一种太阳光会聚原理验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳光会聚原理验证系统，包括：主镜单元、次镜单元、支撑工装单元、系统计算机和电箱；其中，所述系统计算机和所述电箱相连接；所述电箱与所述主镜单元相连接；所述主镜单元与所述次镜单元均与所述支撑工装单元相连接；所述系统计算机通过所述电箱控制所述主镜单元展开至预设标定位置后，平行光垂直照射所述主镜单元，经主镜单元、次镜单元两次反射，测量出射缩束平行光准直度与光斑能量密度。本发明专利技术降低了地面原理样机整体加工及装调难度，可验证空间大口径展开式太阳光会聚系统展开方案的可行性。系统展开方案的可行性。系统展开方案的可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳光会聚原理验证系统


[0001]本专利技术属于应用空间大口径拼接式反射镜的太阳光会聚
，尤其涉及一种太阳光会聚原理验证系统。

技术介绍

[0002]为了验证应用空间大口径拼接式反射镜的太阳光会聚系统技术可行性，需要搭建太阳光会聚原理地面实验系统，目前不存在大口径拼接式反射镜的太阳光会聚验证系统，无法有效评估、验证其在空间环境中的应用性能，不能及时发现和消除原理层面的不足。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种太阳光会聚原理验证系统，降低了地面原理样机整体加工及装调难度，可验证空间大口径展开式太阳光会聚系统展开方案的可行性。
[0004]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种太阳光会聚原理验证系统，包括：主镜单元、次镜单元、支撑工装单元、系统计算机和电箱；其中，所述系统计算机和所述电箱相连接；所述电箱与所述主镜单元相连接；所述主镜单元与所述次镜单元均与所述支撑工装单元相连接；所述系统计算机通过所述电箱控制所述主镜单元展开至预设标定位置后，平行光垂直照射所述主镜单元，经主镜单元、次镜单元两次反射，测量出射缩束平行光准直度与光斑能量密度。
[0005]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述主镜单元包括中心安装法兰、固定子镜、L型连接板、可展开子镜和支撑组件；其中，所述中心安装法兰与所述支撑工装单元相连接；所述固定子镜通过所述L型连接板与所述中心安装法兰相连接；
[0006]所述可展开子镜通过所述支撑组件与所述中心安装法兰相连接。
[0007]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述固定子镜的数量为五个，五个固定子镜和一个固定子镜组成的六个子镜沿所述中心安装法兰的周向均匀分布。
[0008]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述支撑组件包括镜座盖板、镜座、带有法兰的凸台、L型镜座、铰链和展开机构；其中，所述可展开子镜设置于所述镜座的内部；所述镜座盖板与所述镜座的端面相连接，所述镜座盖板与所述可展开子镜的凸台相压；所述镜座的中部与所述带有法兰的凸台的一端相连接；所述带有法兰的凸台的另一端通过所述L型镜座与所述展开机构的一端相连接；所述展开机构的另一端与所述支撑工装单元相连接；所述L型镜座的底部通过所述铰链与所述中心安装法兰相连接。
[0009]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述次镜单元包括次镜、楔形支撑块、第一杆接头、第二杆接头、碳纤维管、次镜支撑工装和次镜支撑组件；其中，所述次镜通过所述次镜支撑组件与所述楔形支撑块相连接；所述楔形支撑块通过所述第一杆接头与所述碳纤维管的一端相连接；所述碳纤维管的另一端通过所述第二杆接头与所述次镜支撑工装相连接。
[0010]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述次镜支撑组件包括次镜支撑架、转接板和
三维精密调整滑台；其中，所述次镜设置于所述次镜支撑架的中部开孔位置；所述次镜支撑架与所述转接板相连接；所述转接板设置于所述三维精密调整滑台的上部；所述三维精密调整滑台的底部与所述楔形支撑块相连接。
[0011]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述三维精密调整滑台能够提供X、Y、Z三个自由度的平动精密调整，所述次镜支撑架能够实现X、Y两个轴的摆角调整。
[0012]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述可展开子镜的背部与镜座精磨圆环面接触，未接触的间隙填充环氧树脂胶。
[0013]上述太阳光会聚原理验证系统中，所述镜座的内径为Φ160mm
‑
Φ165mm。
[0014]上述太阳光会聚原理验证系统中，当平行光垂直照射所述主镜单元，经主镜单元、次镜单元两次反射，实现太阳光会聚，其中，主镜单元尺寸、次镜单元尺寸与光斑能量密度、出射缩束平行光准直度与光斑能量密度的约束关系如下：
[0015][0016][0017][0018][0019]其中，S1、S2分别为主镜面积和光斑面积，D1、D2分别为主镜单元口径和光斑直径，W1、W2分别为光斑能量密度和输入能量密度，δ为角半径，P为轴向距离，C
