大口径反射镜减振柔性支撑结构及反射镜组件制造技术

本发明专利技术提供一种大口径反射镜减振柔性支撑结构及反射镜组件，包括连接底板、柔性支腿及连接框，连接底板与连接框通过两个柔性支腿连接；其中柔性支腿由多个一体设置的柔性弹片构成；与连接底板及连接框连接的柔性弹片两侧设置有弹片护臂；弹片护臂与柔性弹片之间形成L型间隙；L型间隙内填充阻尼材料；其他柔性弹片两侧各固定一组粘弹性约束阻尼结构。解决了反射镜柔性支撑结构支撑刚度差、振动响应大的问题，可应用于1米以上大口径反射镜的支撑结构中，在不影响反射镜面型精度的前提下，降低柔性支撑用于大口径反射镜的风险。

Flexible Supporting Structure and Mirror Components for Vibration Reduction of Large-aperture Mirror

The invention provides a flexible support structure and a mirror assembly for vibration reduction of a large-caliber mirror, which comprises a connecting bottom plate, a flexible leg and a connecting frame, and a connecting bottom plate and a connecting frame are connected by two flexible legs, in which the flexible leg is composed of flexible shrapnels arranged in one body, and a shrapnel arm is arranged on both sides of the flexible shrapnel connected with the connecting bottom plate and the connecting frame; and a shrapnel arm and a flexible shrapnel arm are arranged on both sides of the flexible sh The L-shaped clearance is formed between the elastic shrapnels; the L-shaped clearance is filled with damping materials; and a group of viscoelastic constrained damping structures are fixed on both sides of other flexible shrapnels. The problem of poor stiffness and large vibration response of flexible support structure of mirror is solved. The flexible support structure can be applied to the support structure of large aperture mirror over 1 meter. Without affecting the accuracy of mirror surface, the risk of flexible support for large aperture mirror is reduced.

