[发明专利]空间反射镜的拉压模量剪切模量卸载支撑结构

说明书

技术领域

本发明涉及空间反射镜的拉压模量剪切模量卸载支撑结构。

背景技术

随着空间相机分辨率的提高，主反射镜的口径越来越大，传统的反射镜结构设计形式在主反射镜口径超过Φ500mm时，如果环境温度发生变化，由于两种材料热变形差异过大，导致反射镜面形恶化程度较大。

一般托框式支撑的反射镜结构，镜片与托框的连接均使用硫化橡胶。该硫化橡胶的泊松比ν＝0.48，对于弹性材料，在小变形假设下，材料弹性模量E和剪切模量G存在下面的关系：

G＝E/2(1+ν)

通过工程中大量的硫化橡胶的模量试验得知该硫化橡胶的弹性模量一般为 2.5Mpa，则通过计算得出胶的剪切模量G＝0.84Mpa，两者之间的比值为2.96，可以看出理论状态下的模量E和G差别不大。上述情况是该硫化橡胶在图1(a)和(b)所示的理想状态下的情况。但是在实际应用中胶斑受力情况与图1有较大差别，胶斑除了受拉压力或剪切力，胶的两端面是被约束的，即在端面上不可自由收缩，在这种情况下，该硫化橡胶的受力形式如图2(a)和(b)所示。在这种情况下，该硫化橡胶承受的实际剪切模量G¹和理论剪切模量G相同，但是实际弹性模量E¹与理论弹性模量E有很大的差异，通过试验及仿真，表现出的模量约为26Mpa，大约是剪切模量的30倍。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有结构的不足，针对主反射镜结构件的热失调问题，采用使主反射镜和支撑托框互相啮合，并在啮合的间隙之间注胶的方式，使胶斑主要承受剪切应力，有效解决托框支撑方式下口径Φ500mm到Φ1000mm主反射镜结构件的热失调问题。

本发明的技术解决方案是：

提出空间反射镜的拉压模量剪切模量卸载支撑结构，包括主反射镜和支撑托框；

主反射镜包括镜台、镜面以及多个齿，其中，镜台为圆筒状结构，镜面的形状为圆形，与镜台连接，镜台与镜面的圆心相同，且镜面的直径大于镜台的直径，镜台的外侧周向均匀分布有多个齿，多个齿之间形成多个间隙；

支撑托框被构造为内侧周向具有均匀分布的多个矩形齿的圆柱体，多个矩形齿之间形成多个间隙；

其中，镜台的外侧周向的多个齿与支撑托框的内侧周向的多个矩形齿相互啮合，支撑托框的矩形齿插入主反射镜的间隙，主反射镜的齿插入支撑托框的间隙，并且相邻的齿和矩形齿之间均留有注胶间隙。

根据本发明的一个实施例，所述注胶间隙包括周向注胶间隙和径向注胶间隙，并且每个周向注胶间隙均相等，每个径向注胶间隙均相等。

根据本发明的一个实施例，在径向间隙中注胶，以形成圆盘状径向胶斑；在周向间隙中注胶，以形成圆盘状周向胶斑。

根据本发明的一个实施例，注胶使用的胶为硫化橡胶。

根据本发明的一个实施例，还包括卸载环，安装在支撑托框的外部，用于抵抗外部变形。

根据本发明的一个实施例，镜台的内部具有三角形减轻槽，三角形减轻槽 (12)接触镜面，用于支撑镜台和镜面。

根据本发明的一个实施例，主反射镜由微晶玻璃或SiC制成。

根据本发明的一个实施例，支撑托框由钛合金制成。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的技术方案通过采用使主反射镜和支撑托框互相啮合，并在啮合的间隙之间注胶的方式，当反射镜口径加大时，提高反射镜结构支撑刚度，并使胶斑主要承受剪切模量，可将托框支撑方式反射镜结构的口径拓展至Φ 500mm到Φ1000mm；

(2)本发明的技术方案可解决结构的热失配问题，使温度变化对反射镜的影响控制在可接受范围内；

(3)镜台内采用三角形减轻槽，可减轻主反射镜的重量，并提供支撑。

附图说明

图1(a)和(b)为理论上胶斑的受力示意图。

图2(a)和(b)为实际中胶斑的受力示意图。

图3是根据本发明的实施例的主反射镜的示意图。

图4是根据本发明的实施例的支撑托框的示意图。

图5是根据本发明的实施例的卸载环的示意图。

图6是根据本发明的实施例的主反射镜和支撑托框的安装示意图。

图7是根据本发明的实施例的主反射镜的多个齿和支撑托框矩形齿之间的径向胶斑和周向胶斑的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的实施例。