一种低应力大口径反射镜支撑结构及方法与流程

本发明涉及光学反射镜支撑，具体涉及一种低应力大口径反射镜支撑结构及方法。

背景技术：

1、反射镜组件作为光机系统的核心部分，起到了决定光机系统性能的关键作用；光学反射镜的支撑结构会影响反射镜组件粘接应力、装配应力以及因使用环境温度变化产生的热应力，从而影响反射镜面形精度稳定。

2、背部三点支撑是一种适用于大口径反射镜的典型支撑方法，一般通过粘接剂将反射镜背部的锥孔与锥形衬套进行粘接，再通过锥套上的机械接口连接柔性支撑，最后通过研磨垫片找平安装面平面度，并连接反射镜基板；然而这种传统的反射镜背部三点支撑方式也存在以下缺点：首先，反射镜与衬套采用“圆锥面-圆锥面”的配合方式，对锥套与锥孔的相对位置要求高，需要反复配研、配车圆锥面以调整衬套与锥孔的相对位置，工序复杂、加工成本与时间成本较高；其次，在传统的背部三点支撑结构中，柔性环节集中在柔性支撑上，无法消除由于粘接剂固化收缩产生的粘接应力，且在宽温使用条件下，柔性支撑自身的消热效果可能不足以保证反射镜面形精度稳定。

3、公开号为cn114578505a的中国专利公开了一种空间大口径反射镜的背部三点支撑结构，该结构包括反射镜和三组支撑组件，支撑组件包括锥套和柔节；其中，锥套和反射镜固定连接，反射镜圆周方向均匀设置三个锥孔，三组支撑组件分别与锥孔通过环氧树脂胶粘接；锥孔与锥套连接，锥套通过连接螺钉和定位销钉与柔节固定连接；其中柔节从上到下、靠近反射镜到远离反射镜的方向依次包括锥套连接法兰、柔节柔性部分、柔节刚性部分和对外连接法兰；柔节柔性部分为倒置的并联式三脚架结构，包含三个支腿；锥套连接法兰的厚度方向上开设有个槽体，支腿的一端设置在两个槽体之间，三个支腿在柔节刚性部分上交于一点，支腿和槽体使柔节具有转动柔性和平动柔性，并具有一定的刚度，解决反射镜组件的静、动力学性能对支撑结构刚柔要求不一致带来的矛盾，实现对大口径反射镜的背部三点的高性能支撑；该种支撑结构具有以下缺点：第一，装配流程繁琐，反射镜锥孔与锥套粘接前，需要根据设计要求配研、配车圆锥面，并反复试装保证二者相对位置关系满足设计要求后，才可开展粘接、装配等工作；第二，锥孔与锥套间的粘接应力无法释放，锥孔与锥套粘接后，无法消除粘接剂固化收缩产生的粘接应力，粘接应力直接作用于反射镜镜体，会影响反射镜面形精度稳定。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种低应力大口径反射镜支撑结构及方法。

2、一种低应力大口径反射镜支撑结构，包括：反射镜和反射镜基板，所述反射镜的背部开设有圆柱形粘接孔，圆柱形粘接孔内安装有与圆柱形粘接孔相对应的柔性衬套，柔性衬套内连接有柔性支撑结构，柔性支撑结构远离反射镜的一端与反射镜基板连接，柔性衬套与圆柱形粘接孔之间涂有胶层。

3、进一步地，所述柔性衬套的外壁面上开设有胶层固化槽，胶层固化槽上开设有出胶口。

4、进一步地，所述柔性衬套上还开设有注胶孔，注胶孔与出胶口连通。

5、进一步地，所述柔性衬套的外壁面上还开设有溢胶槽，溢胶槽与胶层固化槽连通。

6、进一步地，所述柔性衬套的两端都沿圆周方向均匀分布有多条第一柔性槽，多条第一柔性槽的首尾之间均存在重叠部分。

7、进一步地，所述柔性支撑结构上设置有柔性环节，柔性环节上还设置有第二柔性槽。

8、进一步地，所述反射镜支撑结构还包括垫片，垫片的一端与柔性支撑结构连接，垫片的另一端与反射镜基板连接。

9、进一步地，所述柔性衬套上开设有第一接口，第一接口位于柔性衬套上靠近反射镜的一端。

10、进一步地，所述柔性环节上靠近反射镜的一端开设有第二接口，柔性支撑结构上远离反射镜的一端开设有第三接口。

11、本发明还包括一种低应力大口径反射镜支撑方法，该方法是基于上述任一项所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构所实现的，首先将柔性衬套与柔性支撑结构连接，之后将反射镜基板与柔性支撑结构连接，再将柔性衬套安装至反射镜背部的圆柱形粘接孔内，最后在柔性衬套与圆柱形粘接孔之间涂胶。

