一种可折叠式反射镜支撑桁架结构的制作方法

1.本发明属于光学精密仪器领域，特别是涉及一种可折叠式反射镜支撑桁架结构。


背景技术：

2.随着空间光学载荷的不断发展，人们对光学系统成像质量提出了越来越高的要求，成像质量接近衍射极限。提高光学载荷的口径是提高光学载荷分辨率的有效方法之一，因此越来越多的工程师们将如何提高光学载荷的口径作为研究重点。但光学载荷口径越大，所需的反射镜支撑结构也就越大，载荷的体积也就越大。传统空间光学载荷的反射镜支撑方式上大多采用固定式的桁架杆或固定式承力筒结构，在其发射过程中，会占用很大的运载火箭的空间。受限于发射火箭搭载和推进的能力，很难将大口径的望远镜发射到太空中，因此研发一种可以在轨组装、在轨展开的光学载荷是非常必要的。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种可折叠式反射镜支撑桁架结构。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可折叠式反射镜支撑桁架结构，它包括折叠桁架、驱动机构、桁架杆和反射镜组件，所述折叠桁架包括第一折叠桁架杆和第二折叠桁架杆，所述第一折叠桁架杆上端与第二折叠桁架杆下端转动相连，所述第一折叠桁架杆下端与驱动机构相连，通过驱动机构驱动第一折叠桁架杆转动，所述第二折叠桁架杆上端与反射镜组件转动相连，所述桁架杆数量为两个，每个桁架杆的上端均与反射镜组件固定相连，每个桁架杆的下端均与u型安装架转动连接，所述u型安装架与桁架连接垫片固定相连，所述桁架连接垫片和驱动机构均与主反射镜组件固定连接。
5.更进一步的，所述第一折叠桁架杆上端与第一中间关节相连，所述第二折叠桁架杆下端与第二中间关节相连，所述第一中间关节与第二中间关节转动相连。
6.更进一步的，所述第二折叠桁架杆上端与第二上连接关节相连，所述第二上连接关节与反射镜组件转动相连。
7.更进一步的，所述桁架杆下端与第一下连接关节相连，所述桁架杆上端与第一上连接关节相连，所述第一下连接关节与u型安装架转动相连，所述第一上连接关节与反射镜组件固定相连，所述桁架连接垫片与主反射镜组件固定连接。
8.更进一步的，所述驱动机构包括底座、左框架、关节安装座、右框架、驱动电机、第一传动轴系和第二传动轴系，所述左框架和右框架安装在底座的两侧，所述第一传动轴系安装在左框架内，所述第二传动轴系安装在右框架内，所述驱动电机与第一传动轴系相连，所述关节安装座安装在第一传动轴系和第二传动轴系中间，所述关节安装座上固定连接有第二下连接关节，所述第一折叠桁架杆下端与第二下连接关节相连。
9.更进一步的，所述驱动电机左侧安装有圆盘形光栅和光栅读数头。
10.更进一步的，所述左框架左侧连接有左保护罩，所述右框架右侧连接有右保护罩，所述左框架右侧设置有橡胶限位块。
11.更进一步的，所述第一传动轴系和第二传动轴系均包括轴承及支撑结构，所述支撑结构通过轴承与左框架和右框架相连。
12.更进一步的，所述驱动机构固定连接在驱动机构安装板上，所述驱动机构安装板与主反射镜组件固定连接。
13.更进一步的，所述桁架杆、第一折叠桁架杆和第二折叠桁架杆采用碳纤维复合材料制成。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有技术中反射镜支撑方式上大多采用固定式的桁架杆或固定式承力筒结构的体积较大，空间利用率低，发射成本高的问题。本发明可折叠式反射镜支撑桁架结构简单，可靠性高，有利于光学载荷在轨安装、调整，减小发射火箭的占用空间，可大大降低发射成本，突破运载工具的限制，使得大口径空间光学载荷成为现实。本发明采用的精密轴系结构，转动精度高，具有精密测角功能，能够对桁架杆的位置进行实时反馈，提高驱动机构的控制精度。
附图说明
15.图1为本发明所述的一种可折叠式反射镜支撑桁架结构折叠前结构示意图；
16.图2为本发明所述的折叠桁架结构示意图；
17.图3为本发明所述的反射镜组件连接结构示意图；
18.图4为本发明所述的驱动机构立体结构示意图一；
19.图5为本发明所述的驱动机构立体结构示意图二；
20.图6为本发明所述的驱动机构剖视结构示意图；
21.图7为本发明所述的一种可折叠式反射镜支撑桁架结构折叠后结构示意图；
22.图8为本发明所述的带主反射镜组件的支撑桁架结构折叠前结构示意图；
23.图9为本发明所述的带主反射镜组件的支撑桁架结构折叠后结构示意图。
