【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光學遙感，具體地，涉及一種應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板。
技術(shù)介紹
1、空間相機光學基板是光學遙感系統(tǒng)搭載單機載荷的重要平臺，其重量、剛度承載能力、尺寸穩(wěn)定性、精度穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)自身性能指標，將直接決定搭載光學系統(tǒng)的精度及性能。隨著光學遙感系統(tǒng)的發(fā)展趨向長焦、寬幅、高分辨率，對基板結(jié)構(gòu)的發(fā)展也有了趨向大尺寸、輕量化、高剛度及高穩(wěn)定性的需求。
2、對比以往光學基板的結(jié)構(gòu)，尺寸大小常規(guī)并常使用金屬材質(zhì)配合鏤空減重形式；或使用傳統(tǒng)蜂窩板結(jié)構(gòu)。但當面臨搭載大相機載荷并運行精度要求高，基板升級為大尺度時，從材料選擇制備、重量及結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸及精度穩(wěn)定性的把握，原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)已不滿足要求。對應(yīng)如下專利對比得：
3、如在專利文獻cn?113970867?b公開了一種應(yīng)用于同軸四反光學系統(tǒng)的塔式相機結(jié)構(gòu)，其中包含的光學基板結(jié)構(gòu)為六邊形，通過多邊形鏤空輕量化，材料為鈹鋁合金。該種使用金屬材質(zhì)配合拓撲輕量化設(shè)計的基板，在大尺度基板設(shè)計中，原材料的制備無法滿足尺寸需求，并且存在重量超差問題。
4、專利文獻cn?105466470?a公開了一種大型空間光學遙感器復(fù)合攔光板，該攔光板使用了碳纖維材料，使得該攔光板基板在重量上實現(xiàn)了輕量化。但結(jié)構(gòu)為非承載結(jié)構(gòu)，無法搭載載荷經(jīng)過力學考核。
5、因此，需要提供一種應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，滿足大尺寸、輕量化、高剛度及高穩(wěn)定性的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)的目的
2、根據(jù)本專利技術(shù)提供的一種應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板,光學基板包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的中心高穩(wěn)定區(qū)域、承力筒以及碳纖維框架板，所述光學基板的包絡(luò)區(qū)域覆蓋有蒙皮形成封閉殼結(jié)構(gòu)基板；
3、光學基板的兩側(cè)分別為：光學基板相機面和光學基板單機面，所述光學基板相機面的遮光罩安裝接口處設(shè)置有碳纖維環(huán)帶，所述碳纖維環(huán)帶上鑲嵌有離散的金屬基復(fù)合材料貼片；
4、所述中心高穩(wěn)定區(qū)域包括金屬基復(fù)合材料中心筒，所述金屬基復(fù)合材料中心筒的外環(huán)面沿周向均勻設(shè)置有多個金屬基復(fù)合材料主支撐骨架、多個金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架以及多個碳纖維輔支撐骨架；
5、所述碳纖維框架板包括內(nèi)側(cè)的多個矩形框架管和外側(cè)的封閉框架管，多個所述矩形框架管分別設(shè)置在所述中心高穩(wěn)定區(qū)域的支撐骨架的傳力路徑延伸方向上；
6、所述中心高穩(wěn)定區(qū)域和所述碳纖維框架板二者內(nèi)部均填充有各向同性排列的六邊形翻邊碳蜂窩。
7、優(yōu)選地，所述蒙皮包括一體式無拼接的碳纖維蒙皮，兩片所述蒙皮分別膠接覆蓋在所述光學基板相機面、光學基板單機面上，所述蒙皮的外沿與所述碳纖維框架板的外沿相匹配，所述蒙皮僅對所述金屬基復(fù)合材料中心筒區(qū)域無覆蓋，所述蒙皮上與單機連接處開孔。
8、優(yōu)選地，所述承力筒為圓形碳纖維筒，所述承力筒包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮、鋁蜂窩芯夾層以及承力外側(cè)筒蒙皮，所述承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮的上下兩端均向內(nèi)延伸形成有蒙皮翻邊，所述承力外側(cè)筒蒙皮的上下兩端均向外延伸形成有蒙皮翻邊，所述蒙皮翻邊與所述蒙皮平行且膠接，所述光學基板單機面的蒙皮的外側(cè)設(shè)置有第二碳纖維圓環(huán)帶，所述第二碳纖維圓環(huán)帶與所述鋁蜂窩芯夾層對應(yīng)設(shè)置。