光学
、C
几何
分别为光学聚光比和几何聚光比。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0021](1)本专利技术的主镜单元包括一组可展开子镜单元与五组固定子镜单元，通过一组可展开子镜单元验证展开机构的可行性，降低了地面原理样机整体加工及装调难度；
[0022](2)本专利技术的可展开子镜单元的镜体支撑的支撑方式能够保证子镜位置精度，相比背部柔节支撑方式，降低了加工难度；
[0023](3)本专利技术的次镜设计有台结构，将凸台置于镜架，通过轴线垂直分布的锁紧螺钉固定，且该镜架设计有俯仰及偏摆调整螺钉，实现二维旋转调整；
[0024](4)本专利技术的次镜镜架通过转接板与三维精密调整滑台连接，后者可提供三自由度平动精密调整需求，与镜架调螺钉配合，满足子镜五自由度位姿调整需求。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0026]图1是本专利技术实施例提供的太阳光会聚原理验证系统的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例提供的太阳光会聚原理验证系统的另一结构示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例提供的可展开子镜单元支撑结构剖示图；
[0029]图4是本专利技术实施例提供的次镜支撑结构剖视图；
[0030]图5是本专利技术实施例提供的次镜单元示意图。
具体实施方式
[0031]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0032]为了验证应用空间大口径拼接式反射镜的太阳光会聚系统技术可行性，需要搭建太阳光会聚原理地面实验系统，通过对原理样机的仿真和实验，可以有效评估、验证其性能，及时发现和消除原理层面的不足。实验测试出射光束准直度及会聚后光斑能量密度，进一步计算得出系统聚光比，通过与设计指标进行对比，能够对其指标满足度进行分析。研制太阳光会聚原理验证系统需要解决的关键技术问题是保证光束准直度及光斑能量密度，满足设计聚光比指标要求。
[0033]图1是本专利技术实施例提供的太阳光会聚原理验证系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的太阳光会聚原理验证系统的另一结构示意图。如图1和图2所示，该太阳光会聚原理验证系统，其特征在于包括：主镜单元1、次镜单元2、支撑工装单元3、系统计算机4和电箱5；其中，
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳光会聚原理验证系统，其特征在于包括：主镜单元(1)、次镜单元(2)、支撑工装单元(3)、系统计算机(4)和电箱(5)；其中，所述系统计算机(4)和所述电箱(5)相连接；所述电箱(5)与所述主镜单元(1)相连接；所述主镜单元(1)与所述次镜单元(2)均与所述支撑工装单元(3)相连接；所述系统计算机(4)通过所述电箱(5)控制所述主镜单元(1)展开至预设标定位置后，平行光垂直照射所述主镜单元(1)，经主镜单元(1)、次镜单元(2)两次反射，测量出射缩束平行光准直度与光斑能量密度。2.根据权利要求1所述的太阳光会聚原理验证系统，其特征在于：所述主镜单元(1)包括中心安装法兰(1
‑
1)、固定子镜(1
‑
2)、L型连接板(1
‑
3)、可展开子镜(1
‑
4)和支撑组件；其中，所述中心安装法兰(1
‑
1)与所述支撑工装单元(3)相连接；所述固定子镜(1
‑
2)通过所述L型连接板(1
‑
3)与所述中心安装法兰(1
‑
1)相连接；所述可展开子镜(1
‑
4)通过所述支撑组件与所述中心安装法兰(1
‑
1)相连接。3.根据权利要求2所述的太阳光会聚原理验证系统，其特征在于：所述固定子镜(1
‑
2)的数量为五个，五个固定子镜(1
‑
2)和一个固定子镜(1
‑
2)组成的六个子镜沿所述中心安装法兰(1
‑
1)的周向均匀分布。4.根据权利要求2所述的太阳光会聚原理验证系统，其特征在于：所述支撑组件包括镜座盖板(1
‑
5)、镜座(1
‑
6)、带有法兰的凸台(1
‑
7)、L型镜座(1
‑
8)、铰链(1
‑
9)和展开机构(1
‑
10)；其中，所述可展开子镜(1
‑
4)设置于所述镜座(1
‑
6)的内部；所述镜座盖板(1
‑
5)与所述镜座(1
‑
6)的端面相连接，所述镜座盖板(1
‑
5)与所述可展开子镜(1
‑
4)的凸台相压；所述镜座(1
‑
6)的中部与所述带有法兰的凸台(1
‑
7)的一端相连接；所述带有法兰的凸台(1
‑
7)的另一端通过所述L型镜座(1
‑
8)与所述展开机构(1
‑
10)的一端相连接；所述展开机构(1
‑
10)的另一端与所述支撑工装单元(3)相连接；所述L型镜座(1
‑
8)的底部通过所述铰链(1
‑
9)与所述中心安装法兰(1
‑
1)相连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨自鹏，李重远，张群，张新宇，陈益，贾睿，吕静，李欣，梁桐，刘小旭，石佳，刘畅，周佑君，陈佳晔，张绪斌，李轩，南京宏，齐祥，王瑾，肖昆，奚琳，文艺，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：