專利名稱：一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于航天光學遙感器低溫光學領域，涉及一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置。
背景技術：
隨著航天光學遙感器技術的迅速發展，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實現對深空背景低溫目標的探測，為了減小低溫光學系統的漏熱，降低遙感器對空間制冷系統能力的要求， 并減小光學系統的熱變形和熱應力，保證光學系統的精度，高隔熱效率、小熱應力影響的支撐結構設計具有非常重要的意義。目前國內外低溫系統的支撐經常采用的結構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支撐難于實現；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產生很多大的作用力，會造成低溫光學系統的變形，嚴重影響成像質量。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，該裝置通過創新性的采用雙玻璃鋼隔熱環的支撐結構形式，極大的提高了低溫光學系統支撐裝置的隔熱效率，并且減小了熱應力對光學系統的影響，從而保證了光學系統的精度要求，提高光學系統的探測能力。本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，包括支撐內環、支撐外環、第一隔熱環、第二隔熱環、過渡塊、第一支撐塊和第二支撐塊，其中光學系統置于支撐內環內部并與支撐內環連接，支撐內環與第二隔熱環通過均布在支撐內環圓周上的三個第二支撐塊固定連接，第二隔熱環與第一隔熱環通過均布在第二隔熱環圓周上的三個過渡塊固定連接，第一隔熱環與支撐外環通過均布在支撐外環圓周上的三個第一支撐塊固定連接， 其中支撐外環為支撐裝置的高溫端，支撐內環為支撐裝置的低溫端。在上述高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置中，第一支撐塊與第二支撐塊位置的連線通過支撐內環的中心，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力影響的低溫光學系統支撐裝置中，支撐內環與第二隔熱環之間通過分別穿過支撐內環、第二支撐塊和第二隔熱環的螺釘固定連接，第二隔熱環與第一隔熱環之間通過分別穿過第二隔熱環、過渡塊和第一隔熱環的螺釘固定連接，第一隔熱環與支撐外環之間通過分別穿過第一隔熱環、第一支撐塊和支撐外環的螺釘固定連接。在上述高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置中，支撐內環與三個第二支撐塊為一體化設計，支撐外環與三個第一支撐塊為一體化設計，三個過渡塊為獨立設計。在上述高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置中，支撐內環、支撐外環、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力影響的低溫光學系統支撐裝置中，第一隔熱環與第二隔熱環為玻璃鋼復合材料制備。本發明與現有技術相比具有如下有益效果(1)本發明低溫光學系統支撐裝置的支撐外環通過圓周均布的三個第一支撐塊 al、a2、a3與第一隔熱環固定連接，第二隔熱環通過圓周均布的三個過渡塊bl、b2、b3與第一隔熱環固定連接，支撐內環通過圓周均布的三個第二支撐塊Cl、c2、c3與第二隔熱環固定連接，上述結構形式使得熱量從高溫端到低溫端的傳導路徑被延長，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)本發明低溫光學系統支撐裝置的雙隔熱環結構形式由于力的作用點與相對固定點之間的距離很長，并且兩個隔熱環均為玻璃鋼復合材料制備，支撐內環、支撐外環、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就成為了支撐裝置中的柔性環節，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上的作用力，從而可以保證低溫下光學系統的精度；(3)本發明低溫光學系統支撐裝置可以很好的保證光學系統的精度要求，提高光學系統的探測能力，并且其結構形式可以根據需要用于其它地面以及空間對隔熱效率以及熱應力水平要求較高的低溫系統支撐，具有較廣的應用范圍。
圖1為本發明低溫光學系統支撐裝置結構示意圖；圖2為本發明低溫光學系統支撐裝置結構剖面圖；圖3為本發明低溫光學系統支撐裝置中第一隔熱環的受力圖；圖4為本發明低溫光學系統支撐裝置中第二隔熱環的受力圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述如圖1所示為本發明低溫光學系統支撐裝置結構示意圖，圖2所示為本發明低溫光學系統支撐裝置結構剖面圖，由圖可知該支撐裝置包括支撐內環2、支撐外環3、第一隔熱環4、第二隔熱環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 1放置于支撐內環2內部并與支撐內環2連接，支撐內環2與第二隔熱環5通過均布在支撐內環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，支撐內環2與三個第二支撐塊cl、c2、c3為一體化設計，且螺釘分別穿過支撐內環2、第二支撐塊8和第二隔熱環 5，將支撐內環2與第二隔熱環5固定連接，見圖2所示。第二隔熱環5與第一隔熱環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為獨立設計，夾在兩個隔熱環之間，并且螺釘分別穿過第二隔熱環5、過渡塊6和第一隔熱環4，將第二隔熱環5與第一隔熱環4固定連接，見圖2所示。