9、優(yōu)選地，所述碳纖維環(huán)帶與所述鋁蜂窩芯夾層對應(yīng)設(shè)置，所述金屬基復(fù)合材料貼片的一側(cè)形成有突臺，所述金屬基復(fù)合材料貼片通過所述突臺嵌設(shè)在所述碳纖維環(huán)帶內(nèi)且與所述碳纖維環(huán)帶膠接，所述金屬基復(fù)合材料貼片與遮光罩安裝接口的角度分布、弧形長度一致。
10、優(yōu)選地，所述金屬基復(fù)合材料中心筒為上下對焊的兩個半徑筋狀封閉鏤空圓環(huán)盤結(jié)構(gòu)，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架為上下對焊的兩個十字型筋狀鏤空矩形框架，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架上設(shè)置有單機安裝突臺，所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架為工字型筋狀鏤空矩形框架結(jié)構(gòu)，所述碳纖維輔支撐骨架為矩形管結(jié)構(gòu)；
11、所述金屬基復(fù)合材料中心筒的周側(cè)均勻設(shè)置有三個所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架和三個所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架，且所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架和所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架間隔設(shè)置，相鄰兩個所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架和所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架之間均設(shè)置有所述碳纖維輔支撐骨架。
12、優(yōu)選地，所述碳纖維框架板為中心對稱結(jié)構(gòu)，所述碳纖維框架板內(nèi)部還設(shè)置有多個輔支撐矩形框架管，所述輔支撐矩形框架管的兩端分別與所述承力筒、所述封閉框架管連接，所述矩形框架管、封閉框架管以及輔支撐矩形框架管一體成型，所述承力筒的周側(cè)連接有多個接頭，所述承力筒通過所述接頭與所述碳纖維框架板緊固連接。
13、優(yōu)選地，所述碳纖維輔支撐骨架、矩形框架管以及輔支撐矩形框架管三者的管腔內(nèi)均設(shè)置有型熱管，所述型熱管的上下翅片與所述管腔的內(nèi)壁膠接；
14、所述承力筒的外側(cè)壁沿周向設(shè)置有多個空間s型熱管，多個所述空間s型熱管由下至上呈環(huán)形相錯布置，所述空間s型熱管的上下翅片分別與所述承力外側(cè)筒蒙皮上下兩端的蒙皮翻邊膠接。
15、優(yōu)選地，所述六邊形翻邊碳蜂窩的蜂窩芯胞元的外接圓直徑為高度的1/3，所述蜂窩芯胞元的上下均設(shè)置有向內(nèi)延伸的翻邊，翻邊寬度為高度的5％，翻邊厚度與蜂窩壁一致，所述六邊形翻邊碳蜂窩的蜂窩壁鋪層方向為蜂窩芯胞元厚度的準各向，所述六邊形翻邊碳蜂窩的排列方式為以蜂窩芯胞元各邊面法向方向發(fā)散，逐個背靠背排列。
16、優(yōu)選地，所述光學基板單機面的單機安裝接口處設(shè)置有多個碳纖維埋件，所述碳纖維埋件為三角形等邊構(gòu)型，三角形各頂點處為平直段，縱向形成有與所述六邊形翻邊碳蜂窩連接的貫穿插槽口，所述碳纖維埋件與所述蜂窩芯胞元內(nèi)壁或節(jié)點處粘接；
17、所述光學基板單機面設(shè)置有多個圓形的離散式金屬基復(fù)合材料貼片，所述離散式金屬基復(fù)合材料貼片上的單機安裝銜接處開設(shè)有通孔。
18、優(yōu)選地，所述封閉框架管的周側(cè)對稱且等間距設(shè)置有多個工裝吊點，所述工裝吊點的工裝吊點埋件緊固連接在所述封閉框架管的內(nèi)腔中，所述工裝吊點的工裝吊點貼片膠接在所述封閉框架管的外側(cè)面上。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下的有益效果：
20、本專利技術(shù)通過由金屬基復(fù)合材料構(gòu)成的中心高穩(wěn)定區(qū)域，在滿足單機高精度運行的條件下，其余部分配合承力筒、碳纖維材料的框架板及蜂窩布局設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)高剛度及高穩(wěn)定性的同時，在減重方面有很大優(yōu)勢，降低了材料成本，解決大尺度基板對采用傳統(tǒng)單一sical存在材料備料、加工尺度的難題；通過六邊形翻邊碳蜂窩結(jié)構(gòu)填充基板，從單個胞元背對背排布的方式上，改善原傳統(tǒng)蜂窩芯條帶分布異性導致的面內(nèi)力學各向異性的問題；異形熱管與支撐結(jié)構(gòu)及承力筒的鑲嵌布局，優(yōu)化整體基板的尺寸及精度穩(wěn)定性。