12、本发明技术方案，具有如下优点：

13、1.本发明提供的技术方案中，通过设计圆柱形粘接孔以及与之对应的柔性衬套，使反射镜与柔性衬套的粘接界面采用“圆柱面-圆柱面”的配合连接形式，取代了传统的“圆锥面-圆锥面”配合连接形式，圆柱形粘接孔可以有效避免配研和配车圆锥面过程，大大节省加工成本和研制时间。

14、2.本发明提供的技术方案中，在消热环节设计方面，采用柔性衬套和柔性支撑结构的双重柔性设计，同时通过第二柔性槽释放反射镜的粘接应力，并且第二柔性槽和柔性环节共同释放反射镜的装配应力和热应力，在保证了结构刚度的前提下，保证了反射镜面型精度的稳定。

15、3.本发明提供的技术方案中，在粘接工艺结构设计方面，通过注胶孔注胶，出胶口出胶，有效保证了胶层的均匀性，通过设计溢胶槽进行排气、排胶，保证胶层中无气泡，实现粘接区域的精准控制，粘接效果好且操作过程快速可靠。

技术特征：

1.一种低应力大口径反射镜支撑结构，包括：反射镜(1)和反射镜基板(5)，其特征在于，所述反射镜(1)的背部开设有圆柱形粘接孔(7)，圆柱形粘接孔(7)内安装有与圆柱形粘接孔(7)相对应的柔性衬套(2)，柔性衬套(2)内连接有柔性支撑结构(3)，柔性支撑结构(3)远离反射镜(1)的一端与反射镜基板(5)连接，柔性衬套(2)与圆柱形粘接孔(7)之间涂有胶层。

2.根据权利要求1所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性衬套(2)的外壁面上开设有胶层固化槽(11)，胶层固化槽(11)上开设有出胶口(13)。

3.根据权利要求2所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性衬套(2)上还开设有注胶孔(12)，注胶孔(12)与出胶口(13)连通。

4.根据权利要求2所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性衬套(2)的外壁面上还开设有溢胶槽(14)，溢胶槽(14)与胶层固化槽(11)连通。

5.根据权利要求1所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性衬套(2)的两端都沿圆周方向均匀分布有多条第一柔性槽(8)，多条第一柔性槽(8)的首尾之间均存在重叠部分。

6.根据权利要求1所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑结构(3)上设置有柔性环节(16)，柔性环节(16)上还设置有第二柔性槽(17)。

7.根据权利要求1所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述反射镜支撑结构还包括垫片(4)，垫片(4)的一端与柔性支撑结构(3)连接，垫片(4)的另一端与反射镜基板(5)连接。

8.根据权利要求1所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性衬套(2)上开设有第一接口(10)，第一接口(10)位于柔性衬套(2)上靠近反射镜(1)的一端。

9.根据权利要求6所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构，其特征在于，所述柔性环节(16)上靠近反射镜(1)的一端开设有第二接口(15)，柔性支撑结构(3)上远离反射镜(1)的一端开设有第三接口(18)。

10.一种低应力大口径反射镜支撑方法，该方法是基于权利要求1～9任一项所述的一种低应力大口径反射镜支撑结构所实现的，其特征在于，首先将柔性衬套(2)与柔性支撑结构(3)连接，之后将反射镜基板(5)与柔性支撑结构(3)连接，再将柔性衬套(2)安装至反射镜(1)背部的圆柱形粘接孔(7)内，最后在柔性衬套(2)与圆柱形粘接孔(7)之间涂胶。

技术总结
本发明提供了一种低应力大口径反射镜支撑结构及方法，涉及光学反射镜支撑技术领域，支撑结构包括反射镜、反射镜基板、圆柱形粘接孔、柔性衬套和柔性支撑结构，通过设计圆柱形粘接孔以及与之对应的柔性衬套，使反射镜与柔性衬套的粘接界面采用“圆柱面‑圆柱面”的配合连接形式，取代了传统的“圆锥面‑圆锥面”配合连接形式，圆柱形粘接孔可以有效避免配研和配车圆锥面过程，大大节省加工成本和研制时间，解决了现有传统的反射镜背部三点支撑方式工序复杂、加工成本与时间成本较高，无法消除粘接应力，以及自身消热效果差的技术问题。

技术研发人员：袁健,张春波,裴思宇,李小涛,王俊鹏,谭陆洋,张雷
受保护的技术使用者：长光卫星技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17