專利名稱：一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天光學遙感器低溫光學領(lǐng)域，涉及一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置。
背景技術(shù)：
隨著航天光學遙感器技術(shù)的迅速發(fā)展，對光學遙感器深空低溫背景紅外探測能力的要求也越來越高，對于這種類型的光學遙感器，一般需要低溫光學系統(tǒng)實現(xiàn)對深空背景低溫目標的探測，為了減小低溫光學系統(tǒng)的漏熱，降低遙感器對空間制冷系統(tǒng)能力的要求， 并減小光學系統(tǒng)的熱變形和熱應(yīng)力，保證光學系統(tǒng)的精度，高隔熱效率、小熱應(yīng)力影響的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計具有非常重要的意義。目前國內(nèi)外低溫系統(tǒng)的支撐經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式主要有塑料隔熱套筒、玻璃鋼拉桿等。采用塑料隔熱套筒的形式很難兼顧隔熱效率和支撐剛度的要求，對于溫差很大的低溫光學系統(tǒng)支撐難于實現(xiàn)；玻璃鋼拉桿支撐盡管可以適當提高隔熱效率并保證一定的支撐剛度，但是由于熱變形會對光學系統(tǒng)產(chǎn)生很多大的作用力，會造成低溫光學系統(tǒng)的變形，嚴重影響成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，該裝置通過創(chuàng)新性的采用雙玻璃鋼隔熱環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)形式，極大的提高了低溫光學系統(tǒng)支撐裝置的隔熱效率，并且減小了熱應(yīng)力對光學系統(tǒng)的影響，從而保證了光學系統(tǒng)的精度要求，提高光學系統(tǒng)的探測能力。本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，包括支撐內(nèi)環(huán)、支撐外環(huán)、第一隔熱環(huán)、第二隔熱環(huán)、過渡塊、第一支撐塊和第二支撐塊，其中光學系統(tǒng)置于支撐內(nèi)環(huán)內(nèi)部并與支撐內(nèi)環(huán)連接，支撐內(nèi)環(huán)與第二隔熱環(huán)通過均布在支撐內(nèi)環(huán)圓周上的三個第二支撐塊固定連接，第二隔熱環(huán)與第一隔熱環(huán)通過均布在第二隔熱環(huán)圓周上的三個過渡塊固定連接，第一隔熱環(huán)與支撐外環(huán)通過均布在支撐外環(huán)圓周上的三個第一支撐塊固定連接， 其中支撐外環(huán)為支撐裝置的高溫端，支撐內(nèi)環(huán)為支撐裝置的低溫端。在上述高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中，第一支撐塊與第二支撐塊位置的連線通過支撐內(nèi)環(huán)的中心，且第一支撐塊、第二支撐塊與過渡塊錯開排列，使得任意第一支撐塊、第二支撐塊與相鄰的過渡塊之間的夾角為60°。在上述高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中，支撐內(nèi)環(huán)與第二隔熱環(huán)之間通過分別穿過支撐內(nèi)環(huán)、第二支撐塊和第二隔熱環(huán)的螺釘固定連接，第二隔熱環(huán)與第一隔熱環(huán)之間通過分別穿過第二隔熱環(huán)、過渡塊和第一隔熱環(huán)的螺釘固定連接，第一隔熱環(huán)與支撐外環(huán)之間通過分別穿過第一隔熱環(huán)、第一支撐塊和支撐外環(huán)的螺釘固定連接。在上述高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中，支撐內(nèi)環(huán)與三個第二支撐塊為一體化設(shè)計，支撐外環(huán)與三個第一支撐塊為一體化設(shè)計，三個過渡塊為獨立設(shè)計。在上述高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中，支撐內(nèi)環(huán)、支撐外環(huán)、過渡塊、第一支撐塊和第二支撐塊均為鈦合金或者不銹鋼制備。在上述高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中，第一隔熱環(huán)與第二隔熱環(huán)為玻璃鋼復(fù)合材料制備。