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1.一種應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，光學基板(1)包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的中心高穩(wěn)定區(qū)域(2)、承力筒(3)以及碳纖維框架板(5)，所述光學基板(1)的包絡(luò)區(qū)域覆蓋有蒙皮(7)形成封閉殼結(jié)構(gòu)基板；
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述蒙皮(7)包括一體式無拼接的碳纖維蒙皮，兩片所述蒙皮(7)分別膠接覆蓋在所述光學基板相機面(101)、光學基板單機面(102)上，所述蒙皮(7)的外沿與所述碳纖維框架板(5)的外沿相匹配，所述蒙皮(7)僅對所述金屬基復(fù)合材料中心筒(21)區(qū)域無覆蓋，所述蒙皮(7)上與單機連接處開孔。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述承力筒(3)為圓形碳纖維筒，所述承力筒(3)包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮(31)、鋁蜂窩芯夾層(32)以及承力外側(cè)筒蒙皮(33)，所述承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮(31)的上下兩端均向內(nèi)延伸形成有蒙皮翻邊，所述承力外側(cè)筒蒙皮(33)的上下兩端均向外延伸形成有蒙皮翻邊，所述蒙皮翻邊與所述蒙皮(7)平行且膠接，所述光學基板單機面(10
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述碳纖維環(huán)帶(4)與所述鋁蜂窩芯夾層(32)對應(yīng)設(shè)置，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)的一側(cè)形成有突臺，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)通過所述突臺嵌設(shè)在所述碳纖維環(huán)帶(4)內(nèi)且與所述碳纖維環(huán)帶(4)膠接，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)與遮光罩安裝接口的角度分布、弧形長度一致。
5.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述金屬基復(fù)合材料中心筒(21)為上下對焊的兩個半徑筋狀封閉鏤空圓環(huán)盤結(jié)構(gòu)，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架(23)為上下對焊的兩個十字型筋狀鏤空矩形框架，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架(23)上設(shè)置有單機安裝突臺，所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架(24)為工字型筋狀鏤空矩形框架結(jié)構(gòu)，所述碳纖維輔支撐骨架(25)為矩形管結(jié)構(gòu)；
6.如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述碳纖維框架板(5)為中心對稱結(jié)構(gòu)，所述碳纖維框架板(5)內(nèi)部還設(shè)置有多個輔支撐矩形框架管(54)，所述輔支撐矩形框架管(54)的兩端分別與所述承力筒(3)、所述封閉框架管(53)連接，所述矩形框架管(52)、封閉框架管(53)以及輔支撐矩形框架管(54)一體成型，所述承力筒(3)的周側(cè)連接有多個接頭(51)，所述承力筒(3)通過所述接頭(51)與所述碳纖維框架板(5)緊固連接。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述碳纖維輔支撐骨架(25)、矩形框架管(52)以及輔支撐矩形框架管(54)三者的管腔內(nèi)均設(shè)置有型熱管(1001)，所述型熱管(1001)的上下翅片與所述管腔的內(nèi)壁膠接；
