用于空间指向测量仪器的振动抑制和消热支撑的柔性支撑结构

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。特别涉及一种用于极高精度光学仪器的振动抑制、消热支撑的柔性支撑结构。

背景技术

空间探测领域中，极高精度光学仪器对空间环境极为敏感，尤其是在轨振动环境和热辐射环境严重影响极高精度光学仪器精度和工作性能。航天器在轨振动涉及航天器内部转动部件正常工作产生的扰动和外界环境(太阳风暴、空间辐射、潮汐等)作用于航天器上形成的扰动两个方面，其幅值小频谱宽，低至0.01Hz至10KHz，加速度量级在10

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供一种用于极高精度光学仪器振动抑制、消热支撑的柔性支撑结构，适用于实际工程应用。

本发明原理：本发明所述的支撑结构通过设计三个呈中心对称的“回”字型结构的参数和回转中心位置，于极高精度光学仪器整机提供横向振动抑制(消热)环节和纵向振动抑制(消热)环节，以及整机高精度定位安装面。所述的横向振动抑制(消热)环节呈中心对称分布，夹角为120°，内外不少于两层的柔性槽，横向振动抑制(消热)环节具备横向(X/Y两个方向)自由度释放能力；所述的纵向振动抑制(消热)环节具有三个呈中心对称的“回”字型结构，每个“回”字型结构具有一个回转中心，纵向振动抑制(消热)环节具备横向(X/Y两个方向)和纵向(Z向)自由度释放能力；通过自由度的释放和回转中心特殊位置设计，实现极高精度光学仪器振动抑制和消热支撑能力。

本发明解决技术的方案是：用于空间指向测量仪器的振动抑制和消热支撑的柔性支撑结构，包括光学仪器安装面、横向振动抑制消热环节、纵向振动抑制消热环节、底部安装面；

所述的横向振动抑制消热环节具备横向自由度释放能力，为具有一定厚度的圆环结构，圆环外侧均布三个支耳，所述圆环结构的圆环面上内外设置不少于两层的柔性槽，所述光学仪器安装面设置在所述圆环面上且置于最内层柔性槽的内侧；所述纵向振动抑制消热环节具备横向和纵向自由度释放能力，由三个呈中心对称的部分组合而成；每部分具有两个自由端，其中一个自由端与所述的支耳固连，另一自由端安装在所述支耳正下方的底部安装面上，两个自由端之间通过弯折结构形成具有一个回转中心的悬臂结构，三个部分的悬臂结构外端连接在一起，并相对所述圆环结构中心对称布置。

优选的，所述光学仪器安装面上端面的平面度优于0.005，粗糙度优于0.8。

优选的，底部安装面下端面的平面度优于0.005，粗糙度优于0.8。

优选的，所述的光学仪器安装面上端面与底部安装面下端面平行度优于0.01。

优选的，所述的圆环结构上的柔性槽相对圆环厚度方向为通槽，每层设置三个通槽，沿同一圆周方向均布，相邻两层的通槽交错布置。

优选的，所述的光学仪器安装面以及底部安装面上均设置销钉孔和螺钉安装孔。

优选的，光学仪器与光学仪器安装面经销钉定位后通过螺钉连接固定；底部安装面和安装基础经销钉定位后通过螺钉连接固定。

优选的，纵向振动抑制消热环节的每部分由8个折臂梁两两直角串联构成，串联后的一端为一个自由端与所述的支耳固连，另一端与另外两个部分的相同部位连接，形成一个中心空心柱，中心空心柱向外经由两个直角相连的折臂梁，最终端部安装在所述支耳正下方的底部安装面上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

为解决空间振动和热环境对极高精度光学仪器工作性能和精度影响的问题，提出一种用于极高精度光学仪器的振动抑制、消热支撑的柔性支撑结构，可使得极高精度光学仪器在空间振动和热环境变化时，能够具备良好的精度和工作性能。

本发明方法提供了一种用于极高精度光学仪器振动抑制、消热支撑的柔性支撑结构，a)柔性支撑结构具有横向和纵向自由度释放能力，六自由度解耦，可有效抑制航天器平台在轨引入的振动和热效应；b)可有效消除环境条件(例如：在轨振动、重力释放、热辐射、温度变化、装配误差等)变换时带来的不利的振动环境以及机械应力、应变和热应力、热应变；c)有力的保证极高精度光学仪器在轨精度和工作性能，精度达到毫角秒量级；d)能够根据成像效果对微振动环境下的影响进行成像评价；e)该柔性支撑结构可显著降低大量级力学环境的响应值，避免极高精度光学仪器受到破坏，保证其极高稳定性。

附图说明

图1是本发明原理示意图；

图2是本发明原理示意图截面图；

图3是本发明“回”字形示意图；

图4是本发明安装面示意图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

以下结合附图1至图4和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种用于极高精度光学仪器振动抑制、消热支撑的柔性支撑结构，极高精度光学仪器、柔性支撑结构和安装基础；极高精度光学仪器与柔性支撑结构顶部经销钉定位后通过螺钉连接固定；柔性支撑结构底部和安装基础经销钉定位后通过螺钉连接固定。

所述的柔性支撑结构包含光学仪器安装面100、横向振动抑制(消热)环节200、纵向振动抑制(消热)环节300、底部安装面400；

所述的光学仪器安装面100有销钉孔102和螺钉安装孔103，光学仪器安装面100上端面101平面度优于0.005，粗糙度优于0.8；

所述的横向振动抑制(消热)环节200呈中心对称分布，夹角为120°，内外不少于两层的柔性槽201、202，横向振动抑制(消热)环节200具备横向(X/Y两个方向)自由度释放能力；

所述的纵向振动抑制(消热)环节300具有三个呈中心对称的“回”字型结构301，每个“回”字型结构301具有一个回转中心，纵向振动抑制(消热)环节300具备横向(X/Y两个方向)和纵向(Z向)自由度释放能力；“回”字型结构301由8个折臂梁串联构成，其一端与横向振动抑制(消热)环节200连接，另外一端与另外两个“回”字型结构连接，并形成一个中心空心柱，即纵向振动抑制消热环节的每部分由8个折臂梁两两直角串联构成，串联后的一端为一个自由端与所述的支耳固连，另一端与另外两个部分的相同部位连接，形成一个中心空心柱，中心空心柱向外经由两个直角相连的折臂梁，最终端部安装在所述支耳正下方的底部安装面上。

所述的底部安装面400具有销钉孔402和螺钉安装孔403，底部安装面400下端面401平面度优于0.005，粗糙度优于0.8；

所述的光学仪器安装面上端面101与底部安装面下端面401平行度优于0.01。

所述的柔性支撑结构具备六自由度解耦能力。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。