一种结构紧凑、可靠性极高、重量轻、热应力小、能够重复可拆卸的反射镜弹性中心支撑结构。
[0006]如何设计一个轻小紧凑的中心支撑结构，在可靠性高的同时，增强反射镜对装配应力和外界环境的适应性，获得高精度的面形，且能够重复可拆卸，是本专利所要解决的技术问题。
[0007]具体结构如附图1所示。
[0008]1.反射镜弹性中心支撑结构包括中心芯轴1、螺纹嵌套2、M3螺钉3、螺纹压圈一4以及螺纹压圈二 5。螺纹嵌套2胶结固定在中心芯轴I的外圆周沉孔1-1内，所述的M3螺钉3拧入螺纹嵌套2，中心芯轴I固定在安装背板上，通过拧紧M3螺钉3使中心芯轴I弹性叶片收紧，中心芯轴I的外圆尺寸小于反射镜内孔，将中心芯轴I放入反射镜内孔，松开M3螺钉3使中心芯轴I弹性叶片胀开，与反射镜过盈紧密配合，螺纹压圈一 4以及螺纹压圈二 5从中心芯轴I顶部旋入，压靠在反射镜台阶面上。
[0009]2.中心芯轴I采用TC4材料制成，为空心轴，外圆周上均匀分布有12个弹性叶片1-2，每个弹性叶片后面都有弧形槽1-3，外圆周上分布有36个外圆周沉孔1-1，呈3X12均匀分布。底部端面通过螺钉固定在安装背板上，顶部为外螺纹。
[0010]3.螺纹嵌套2采用TC4材料制成，为T形结构，中间为M3螺纹孔。
[0011]4.M3螺钉3为内六角螺钉，采用TC4材料制成。
[0012]5.螺纹压圈一4以及螺纹压圈二5为内螺纹，螺纹与中心芯轴I配做。螺纹压圈4端面均布三个小凸台，凸台后面加工有弹性槽。
[0013]6.拆卸时再次拧紧M 3螺钉3使中心芯轴I弹性叶片收紧，中心芯轴I的外圆尺寸小于反射镜内孔，将中心芯轴从反射镜内孔取出。
[0014]本专利的优点在于:
[0015]1.本专利通过拧紧和松开M3螺钉来控制中心芯轴的外圆尺寸，实现中心芯轴与反射镜的紧密配合，操作简单；
[0016]2.本专利所述的中心芯轴具有双层弹性叶片，空间环境温度变化时，能够消除反射镜与支撑结构热不匹配所产生的热应力，从而保证反射镜面形的稳定性，光学系统成像质量高；
[0017]3.本专利结构简单，通过中心芯轴对反射镜中心定位，装配过程中，没有多余的外在因素影响，且能够多次拆卸，反复安装，可重复性高；
[0018]4.本专利中所述的中心芯轴外圆与反射镜内孔之间圆周向多点接触，均匀受力，避免了单点线接触所带来的应力，从而获得良好的光学面形。
【附图说明】
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[0019]图1是本专利中心支撑结构示意图；
[0020]图2是本专利中心支撑结构剖视图；
[0021 ]图3是本专利中心芯轴不意图；
[0022]图中:1--中心芯轴；
[0023]2一一螺纹嵌套；
[0024]3——M3 螺钉；
[0025]4--螺纹压圈一；
[0026]5--螺纹压圈二；
[0027 ]1-1--中心芯轴外圆沉孔；
[0028]1-2--中心芯轴弹性叶片；
[0029]1-3——中心芯轴弹性槽。
【具体实施方式】
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[0030]下面根据图1给出本专利一个较好实施例，用以说明本专利的结构特征和实施方法，而非用来限定本专利的范围。
[0031]本实施例中，反射镜为上海硅酸盐研究所生产，用于某型号卫星相机主光学系统望远镜。有效口径Φ 600mm，材料为SIC，中心开有直径Φ 190mm的圆孔，轻量化后重量约19Kg。安装背板采用高强度的铝基复合材料制成。
[0032]本实施例中反射镜弹性中心支撑结构包括:中心芯轴1、螺纹嵌套2、M3螺钉3、螺纹压圈一4以及螺纹压圈二5。
[0033]1.中心芯轴1:中心芯轴I由高强度、高刚度的TC4材料制造。中心芯轴I为空心轴，通过机械加工保证尺寸精度和形位公差，中心芯轴I外圆尺寸比反射镜内孔大0.10mm，圆柱度小于0.01mm。通过电火花加工出弹性槽。外圆周上均布有36个沉孔，用于粘接螺纹嵌套2。中心芯轴I端面通过螺钉连接固定在安装底板上。中心芯轴I安装在安装背板上；
[0034]2.螺纹嵌套2以及M3螺钉3:螺纹嵌套2以及M3螺钉3使用TC4材料制成，螺纹嵌套2通过环氧EC2216粘接在中心芯轴外圆周沉孔内。使用M3螺钉3拧入粘接好的螺纹嵌套2内，通过拧紧和松开M3螺钉3来控制中心芯轴I的外圆尺寸；
