[发明专利]一种具有背部柔性支撑结构的大口径光学反射镜

说明书

本发明涉及具有背部柔性支撑结构的大口径光学反射镜，其有效解决了现有大口径反射镜背部多点支撑技术中存在的支撑环节过多、装配工艺复杂、支撑背板尺寸和质量过大，以及难以同时保证在重力释放和环境温度变化工况下的面型精度要求高的问题。该反射镜包括反射镜镜体、柔性支架和支撑背板；柔性支架为三个，且沿圆周方向均匀分布在反射镜镜体和支撑背板之间；每一个柔性支架均包括相互垂直设置的等腰三角形底架以及梯形立架；等腰三角形底架的三个顶点均与反射镜镜体的背部连接；梯形立架的顶边与等腰三角形底架连接，梯形立架的底边与支撑背板的侧面连接；梯形立架的底边采用柔性铰链结构，梯形立架的两个腰均为柔性簧片结构。

技术领域

本发明涉及光学精密机械技术领域，特别是一种具有背部柔性支撑结构的大口径光学反射镜。

背景技术

空间光学遥感器在对地观察、太空探测等领域的应用具有重要的科学和经济意义。大口径反射镜是指通光孔径大于500mm的反射镜，是空间光学遥感器光学系统中最重要的光学元件。光学反射镜安装定位精度与面形精度的好坏直接影响着光学系统成像质量的高低。而为了控制遥感器的整机重量，必须对反射镜进行轻量化设计并控制反射镜的总厚度。这就导致了反射镜绝对刚度的下降和对外界力学、热学载荷敏感度的增大。因此，空间反射镜的支撑结构必须具有良好的静态结构刚度与稳定性、优异的动态结构刚度与强度和极佳的热结构特性。

公开号为CN108594399A的中国专利公开了名称为一种大口径反射镜的支撑结构及支撑组件的技术方案。参见附图1和图2，该发明的支撑结构，包括嵌套104和支撑柔铰102，嵌套104包括嵌套本体，嵌套本体的端面上沿周向均布N段等弧度等宽度并在轴向上贯穿嵌套104的沟槽108，其中N为大于等于2的自然数；嵌套104的外壁阵列设置有注胶孔110。该发明的支撑组件还包括与不同位置高度的注胶孔110对应的不同长度的辅助注胶钉112，辅助注胶钉112开设有“L”型注胶通道113，注胶通道113的出口端114直径与注胶孔110直径相等。该发明的支撑结构及支撑组件，用于大口径反射镜的低应力高稳定性支撑。

这种技术方案的缺点是：

a)实践过程中辅助注胶钉和注胶孔的使用并不能达到方案中理想的注胶效果，且因为与嵌套本体端面上沿周向均布的轴向贯穿的沟槽相对应的注胶孔在周向布局并不连续性均匀，注胶完成后嵌套外侧面的胶斑均匀性并不能有效保证，会引起反射镜镜孔内壁的应力集中现象，从而降低面型精度；

b)通过分别在嵌套和支撑柔铰上切割出单方向尺寸较小的沟槽和通槽以获得柔性环节，加工困难，且成本较高。此外，该方法的注胶工艺决定了对辅助注胶钉和嵌套的加工精度尤其是公差配合要求较高，公差较大会引起注胶过程中胶粘剂流入辅助注胶钉和嵌套之间的间隙，甚至通过贯穿的沟槽流到反射镜镜孔而造成多余物。公差较小则会导致辅助注胶钉难以装入沟槽，且拆卸辅助注胶钉时会较为困难；

c)胶层固化后拔出辅助注胶钉的过程也会因为环氧树脂胶本身较强的剪切强度而更为困难，同时因装拆辅助注胶钉的次数过多还需要考虑对原先注胶完成的胶斑的破坏风险；

d)此种支撑方式不适用于较多尤其是三个以上支撑点的大口径反射镜组件，且不适用于反射镜支撑背板尺寸相对反射镜口径较小的对质量和尺寸要求较高的情形。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种具有背部柔性支撑结构的大口径光学反射镜，解决现有大口径反射镜背部多点支撑技术存在的支撑环节过多、装配工艺复杂、支撑背板尺寸和质量过大，以及难以同时保证在重力释放和环境温度变化工况下的面型精度要求高的问题。

为实现上述目的，本发明的一种具有背部柔性支撑结构的大口径光学反射镜，包括反射镜镜体、柔性支架和支撑背板；

柔性支架为三个，且沿圆周方向均匀分布在反射镜镜体和支撑背板之间；