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果(1)本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置的支撐外環(huán)通過圓周均布的三個第一支撐塊 al、a2、a3與第一隔熱環(huán)固定連接，第二隔熱環(huán)通過圓周均布的三個過渡塊bl、b2、b3與第一隔熱環(huán)固定連接，支撐內(nèi)環(huán)通過圓周均布的三個第二支撐塊Cl、c2、c3與第二隔熱環(huán)固定連接，上述結(jié)構(gòu)形式使得熱量從高溫端到低溫端的傳導(dǎo)路徑被延長，即增大了高溫端與低溫之間的熱阻，從而極大的提高了支撐裝置的隔熱效率；(2)本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置的雙隔熱環(huán)結(jié)構(gòu)形式由于力的作用點與相對固定點之間的距離很長，并且兩個隔熱環(huán)均為玻璃鋼復(fù)合材料制備，支撐內(nèi)環(huán)、支撐外環(huán)、過渡塊和兩組支撐塊均為鈦合金制備，玻璃鋼的彈性模量相對鈦合金較小，因此，玻璃鋼材料的隔熱環(huán)就成為了支撐裝置中的柔性環(huán)節(jié)，承受了主要的熱變形，可以極大的減小支撐裝置作用到光學系統(tǒng)上的作用力，從而可以保證低溫下光學系統(tǒng)的精度；(3)本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置可以很好的保證光學系統(tǒng)的精度要求，提高光學系統(tǒng)的探測能力，并且其結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)需要用于其它地面以及空間對隔熱效率以及熱應(yīng)力水平要求較高的低溫系統(tǒng)支撐，具有較廣的應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置結(jié)構(gòu)剖面圖；圖3為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中第一隔熱環(huán)的受力圖；圖4為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中第二隔熱環(huán)的受力圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述如圖1所示為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置結(jié)構(gòu)剖面圖，由圖可知該支撐裝置包括支撐內(nèi)環(huán)2、支撐外環(huán)3、第一隔熱環(huán)4、第二隔熱環(huán)5、三個過渡塊6、三個第一支撐塊7和三個第二支撐塊8，其中光學系統(tǒng) 1放置于支撐內(nèi)環(huán)2內(nèi)部并與支撐內(nèi)環(huán)2連接，支撐內(nèi)環(huán)2與第二隔熱環(huán)5通過均布在支撐內(nèi)環(huán)2圓周上的三個第二支撐塊8 (圖1中的cl、c2、c;3)固定連接，支撐內(nèi)環(huán)2與三個第二支撐塊cl、c2、c3為一體化設(shè)計，且螺釘分別穿過支撐內(nèi)環(huán)2、第二支撐塊8和第二隔熱環(huán) 5，將支撐內(nèi)環(huán)2與第二隔熱環(huán)5固定連接，見圖2所示。第二隔熱環(huán)5與第一隔熱環(huán)4通過均布在圓周上的三個過渡塊6 (圖1中的bl、 b2,b3)固定連接，三個過渡塊bl、b2、b3為獨立設(shè)計，夾在兩個隔熱環(huán)之間，并且螺釘分別穿過第二隔熱環(huán)5、過渡塊6和第一隔熱環(huán)4，將第二隔熱環(huán)5與第一隔熱環(huán)4固定連接，見圖2所示。第一隔熱環(huán)4與支撐外環(huán)3通過均布在支撐外環(huán)3圓周上的三個第一支撐塊7 (圖 1中的al、a2、a3)固定連接，支撐外環(huán)3與三個第一支撐塊al、a2、a3為一體化設(shè)計，且螺釘分別穿過第一隔熱環(huán)4、第一支撐塊7和支撐外環(huán)3，將第一隔熱環(huán)4與支撐外環(huán)3固定連接，見圖2所示。本實施例中第一支撐塊7與第二支撐塊8的排布方式一致，使得第一支撐塊7與第二支撐塊8位置的連線通過支撐內(nèi)環(huán)2的中心，第一支撐塊7/第二支撐塊8與過渡塊6 錯開排列，使得任意第一支撐塊7/第二支撐塊8與相鄰的過渡塊6之間的夾角為60°，如圖1所示，al、cl的連線、a2、c2的連線、a3、c3的連線均通過支撐內(nèi)環(huán)2的中心，al/cl與 1^2或b3之間的夾角均為60°，a2/c2與1^2或bl之間的夾角均為60°，a3/c3與bl或b3 之間的夾角均為60°。支撐內(nèi)環(huán)2、支撐外環(huán)3、過渡塊6、第一支撐塊7和第二支撐塊8均為鈦合金制備， 第一隔熱環(huán)4與第二隔熱環(huán)5均為玻璃鋼復(fù)合材料制備。其中支撐外環(huán)3為環(huán)境溫度(高溫端)，支撐內(nèi)環(huán)2和光學系統(tǒng)1連接，為支撐裝置的低溫端。通過圖1、2可以看出本發(fā)明支撐裝置的結(jié)構(gòu)形式使得熱量從高溫端到低溫端的傳導(dǎo)路徑被延長，這樣就增大了高溫端與低溫之間的熱阻，從而提高了該結(jié)構(gòu)形式的隔熱效率。并且該結(jié)構(gòu)形式由于力的作用點與相對固定點之間的距離很長，如圖3、4所示分別為本發(fā)明低溫光學系統(tǒng)支撐裝置中第一隔熱環(huán)、第二隔熱環(huán)的受力圖，并且玻璃鋼的彈性模量相對鈦合金較小，因此，玻璃鋼材料的隔熱環(huán)就成為了該結(jié)構(gòu)組件中的柔性環(huán)節(jié)，承受了主要的熱變形，可以極大的減小支撐裝置作用到光學系統(tǒng)1上的作用力，從而可以保證低溫下光學系統(tǒng)的精度，提高光學系統(tǒng)1的探測能力。