【技术实现步骤摘要】
大口径反射镜减振柔性支撑结构及反射镜组件
本专利技术属于空间光学遥感器
，涉及一种大口径反射镜的减振柔性支撑结构及该反射镜组件。
技术介绍
大口径反射镜是大型空间光学遥感器的核心元件，其定位精度及面型精度直接影响整个光学系统的成像质量，而反射镜支撑结构是影响反射镜面型精度的关键。为减小温度和装配应力等外界环境导致的反射镜面型变化，通常将支撑结构设计成柔性支撑。但同时也存在以下缺陷：1)柔性支撑会大大削弱反射镜组件的支撑刚度，导致组件固有频率降低，甚至引起与卫星平台的共振。对于口径大、重量大的反射镜组件则更为明显；2)反射镜组件在发射阶段振动响应过大，支撑薄弱部位应力大幅增加，极易导致支撑结构件发生屈服变形甚至破坏。
技术实现思路
为了解决反射镜柔性支撑结构支撑刚度差、振动响应大的问题，本专利技术提供了一种大口径反射镜的减振柔性支撑结构及反射镜组件。该支撑结构可在保证大口径反射镜高面型精度的前提下，提升支撑刚度，大幅降低因发射振动带来的响应过大问题，从而有效确保组件的安全性。本专利技术的技术解决方案是提供一种大口径反射镜的减振柔性支撑结构，包括连接底板、柔性支腿及连接框，上述连接底板与连接框通过两个柔性支腿连接；上述连接底板用于与反射镜镜座连接，上述连接框用于与反射镜镜体连接；其特殊之处在于：上述柔性支腿由多个一体设置的柔性弹片构成；与连接底板及连接框连接的柔性弹片两侧设置有弹片护臂；弹片护臂与柔性弹片之间形成L型间隙；上述L型间隙内填充阻尼材料；其他柔性弹片两侧各设置一组粘弹性约束阻尼结构。进一步地，上述阻尼材料为ZN系列阻尼材料；粘弹性约束阻尼结构由粘弹性阻尼层和刚性约束层粘合而成，粘弹性阻尼层一侧贴附至柔性弹片表面。进一步地，上述柔性支腿从上至下依次包括第一柔性弹片、第二柔性弹片及第三柔性弹片；上述第一柔性弹片与第三柔性弹片分别与连接框及连接底板连接；第一柔性弹片与第三柔性弹片相互平行且厚度相等，第一柔性弹片、第三柔性弹片法线方向与第二柔性弹片的法线方向互相垂直。进一步地，上述连接框为U型，柔性支腿与U型连接框的底部连接。进一步地，弹片护臂的厚度小于等于1mm。进一步地，该减振柔性支撑结构还包括固定在U型连接框内的殷钢块。进一步地，殷钢块材料的线膨胀系数与反射镜镜体的线膨胀系数一致。本专利技术还提供一种大口径反射镜组件，包括反射镜及反射镜镜座，其特殊之处在于：还包括三组上述的减振柔性支撑结构；上述反射镜镜体侧边加工有120°均布的平端面，三组减振柔性支撑结构均匀分布在反射镜周围平端面上，连接底板固定在反射镜镜座上。进一步地，该反射镜组件还包括固定在U型连接框内的殷钢块，上述殷钢块与反射镜镜体平端面粘接，反射镜镜体材料为SiC、微晶或者石英等光学材料，殷钢块材料的线膨胀系数与反射镜镜体的线膨胀系数一致。进一步地，连接底板与反射镜镜座之间设有修研垫。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过在柔性支撑结构上设置阻尼材料和粘弹性阻尼结构，当组件承受发射动载荷时，阻尼材料起到能量耗散作用，有效降低反射镜的力学响应。2、在柔性支撑薄弱环节增加弹片护臂，当振动位移较大时，能起到一定限位作用，从而保护结构安全。本专利技术可应用于1米以上大口径反射镜的支撑结构中，在不影响反射镜面型精度的前提下，降低了柔性支撑用于大口径反射镜的风险。附图说明图1为实施例中大口径反射镜组件结构示意图；图2为实施例中减振柔性支撑结构轴测图；图3为实施例中粘弹性约束阻尼结构示意图；图中附图标记为：1-反射镜镜体，2-殷钢块，3-减振柔性支撑结构，4-反射镜镜座，5-平端面，6-U型连接框，7-第一柔性弹片，8-第二柔性弹片，9-第三柔性弹片，10-弹片护臂，11-阻尼材料，12-粘弹性约束阻尼结构，121-刚性约束层，122-粘弹性阻尼层，13-连接底板。具体实施方式本专利技术的专利技术思想为：在离散式柔性支撑结构上设置阻尼耗能结构，增加结构传输路径上的阻尼比，降低传递到反射镜上的动力学响应。从而在实现反射镜组件精准定位、力热卸载的基础上，达到良好的减振抑振效果。以下结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明：从图1可以看出，本实施例反射镜组件包括反射镜镜体1、殷钢块2、减振柔性支撑结构3和反射镜镜座4。反射镜镜体1侧边加工有120°均布的平端面5，三组减振柔性支撑结构3均匀分布在反射镜侧面。通过殷钢块2将减振柔性支撑结构3固定在反射镜镜体1的平端面5上，减振柔性支撑结构3的连接底板13通过螺钉固定在反射镜镜座4上。反射镜镜体1的材料可以选择SiC、微晶或者石英等光学材料。殷钢块材料的线膨胀系数与反射镜镜体的线膨胀系数一致。从图2可以看出，本实施例减振柔性支撑结构3包括U型连接框6、柔性支腿及连接底板13，U型连接框6通过两个柔性支腿与连接底板13连接。柔性支腿包括第一柔性弹片7、第二柔性弹片8及第三柔性弹片9，第一柔性弹片7与第三柔性弹片9相互平行且厚度相等，两者法线方向与第二柔性弹片8的法线方向互相垂直。在保证反射镜组件支撑结构刚度前提下，第一柔性弹片7、第二柔性弹片8及第三柔性弹片9具体结构尺寸根据实际力学条件计算确定。第一柔性弹片7与第三柔性弹片9分别与U型连接框6及连接底板连接，第一柔性弹片7与第三柔性弹片9的两侧均设置有弹片护臂10，且弹片护臂10的厚度不超过1mm，弹片护臂与相应的柔性弹片之间形成L型间隙，本实施例中在L型间隙中填充ZN系列的阻尼材料11，也可以填充其他型号的阻尼材料。在第二柔性弹片8的前后两侧面各设置一组粘弹性约束阻尼结构12。从图3可以看出，粘弹性约束阻尼结构12包括粘弹性阻尼层122和刚性约束层121，粘弹性阻尼层122的材料为ZN系列阻尼材料，刚性约束层121的材料为TC4，两者黏结后，使用粘接剂将粘弹性阻尼层122一侧贴附至第二柔性弹片8表面。装配前，彻底清洗各结构件。首先，将粘弹性约束阻尼结构12粘接到第二柔性弹片8两侧，并填充阻尼材料11至第一柔性弹片7和第三柔性弹片9两侧的L型间隙内，常温静置一周，确保胶层固化后，通过螺钉将殷钢块2连接至减振柔性支撑结构3的U型连接框6内。其次，使用装配工装和调整装置保证反射镜镜体1与殷钢块2之间的相对位置关系准确，在殷钢块2的被粘接面上涂覆环氧胶，分别将上述三组集成完成的组件粘接至反射镜平端面5上，待胶层固化。最后，将粘接有三组减振柔性支撑结构3的反射镜组件与反射镜安装座4使用螺钉连接，为减小装配应力引起的反射镜面型变化，在两者之间增加修研垫使三组支撑组件的装配面共面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径反射镜减振柔性支撑结构，包括连接底板(13)、柔性支腿及连接框，所述连接底板(13)与连接框通过两个柔性支腿连接；所述连接底板(13)用于与反射镜镜座(4)连接，所述连接框用于与反射镜镜体(1)连接；其特征在于：所述柔性支腿由多个一体设置的柔性弹片构成；与连接底板(13)及连接框连接的柔性弹片两侧设置有弹片护臂(10)；弹片护臂(10)与柔性弹片之间形成L型间隙；所述L型间隙内填充阻尼材料(11)；其他柔性弹片两侧各固定一组粘弹性约束阻尼结构(12)。