第一隔熱環4與支撐外環3通過均布在支撐外環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3與三個第一支撐塊al、a2、a3為一體化設計，且螺釘分別穿過第一隔熱環4、第一支撐塊7和支撐外環3，將第一隔熱環4與支撐外環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環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環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°。支撐內環2、支撐外環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4與第二隔熱環5均為玻璃鋼復合材料制備。其中支撐外環3為環境溫度(高溫端)，支撐內環2和光學系統1連接，為支撐裝置的低溫端。通過圖1、2可以看出本發明支撐裝置的結構形式使得熱量從高溫端到低溫端的傳導路徑被延長，這樣就增大了高溫端與低溫之間的熱阻，從而提高了該結構形式的隔熱效率。并且該結構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所示分別為本發明低溫光學系統支撐裝置中第一隔熱環、第二隔熱環的受力圖，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就成為了該結構組件中的柔性環節，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1上的作用力，從而可以保證低溫下光學系統的精度，提高光學系統1的探測能力。隨著深空探測對紅外探測能力要求的提高，目前國內在研的空間相機光學系統溫度為120K，國外已有相機要求光學系統溫度達到IOK以下，本發明支撐裝置正是針對上述對低溫光學系統的支撐結構的高要求進行的結構設計，其結構形式可以根據需要用于其它地面以及空間對隔熱效率以及熱應力水平要求較高的低溫系統支撐，具有較廣的應用范圍。以上所述，僅為本發明最佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，其特征在于包括支撐內環(2)、支撐外環(3)、第一隔熱環(4)、第二隔熱環(5)、過渡塊(6)、第一支撐塊(7)和第二支撐塊(8)，其中光學系統(1)置于支撐內環O)內部并與支撐內環(2)連接，支撐內環 ⑵與第二隔熱環(5)通過均布在支撐內環(2)圓周上的三個第二支撐塊⑶固定連接， 第二隔熱環( 與第一隔熱環(4)通過均布在第二隔熱環(5)圓周上的三個過渡塊(6)固定連接，第一隔熱環(4)與支撐外環(3)通過均布在支撐外環(3)圓周上的三個第一支撐塊(7)固定連接，其中支撐外環C3)為支撐裝置的高溫端，支撐內環( 為支撐裝置的低溫端。
2.根據權利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，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環( 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.根據權利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，其特征在于所述支撐內環( 與第二隔熱環( 之間通過分別穿過支撐內環O)、第二支撐塊(8)和第二隔熱環(5)的螺釘固定連接，所述第二隔熱環(5)與第一隔熱環(4)之間通過分別穿過第二隔熱環(5)、過渡塊(6)和第一隔熱環的螺釘固定連接，所述第一隔熱環⑷與支撐外環⑶之間通過分別穿過第一隔熱環G)、第一支撐塊(7)和支撐外環(3) 的螺釘固定連接。
4.根據權利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，其特征在于所述支撐內環( 與三個第二支撐塊(8)為一體化設計，所述支撐外環C3)與三個第一支撐塊(7)為一體化設計，三個過渡塊(6)為獨立設計。
5.根據權利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，其特征在于所述支撐內環( 、支撐外環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.根據權利要求1所述的一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，其特征在于所述第一隔熱環(4)與第二隔熱環( 為玻璃鋼復合材料制備。
全文摘要
本發明涉及一種高隔熱效率小熱應力影響的低溫光學系統支撐裝置，該裝置中的支撐內環與第二隔熱環通過均布在支撐內環圓周上的三個第二支撐塊固定連接，第二隔熱環與第一隔熱環通過均布在第二隔熱環圓周上的三個過渡塊固定連接，第一隔熱環與支撐外環通過均布在支撐外環圓周上的三個第一支撐塊固定連接，本發明支撐裝置通過采用雙玻璃鋼環狀結構形式，延長了熱傳導的路徑長度，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；并且該結構形式玻璃鋼材料的環狀結構作為該結構組件中的柔性環節，承受了主要的熱變形，減小了作用在光學系統上的作用力，保證了光學系統的精度，提高光學系統的探測能力。
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 優先權日2011年10月31日
發明者劉義良, 吳利民, 周峰, 王彬, 王瑩, 行麥玲 申請人:北京空間機電研究所