一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，为一种四层框三层杆的三角桁架结构，包括次镜支撑架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架杆、第一接头组件、第二接头组件、第三接头组件、第四接头组件，整体的桁架结构全部采用碳纤维复合材料，并对桁架杆与框架连接处的接头结构进行专门的热变形设计，接头组件采用简单的多边形板和“V”形块组合而成，与桁架杆和框架之间采用胶黏剂进行粘接，并且局部用铆钉进行加固。本发明专利技术的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构具有较佳的刚度、强度，质量轻，热尺寸稳定性好，对空间热载荷变化的抵抗能力强。

【技术实现步骤摘要】
一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构
本专利技术属于空间遥感
，具体涉及一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构。
技术介绍
随着空间遥感技术的快速发展，对空间遥感器的地面分辨率也提出了更高的要求，大口径、长焦距的大尺寸空间光学遥感器越来越多地被人们所研究。桁架支撑结构以其变构件受弯曲载荷为拉压载荷形式的设计原理，使得结构具有比刚度高、重量轻、通用性好、空间利用率高以及轻量化程度高等优点，对于高分辨率的大尺寸空间遥感器来说，主支撑结构主要采用桁架式结构，从而实现较轻的质量、较高的基频和较高的尺寸稳定性。中国科学院长春光机所的李志来在激光与红外期刊上发表的论文《长焦距空间相机主次镜间桁架支撑结构设计》，该桁架支撑结构包括：前框架、中框架、后框架、小框架、后托板、桁架杆及管接头；小框架位于主支撑结构的最前端，后托板位于主支撑结构的最后端，中间从前到后一次是前框架、中框架及后框架，在每两个框架之间为桁架杆，桁架杆的两端与每个框架之间通过管接头进行连接。该结构利用三角形稳定性原理，提出一种多层三角桁架复合支撑方式作为相机的主支撑结构，前框架、后框架、中框架通过多组三角桁架连接在一起，小框架和后托板采用传统三杆支撑。桁架杆的材料为碳纤维复合材料，管接头采用钛合金材料，管接头和桁架杆之间采用胶接方式连接，并设置有定位销。但是，该桁架支撑结构中采用的是碳纤维复合材料桁架杆和钛合金管接头，没有对这种连接方式进行专门的热变形设计，并且钛合金材料的热膨胀系数也较大。该桁架支撑结构在温差很大的空间环境中工作时，抵抗空间热载荷变化对结构影响的能力有限。对于次反射镜相对于主反射镜的倾角和刚体位移指标要求较高的空间光学遥感器来说，很难保证整体结构的热尺寸稳定性。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高热稳定性的空间光学遥感器桁架支撑结构，提高空间遥感器支撑结构的热尺寸稳定性，使得支撑结构对空间热载荷变化的抵抗能力增大，保证次反射镜相对于主反射镜的倾角和刚体位移指标，满足空间遥感器的成像精度要求。一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，为四层框三层杆的三角桁架结构，包括次镜支撑架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架杆、第一接头组件、第二接头组件、第三接头组件、第四接头组件；所述框架均为正多边形结构，截面为工字型，且内切圆中心线轴线重合，所述前框架位于整个桁架结构的最前端，依次轴向分布，且每两个相邻所述框架通过多组所述桁架杆连接，每两个相邻所述桁架杆与所连接的框架组成相互连接的三角形；所述桁架杆为方杆，截面为正方形，所述次镜支撑架内连接于所述前框架上，且中心面重合；所述第一接头组件用于连接所述前框架与所述桁架杆，所述第二接头组件用于连接所述第一中框架与所述桁架杆，所述第三接头组件用于连接所述第二中框架与所述桁架杆，所述第四接头组件用于连接所述后框架与所述桁架杆；所述次镜支撑架、所述框架、所述桁架杆、所述接头组件均为碳纤维复合材料，所述接头组件中碳纤维的铺层方向为沿着整个桁架支撑结构的轴向。优选地，所述接头组件采用多边形板和“V”形块组合而成。优选地，所述接头组件、桁架杆及框架之间采用胶黏剂粘接，且局部用铆钉加固。优选地，所述碳纤维复合材料为碳纤维/氰酸酯复合材料。优选地，所述框架均为正八边形结构。优选地，所述次镜支撑架由中间圆筒及四个连接板组成，相邻两个连接板的夹角为90°。