24.1-折叠桁架，2-驱动机构，3-驱动机构安装板，4-桁架连接垫片，5-u型安装架，6-第一下连接关节，7-桁架杆，8-反射镜组件，9-第一上连接关节，10-主反射镜组件，11-轴承，101-第一折叠桁架杆，102-第一中间关节，103-第二中间关节，104-第二折叠桁架杆，105-第二上连接关节，201-底座，202-左框架，203-左保护罩，204-橡胶限位块，205-第二下连接关节，206-关节安装座，207-右框架，208-右保护罩，209-光栅读数头，210-圆盘形光栅，211-驱动电机，212-第一传动轴系，213-第二传动轴系。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
26.参见图1-9说明本实施方式，一种可折叠式反射镜支撑桁架结构，它包括折叠桁架1、驱动机构2、桁架杆7和反射镜组件8，折叠桁架1包括第一折叠桁架杆101和第二折叠桁架杆104，第一折叠桁架杆101上端与第二折叠桁架杆104下端转动相连，第一折叠桁架杆101下端与驱动机构2相连，通过驱动机构2驱动第一折叠桁架杆101转动，第二折叠桁架杆104上端与反射镜组件8转动相连，桁架杆7数量为两个，每个桁架杆7的上端均与反射镜组件8固定相连，每个桁架杆7的下端均与u型安装架5转动连接，u型安装架5与桁架连接垫片4固
定相连，桁架连接垫片4和驱动机构2均与主反射镜组件10固定连接。
27.第一折叠桁架杆101上端方形柱面与第一中间关节102方形槽内壁采用胶粘连接固定相连，第二折叠桁架杆104下端方形柱面与第二中间关节103方形槽内壁采用胶粘连接固定相连，第一中间关节102与第二中间关节103通过销轴和弹性挡圈转动相连，第一中间关节102与可绕销轴转动。
28.第二折叠桁架杆104上端方形柱面与第二上连接关节105方形槽内壁采用胶粘连接固定相连，第二上连接关节105通过销轴和弹性挡圈与反射镜组件8转动相连，第二上连接关节105可绕销轴转动。
29.桁架杆7下端方形柱面与第一下连接关节6方形槽内壁采用胶粘连接固定相连，桁架杆7上端方形柱面与第一上连接关节9方形槽内壁采用胶粘连接固定相连，第一下连接关节6通过销轴和弹性挡圈与u型安装架5转动相连，第一下连接关节6可绕销轴转动，第一上连接关节9通过平垫圈、螺母及螺钉与反射镜组件8固定相连，u型安装架5通过螺钉与桁架连接垫片4固定相连，桁架连接垫片4通过螺钉及销钉与主反射镜组件10固定连接。
30.驱动机构2包括底座201、左框架202、关节安装座206、右框架207、驱动电机211、第一传动轴系212和第二传动轴系213，左框架202和右框架207螺钉及销钉安装在底座201的两侧，第一传动轴系212安装在左框架202内，第二传动轴系213安装在右框架207内，第一传动轴系212和第二传动轴系213均包括轴承11及支撑结构，支撑结构通过轴承11与左框架202和右框架207相连。驱动电机211通过螺钉与第一传动轴系212相连并安装在第一传动轴系212的左侧，用于驱动轴系转动。驱动电机211左侧安装有圆盘形光栅210和光栅读数头209，用于对轴系的转动角度进行精密测量。关节安装座206通过螺钉安装在第一传动轴系212和第二传动轴系213中间，两轴系带动关节安装座206共同转动。关节安装座206上通过螺钉固定连接有第二下连接关节205，第一折叠桁架杆101下端方形柱面与第二下连接关节205方形槽内壁采用胶粘连接固定相连。
31.左框架202左侧通过螺钉固定连接有左保护罩203，右框架207右侧通过螺钉固定连接有右保护罩208，用于避免驱动机构2内部进入灰尘等。左框架202右侧设置有橡胶限位块204。橡胶限位块204用于对轴系的转角进行限制，避免因轴系电机飞车造成驱动机构2损坏。当第一传动轴系212转动时，若超过设计角度则会与橡胶限位块204相撞，阻碍第一传动轴系212转动，对驱动机构2及支撑桁架进行保护。
32.驱动机构2通过螺钉及销钉固定连接在驱动机构安装板3上，驱动机构安装板3通过螺钉及销钉与主反射镜组件10固定连接。桁架杆7、第一折叠桁架杆101和第二折叠桁架杆104采用碳纤维复合材料等轻质、高刚度材料制成。第一下连接关节6、第一上连接关节9、第一中间关节102、第二中间关节103、第二上连接关节105和第二下连接关节205均金属材质。
33.以上对本发明所提供的一种可折叠式反射镜支撑桁架结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。