隨著深空探測對紅外探測能力要求的提高，目前國內(nèi)在研的空間相機光學系統(tǒng)溫度為120K，國外已有相機要求光學系統(tǒng)溫度達到IOK以下，本發(fā)明支撐裝置正是針對上述對低溫光學系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)的高要求進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)需要用于其它地面以及空間對隔熱效率以及熱應(yīng)力水平要求較高的低溫系統(tǒng)支撐，具有較廣的應(yīng)用范圍。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于包括支撐內(nèi)環(huán)(2)、支撐外環(huán)(3)、第一隔熱環(huán)(4)、第二隔熱環(huán)(5)、過渡塊(6)、第一支撐塊(7)和第二支撐塊(8)，其中光學系統(tǒng)(1)置于支撐內(nèi)環(huán)O)內(nèi)部并與支撐內(nèi)環(huán)(2)連接，支撐內(nèi)環(huán) ⑵與第二隔熱環(huán)(5)通過均布在支撐內(nèi)環(huán)(2)圓周上的三個第二支撐塊⑶固定連接， 第二隔熱環(huán)( 與第一隔熱環(huán)(4)通過均布在第二隔熱環(huán)(5)圓周上的三個過渡塊(6)固定連接，第一隔熱環(huán)(4)與支撐外環(huán)(3)通過均布在支撐外環(huán)(3)圓周上的三個第一支撐塊(7)固定連接，其中支撐外環(huán)C3)為支撐裝置的高溫端，支撐內(nèi)環(huán)( 為支撐裝置的低溫端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于所述第一支撐塊(7)與第二支撐塊(8)位置的連線通過支撐內(nèi)環(huán)( 的中心，且第一支撐塊(7)、第二支撐塊(8)與過渡塊(6)錯開排列，使得任意第一支撐塊(7)、第二支撐塊(8)與相鄰的過渡塊(6)之間的夾角為60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于所述支撐內(nèi)環(huán)( 與第二隔熱環(huán)( 之間通過分別穿過支撐內(nèi)環(huán)O)、第二支撐塊(8)和第二隔熱環(huán)(5)的螺釘固定連接，所述第二隔熱環(huán)(5)與第一隔熱環(huán)(4)之間通過分別穿過第二隔熱環(huán)(5)、過渡塊(6)和第一隔熱環(huán)的螺釘固定連接，所述第一隔熱環(huán)⑷與支撐外環(huán)⑶之間通過分別穿過第一隔熱環(huán)G)、第一支撐塊(7)和支撐外環(huán)(3) 的螺釘固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于所述支撐內(nèi)環(huán)( 與三個第二支撐塊(8)為一體化設(shè)計，所述支撐外環(huán)C3)與三個第一支撐塊(7)為一體化設(shè)計，三個過渡塊(6)為獨立設(shè)計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于所述支撐內(nèi)環(huán)( 、支撐外環(huán)C3)、過渡塊(6)、第一支撐塊(7)和第二支撐塊(8) 均為鈦合金或者不銹鋼制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，其特征在于所述第一隔熱環(huán)(4)與第二隔熱環(huán)( 為玻璃鋼復(fù)合材料制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高隔熱效率小熱應(yīng)力影響的低溫光學系統(tǒng)支撐裝置，該裝置中的支撐內(nèi)環(huán)與第二隔熱環(huán)通過均布在支撐內(nèi)環(huán)圓周上的三個第二支撐塊固定連接，第二隔熱環(huán)與第一隔熱環(huán)通過均布在第二隔熱環(huán)圓周上的三個過渡塊固定連接，第一隔熱環(huán)與支撐外環(huán)通過均布在支撐外環(huán)圓周上的三個第一支撐塊固定連接，本發(fā)明支撐裝置通過采用雙玻璃鋼環(huán)狀結(jié)構(gòu)形式，延長了熱傳導(dǎo)的路徑長度，增大了高溫端和低溫端之間的熱阻，極大的提高了該組件的隔熱效率；并且該結(jié)構(gòu)形式玻璃鋼材料的環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為該結(jié)構(gòu)組件中的柔性環(huán)節(jié)，承受了主要的熱變形，減小了作用在光學系統(tǒng)上的作用力，保證了光學系統(tǒng)的精度，提高光學系統(tǒng)的探測能力。
文檔編號G02B7/00GK102364370SQ20111033693
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉義良, 吳利民, 周峰, 王彬, 王瑩, 行麥玲 申請人:北京空間機電研究所