优选地，所述第一接头组件包括加强片角、第一单连接板、第一加强块；所述加强角片起加强连接作用，呈“V”形，中间带加强筋，共两个，底部设有四个螺栓圆孔；所述加强角片底部通过螺栓连接到所述前框架的工字梁结构的中间腹板上，所述加强角片侧面通过胶黏剂与所述桁架杆的一个侧面粘结；所述第一单接连接板为两个多边形板，所述第一单连接板的上部分与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起，下部分与所述前框架的工字梁结构的翼缘板侧面通过胶黏剂粘结在一起；所述第一加强块呈“V”形，与两根所述桁架杆所形成的“V”字形结构相对应，共一个，起加强连接作用；所述第一加强块的平行的两个侧面分别与所述第一单接连接板的侧面通过胶黏剂粘结在一起，局部用铆钉加固，两个带夹角的侧面分别与两个所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起。优选地，所述第二接头组件包括第一双连接板、第二加强块、第二双连接板；所述第一双连接板为两个多边形板，所述第一双连接板的两端部分分别与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起，中间部分与所述第一中框架的工字梁的翼缘板侧面通过胶黏剂粘结在一起，且局部用铆钉加固；所述第二双连接板为两个多边形板，所述第二双连接板的两端部分分别与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起，中间部分与所述第一中框架的工字梁的翼缘板侧面通过胶黏剂粘结在一起，且局部用铆钉加固；所述第二加强块呈“V”形，与两根所述桁架杆所形成的“V”字形结构相对应，共两个，起加强连接作用；所述第二加强块平行的两个侧面分别与所述第一双连接板和所述第二双连接板的侧面通过胶黏剂粘结在一起，且局部用铆钉加固，带夹角的两个侧面分别与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起。优选地，所述第三接头组件包括加强片角、第三双连接板、第一加强块；所述加强角片起加强连接作用，呈“V”形，中间带加强筋，共四个，底部设有四个螺栓圆孔；所述加强角片底部通过螺栓连接到所述前框架的工字梁结构的中间腹板上，所述加强角片的侧面通过胶黏剂与所述桁架杆的一个侧面粘结，相对应的两个所述加强角片将所述第二中框架的工字梁结构的中间腹板夹在中间；所述第三双连接板为两个多边形板，用于连接所述桁架杆与所述第二中框架；所述第三双连接板的两端部分分别与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起，中间部分与所述第二中框架的工字梁结构的翼缘板侧面通过胶黏剂粘接在一起，且局部用铆钉加固；所述第一加强块起加强连接作用，呈“V”形，与两根所述桁架杆所形成的“V”字形结构相对应，共两个；所述第一加强块平行的两个侧面分别与所述第三双连接板的侧面通过胶黏剂粘接在一起，且局部用铆钉加固，带夹角的两个侧面分别与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起。优选地，所述第四接头组件包括第二单连接板、所述第二加强块、第三单连接板；所述第二单连接板为两个多边形板，所述第二单连接板的上部分与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起，下部分与所述后框架的工字梁结构的翼缘板侧面通过胶黏剂粘接在一起，且局部用铆钉加固；所述第三单连接板为两个多边形板，所述第三单连接板的上部分与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起，下部分与所述后框架的工字梁结构的翼缘板侧面通过胶黏剂粘接在一起，且局部用铆钉加固；所述第二加强块呈“V”形，与两根所述桁架杆所形成的“V”字形结构相对应，共一个，起加强连接作用；所述第二加强块平行的两对侧面分别与所述第二单连接板和所述第三单连接板的侧面通过胶黏剂粘结在一起，且局部用铆钉加固，带夹角的两个侧面分别与两根所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起。