8.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述六邊形翻邊碳蜂窩(6)的蜂窩芯胞元(61)的外接圓直徑為高度的1/3，所述蜂窩芯胞元(61)的上下均設(shè)置有向內(nèi)延伸的翻邊，翻邊寬度為高度的5％，翻邊厚度與蜂窩壁一致，所述六邊形翻邊碳蜂窩(6)的蜂窩壁鋪層方向為蜂窩芯胞元(61)厚度的準各向，所述六邊形翻邊碳蜂窩(6)的排列方式為以蜂窩芯胞元(61)各邊面法向方向發(fā)散，逐個背靠背排列。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述光學基板單機面(102)的單機安裝接口處設(shè)置有多個碳纖維埋件(8)，所述碳纖維埋件(8)為三角形等邊構(gòu)型，三角形各頂點處為平直段，縱向形成有與所述六邊形翻邊碳蜂窩(6)連接的貫穿插槽口，所述碳纖維埋件(8)與所述蜂窩芯胞元(61)內(nèi)壁或節(jié)點處粘接；
10.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述封閉框架管(53)的周側(cè)對稱且等間距設(shè)置有多個工裝吊點(11)，所述工裝吊點(11)的工裝吊點埋件(111)緊固連接在所述封閉框架管(53)的內(nèi)腔中，所述工裝吊點(11)的工裝吊點貼片(112)膠接在所述封閉框架管(53)的外側(cè)面上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，光學基板(1)包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的中心高穩(wěn)定區(qū)域(2)、承力筒(3)以及碳纖維框架板(5)，所述光學基板(1)的包絡(luò)區(qū)域覆蓋有蒙皮(7)形成封閉殼結(jié)構(gòu)基板；
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述蒙皮(7)包括一體式無拼接的碳纖維蒙皮，兩片所述蒙皮(7)分別膠接覆蓋在所述光學基板相機面(101)、光學基板單機面(102)上，所述蒙皮(7)的外沿與所述碳纖維框架板(5)的外沿相匹配，所述蒙皮(7)僅對所述金屬基復(fù)合材料中心筒(21)區(qū)域無覆蓋，所述蒙皮(7)上與單機連接處開孔。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述承力筒(3)為圓形碳纖維筒，所述承力筒(3)包括由內(nèi)至外依次設(shè)置的承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮(31)、鋁蜂窩芯夾層(32)以及承力外側(cè)筒蒙皮(33)，所述承力內(nèi)側(cè)筒蒙皮(31)的上下兩端均向內(nèi)延伸形成有蒙皮翻邊，所述承力外側(cè)筒蒙皮(33)的上下兩端均向外延伸形成有蒙皮翻邊，所述蒙皮翻邊與所述蒙皮(7)平行且膠接，所述光學基板單機面(102)的蒙皮(7)的外側(cè)設(shè)置有第二碳纖維圓環(huán)帶(34)，所述第二碳纖維圓環(huán)帶(34)與所述鋁蜂窩芯夾層(32)對應(yīng)設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述碳纖維環(huán)帶(4)與所述鋁蜂窩芯夾層(32)對應(yīng)設(shè)置，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)的一側(cè)形成有突臺，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)通過所述突臺嵌設(shè)在所述碳纖維環(huán)帶(4)內(nèi)且與所述碳纖維環(huán)帶(4)膠接，所述金屬基復(fù)合材料貼片(42)與遮光罩安裝接口的角度分布、弧形長度一致。
5.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于空間相機的封閉復(fù)合結(jié)構(gòu)基板，其特征在于，所述金屬基復(fù)合材料中心筒(21)為上下對焊的兩個半徑筋狀封閉鏤空圓環(huán)盤結(jié)構(gòu)，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架(23)為上下對焊的兩個十字型筋狀鏤空矩形框架，所述金屬基復(fù)合材料主支撐骨架(23)上設(shè)置有單機安裝突臺，所述金屬基復(fù)合材料輔支撐骨架(24)為工字型筋狀鏤空矩形框架結(jié)構(gòu)，所述碳...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張嬌，李志慧，彭效海，高雪峰，程濤，
申請(專利權(quán))人：上海衛(wèi)星裝備研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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