[0035]3.螺纹压圈一4以及螺纹压圈二5:螺纹压圈一4以及螺纹压圈二5为内螺纹，螺纹与中心芯轴I配做。
[0036]4.装配:装配前彻底清洗零件，保证无灰尘异物，保证装配环境洁净。通过拧紧M3螺钉3使中心芯轴I的弹性叶片收紧，保证中心芯轴I外圆尺寸小于反射镜内孔尺寸，此时外圆尺寸比反射镜内孔小约0.06mm，将中心芯轴放入反射镜内孔。旋即将M3螺钉3拆除，中心芯轴I由于弹性作用，弹性叶片恢复到之前的尺寸，此时中心芯轴I外圆尺寸比反射镜内孔大约0.08mm，从而实现中心芯轴I外圆与反射镜内孔的过盈紧密配合，螺纹压圈一 4从中心芯轴I顶部螺纹旋入，并压靠在反射镜中心孔台阶面端面上，螺纹压圈二 5压靠在螺纹压圈一4上，双螺纹压圈防松，装配完成。
[0037]5.拆卸和重复安装:螺纹压圈5从中心芯轴I顶部螺纹旋出，通过拧紧M3螺钉3将中心芯轴I的弹性叶片收紧，保证中心芯轴I外径尺寸小于反射镜6内孔直径，从而可以完成中心芯轴的拆卸。
[0038]如上所述，反射镜弹性中心支撑结构可有效地实现反射镜的支撑定位，中心芯轴的弹性弹片可以消除反射镜和支撑结构之间产生的应力，通过拧紧与松开M3螺钉可以有效的控制中心芯轴的外圆尺寸，实现与反射镜的过盈紧密配合。中心芯轴外圆与反射镜内孔之间圆周向多点接触，均匀受力，避免了单点线接触所带来的应力，从而获得良好的光学面形。支撑结构轻小紧凑，操作简单。可重复性高，可以多次拆卸和反复安装。
【主权项】
1.一种反射镜弹性中心支撑结构，包括中心芯轴(I)、螺纹嵌套(2)、M3螺钉(3)、螺纹压圈一 (4)以及螺纹压圈二 (5)，其特征在于: 所述的螺纹嵌套(2)胶结固定在中心芯轴(I)的外圆周沉孔(1-1)内，所述的M3螺钉(3)拧入螺纹嵌套(2)，所述的中心芯轴(I)固定在安装背板上，通过拧紧M3螺钉(3)使中心芯轴(I)弹性叶片收紧，中心芯轴(I)的外圆尺寸小于反射镜内孔，将中心芯轴(I)放入反射镜内孔，松开M3螺钉(3)使中心芯轴(I)弹性叶片胀开，与反射镜过盈紧密配合，所述的螺纹压圈一 (4)以及螺纹压圈二 (5)从中心芯轴(I)顶部旋入，压靠在反射镜台阶面上。2.如权利要求1所述的一种反射镜弹性中心支撑结构，其特征在于，所述的中心芯轴(I)采用TC4材料制成，为空心轴，外圆周上均匀分布有12个弹性叶片(1-2)，每个弹性叶片后面都有弧形槽(1-3)，外圆周上分布有36个外圆周沉孔(1-1)，呈3X12均匀分布，底部端面通过螺钉固定在安装背板上，顶部为外螺纹。3.如权利要求1所述的一种反射镜弹性中心支撑结构，其特征在于所述的螺纹嵌套(2)采用TC4材料制成，为T形结构，中间为M3螺纹孔。4.如权利要求1所述的一种反射镜弹性中心支撑结构，其特征在于所述的M3螺钉(3)为内六角螺钉，米用TC4材料制成。5.如权利要求1所述的一种反射镜弹性中心支撑结构，其特征在于所述的螺纹压圈一(4)为内螺纹，螺纹与中心芯轴(I)相配，螺纹压圈一(4)端面均布三个小凸台，凸台后面加工有弹性槽。6.如权利要求1所述的一种反射镜弹性中心支撑结构，其特征在于所述的螺纹压圈二(5)为内螺纹，螺纹与中心芯轴(I)相配。
【专利摘要】本专利公开了一种反射镜弹性中心支撑结构，该结构包括中心芯轴、螺纹嵌套、M3螺钉和螺纹压圈。所述螺纹嵌套胶结固定在中心芯轴的外圆周沉孔内，所述的M3螺钉拧入螺纹嵌套。所述的中心芯轴固定在安装背板上，通过拧紧M3螺钉使中心芯轴弹性叶片收紧，中心芯轴的外圆尺寸小于反射镜内孔，将中心芯轴放入反射镜内孔，松开M3螺钉使中心芯轴弹性叶片胀开，与反射镜过盈紧密配合。所述的螺纹压圈一、螺纹压圈二从中心芯轴顶部旋入，压靠在反射镜台阶面上。其优点在于轻小紧凑、热应力小、多点紧密配合、反射镜面形小、易于拆卸和重复安装。该结构可以成功应用于中小口径望远镜以及口径小于800mm的大口径望远镜。
【IPC分类】G02B7/18
【公开号】CN205374851
【申请号】CN201620028537
【发明人】闫志欣, 陈宗汉, 罗家骏, 沈佳毅
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月13日