本专利技术的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构为一种四层框三层杆的三角桁架结构，充分利用三角形的稳定性，采用变构件受弯曲载荷为拉压载荷的设计原理，有效的提高桁架结构本身的刚度和强度；整体桁架结构全部采用碳纤维复合材料，从材料本身的角度降低整个桁架支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，为四层框三层杆的三角桁架结构，包括次镜支撑架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架杆、第一接头组件、第二接头组件、第三接头组件、第四接头组件；所述框架均为正多边形结构，截面为工字型，且内切圆中心线轴线重合，所述前框架位于整个桁架结构的最前端，依次轴向分布，且每两个相邻所述框架通过多组所述桁架杆连接，每两个相邻所述桁架杆与所连接的框架组成相互连接的三角形；所述桁架杆为方杆，截面为正方形，所述次镜支撑架内连接于所述前框架上，且中心面重合；所述第一接头组件用于连接所述前框架与所述桁架杆，所述第二接头组件用于连接所述第一中框架与所述桁架杆，所述第三接头组件用于连接所述第二中框架与所述桁架杆，所述第四接头组件用于连接所述后框架与所述桁架杆；所述次镜支撑架、所述框架、所述桁架杆、所述接头组件均为碳纤维复合材料，所述接头组件中碳纤维的铺层方向为沿着整个桁架支撑结构的轴向。

【技术特征摘要】
1.一种空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，为四层框三层杆的三角桁架结构，包括次镜支撑架、前框架、第一中框架、第二中框架、后框架、桁架杆、第一接头组件、第二接头组件、第三接头组件、第四接头组件；所述框架均为正多边形结构，截面为工字型，且内切圆中心线轴线重合，所述前框架位于整个桁架结构的最前端，依次轴向分布，且每两个相邻所述框架通过多组所述桁架杆连接，每两个相邻所述桁架杆与所连接的框架组成相互连接的三角形；所述桁架杆为方杆，截面为正方形，所述次镜支撑架内连接于所述前框架上，且中心面重合；所述第一接头组件用于连接所述前框架与所述桁架杆，所述第二接头组件用于连接所述第一中框架与所述桁架杆，所述第三接头组件用于连接所述第二中框架与所述桁架杆，所述第四接头组件用于连接所述后框架与所述桁架杆；所述次镜支撑架、所述框架、所述桁架杆、所述接头组件均为碳纤维复合材料，所述接头组件中碳纤维的铺层方向为沿着整个桁架支撑结构的轴向。2.根据权利要求1所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述接头组件采用多边形板和“V”形块组合而成。3.根据权利要求1所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述接头组件、桁架杆及框架之间采用胶黏剂粘接，且局部用铆钉加固。4.根据根据权利要求1所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述碳纤维复合材料为碳纤维/氰酸酯复合材料。5.根据根据权利要求1所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述框架均为正八边形结构。6.根据根据权利要求1所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述次镜支撑架由中间圆筒及四个连接板组成，相邻两个连接板的夹角为90°。7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求中所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述第一接头组件包括加强片角、第一单连接板、第一加强块；所述加强角片起加强连接作用，呈“V”形，中间带加强筋，共两个，底部设有四个螺栓圆孔；所述加强角片底部通过螺栓连接到所述前框架的工字梁结构的中间腹板上，所述加强角片侧面通过胶黏剂与所述桁架杆的一个侧面粘结；所述第一单接连接板为两个多边形板，所述第一单连接板的上部分与所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘接在一起，下部分与所述前框架的工字梁结构的翼缘板侧面通过胶黏剂粘结在一起；所述第一加强块呈“V”形，与两根所述桁架杆所形成的“V”字形结构相对应，共一个，起加强连接作用；所述第一加强块的平行的两个侧面分别与所述第一单接连接板的侧面通过胶黏剂粘结在一起，局部用铆钉加固，带夹角的两个侧面分别与两个所述桁架杆的侧面通过胶黏剂粘结在一起。8.根据权利要求1-6中任意一项权利要求中所述的空间光学遥感器碳纤维桁架支撑结构，其特征在于，所述第二接头组件包括第一双连接板、第二加强...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝龙，董吉洪，薛闯，张立浩，安明鑫，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22