【技术特征摘要】
1.一种大口径反射镜减振柔性支撑结构，包括连接底板(13)、柔性支腿及连接框，所述连接底板(13)与连接框通过两个柔性支腿连接；所述连接底板(13)用于与反射镜镜座(4)连接，所述连接框用于与反射镜镜体(1)连接；其特征在于：所述柔性支腿由多个一体设置的柔性弹片构成；与连接底板(13)及连接框连接的柔性弹片两侧设置有弹片护臂(10)；弹片护臂(10)与柔性弹片之间形成L型间隙；所述L型间隙内填充阻尼材料(11)；其他柔性弹片两侧各固定一组粘弹性约束阻尼结构(12)。2.根据权利要求1所述大口径反射镜减振柔性支撑结构，其特征在于：所述阻尼材料为ZN系列阻尼材料；所述粘弹性约束阻尼结构由粘弹性阻尼层(122)和刚性约束层(121)粘合而成，粘弹性阻尼层(122)一侧贴附至柔性弹片表面。3.根据权利要求2所述大口径反射镜减振柔性支撑结构，其特征在于：所述柔性支腿从上至下依次包括第一柔性弹片(7)、第二柔性弹片(8)及第三柔性弹片(9)；所述第一柔性弹片(7)与第三柔性弹片(9)分别与连接框及连接底板(13)连接；第一柔性弹片(7)与第三柔性弹片(9)相互平行且厚度相等，第一柔性弹片(7)、第三柔性弹片(9)法线方向与第二柔性弹片(8)的法线方向互相垂直。4.根据权利要求3所述大口径反射镜减振柔性支撑结构，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思远，孙丽军，张宏建，赵强，李勇，李立英，柯善良，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61