[发明专利]用于空间指向测量仪器光学透镜的柔性消热减振支撑结构

说明书

本发明涉及一种用于空间指向测量仪器光学透镜的柔性消热减振支撑结构，其特征在于：包括内环和固定法兰；所述内环的内侧壁上均布胶结环节，外侧壁与所述固定法兰之间均布设置同时具有横向和纵向自由度释放能力的折臂梁环节；所述的折臂梁环节与所述胶结环节交错布置；通过所述的胶结环节实现光学透镜的径向定位，通过所述固定法兰实现光学透镜的轴向定位及连接。

技术领域

本发明涉及空间极高精度指向测量技术、空间遥感以及星敏感器领域。特别涉及一种用于空间指向测量仪器光学透镜的柔性消热减振支撑结构。

背景技术

透镜是透射式光学系统的核心关键光学元件，其面形精度和稳定性决定了整个光学系统的性能指标能否满足设计指标。随着对光学系统分辨力、视场角及像差等指标的提高，光学透镜的口径越来越大，对单个透镜面形精度要求也越来越高，如何合理的设计大口径光学透镜支撑结构以保证光学系统整体性能至关重要。

传统的透射式光学系统多采用筒式结构，通过压圈和隔圈相结合的方式对透镜进行固定，以保证透镜的安装公差，从而保证光学系统性能，然而，这种固定方式并不能够满足毫角秒级精度大口径光学透镜的使用需求。为保证光学系统性能，在环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变化及经历大量级力学条件时，大口径透镜必须具有足够好的面形精度和稳定性。因此，大口径透镜固定结构作为连接透镜镜体与安装基座的主要部件，必须要具有良好的动、静态力学性能和热性能，以保证环境条件变化时透镜具有足够好的面形和稳定性。

与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所赵勇志等人于2018年10月提出的大口径透镜柔性支撑结构，如图1所示，该论文提出的柔性结构主要包括柔性环节101和外框架102，其中柔性环节101内部具有6个均布的凸起结构，通过胶粘剂与透镜连接，柔性环节101外部同样具有6个均布的凸起结构，与外框架102连接，外框架102通过其上面的6个螺钉孔与固定基座连接。该结构能够有效降低透镜与支撑结构间的温度应力，提高了大口径透镜的支撑性能。

该柔性结构的缺点在于：a)柔性环节能够有效降低横向(径向)方向的热应力，无法降低纵向(轴向)方向的热应力，不能运用于具有更高性能要求的大口径光学透镜支撑；b)与柔性环节相连的外框架过于笨重，降低了柔性环节质量使用率；c)柔性环节内部凸起结构没有纵向限位，需要单独设计纵向限位结构，不利于大口径透镜的超高位置精度安装；d)柔性环节内部凸起结构通过胶粘剂与透镜连接，没有设计胶粘剂的存贮位置，使得胶粘剂在实际操作过程中使用量难以控制；d)此种柔性结构没有提出力学性能的适应性，给大口径透镜的工程化应用带来困难。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术中的缺陷，提供一种用于空间指向测量仪器光学透镜的柔性消热减振支撑结构，适用于实际工程应用。

本发明原理：通过支撑结构内侧的胶结槽将大口径透镜与结构进行胶结；通过支撑结构外侧的柔性结构与光学组件的安装基础连接固定；通过内侧胶结槽的结构进行初步释放环境条件(例如：重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变化时的应力、应变；通过外侧的柔性折臂梁进一步释放环境条件变化时的应力、应变，并与内侧胶结槽结构共同实现提供6个方向上自由度释放，实现消热减振功能。通过销钉结构与安装基础进行精准定位。

本发明的技术方案是：用于空间指向测量仪器光学透镜的柔性消热减振支撑结构，包括内环和固定法兰；所述内环的内侧壁上均布胶结环节，外侧壁与所述固定法兰之间均布设置同时具有横向和纵向自由度释放能力的折臂梁环节；所述的折臂梁环节与所述胶结环节交错布置；通过所述的胶结环节实现光学透镜的径向定位，通过所述固定法兰实现光学透镜的轴向定位及连接。

优选的，所述的胶结环节相对内环的外侧具有柔性槽，内侧为填胶槽凸台；所述的填胶槽凸台上设置填胶槽，上端面具有与填胶槽相互连通的注胶孔和出气孔；下端设置用于支撑光学透镜的轴向定位法兰。

优选的，多个轴向定位法兰，共面，平面度优于3um，与内环内壁轴线垂直度优于5um。