一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架制造技术

本发明专利技术提供一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架，主要解决大视场星模拟器模拟视场受支撑架的尺寸限制，无法模拟大视场星图，以及星图模拟固定不可变更，支撑架铸造加工成本高，支撑架的热变形大，造成星模拟器标定精度低的问题。该高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架包括光管支撑架；光管支撑架主要由N个子模块桁架拼接而成，子模块桁架包括上桁架单元和M个下桁架单元，M个下桁架单元由上至下依次设置，上桁架单元设置在顶端的下桁架单元上方；该上桁架单元和M个下桁架单元上可安装多个平行光管，按照需要点亮不同的平行光管，用来模拟不同的星图，因此采用这种光管支撑架的星模拟器具有极大的灵活性和极高的定标性能。星模拟器具有极大的灵活性和极高的定标性能。星模拟器具有极大的灵活性和极高的定标性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架


[0001]本专利技术属于光学工程领域，具体涉及一种热稳定较好的高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架。

技术介绍

[0002]星模拟器，一般用于提供无限远点光源作为模拟星点，来模拟目标恒星的大小、星等、光谱特性等。常规星模拟器的研究主要是对其模拟精度的研究。近年来随着星敏感器技术的发展，星模拟器技术更多倾向于恒星光谱与真实星等的模拟，同时模拟精度要求越来越高，而常规的星点式星模拟器存在的模拟视场小，模拟精度低，已经不能满足实际需要，因此，启动了新型穹顶式光纤星模拟器的研制工作。首先，应用多个无穷远目标模拟天区恒星，建立天区恒星坐标系，将天球坐标系中恒星坐标转换成星模拟器坐标，实现星图的模拟。其次，通过无穷远目标的光纤式单星光管，来模拟恒星的星等和光谱特征。这些单星光管固定在光管支撑架上。而星模拟器的模拟精度主要因素之一就是星图坐标的模拟精度，也就是光管支撑架上的单星光管坐标的稳定性。
[0003]可见，作为核心部件的光管支撑架对大视场恒星模拟器的性能至关重要，直接影响大视场星模拟器性能。目前，对于大视场星模拟器的研究有较少。国内可以查询到相关类似研究的文献，只有长春理工大学黄丹飞教授发表的《大视场多星模拟器标定技术研究》，该论文论述了其核心部件的光管支撑部件设计有以下几个特点：1)采用铝材料，整体铸造加工；2)光管的安装位置是按照已知的天区某一个极小区域的星图预先设计好的，但是，该设计存在以下几个缺点：1)由于铝材料有较大热胀系数(23.6e
‑
6/K)，热变形较大，温变敏感，造成星点坐标漂移，直接造成天区坐标与恒星模拟器坐标转换漂移，星模拟器精度明显降低；2)整体铸造加工，受限于铸造工艺设备限制，光管支撑部件尺寸偏小，不能做太大，而光管口径是一定的，这就支撑部件安装面小，可以安装的光管数量偏少，只能模拟天区中某一区域个别星等较高的恒星，对于该区域的低星等的恒星无法模拟，由于星图星点稀疏，对于高分辨率的小视场的观测设备，无法探测到足够的星点数量，无法完成光学指标标定；3)由于只能模拟指定区域的星图，无法在地面模拟设备在轨工作星图标定；4)由于支撑部件是整体铸造，加工成本高。

技术实现思路

[0004]为了解决大视场星模拟器模拟视场受支撑架的尺寸限制，无法模拟大视场星图，以及星图模拟固定不可变更，支撑架铸造加工成本高，支撑架的热变形大，造成星模拟器标定精度低的问题，本专利技术提出了一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架，包括光管支撑架；所述光管支撑架主要由N个子模块桁架拼接而成，所述子模块桁架采用低热膨胀系数的材料制作，N≥1；所述子模块桁架包括上桁架单元和M个下桁架单元，M个下桁架单元由上至下依次设置，所述
上桁架单元设置在顶端的下桁架单元上方，M≥1；所述上桁架单元包括上安装底板和上支撑组件；所述上支撑组件包括上横梁、n个上斜梁和n个上短梁；所述上横梁与上安装底板平行设置，n个上短梁的一端与上安装底板的后侧底端连接，另一端与上横梁连接；n个上斜梁的一端与上安装底板的后侧顶端连接，另一端与上横梁连接；所述下桁架单元包括下安装底板和后支撑组件；所述后支撑组件包括中间横梁、下横梁、n个中间短梁、n个下短梁、n个下斜梁和n个竖梁；所述中间横梁与下安装底板后侧顶端平行设置，且中间横梁与上横梁连接，n个中间短梁的一端与下安装底板后侧顶端连接，另一端与中间横梁连接，同时，n个中间短梁分别与n个上短梁一一对应连接；所述下横梁与下安装底板后侧底端平行设置，n个下短梁的一端与下安装底板后侧面低端连接，另一端与下横梁连接；n个竖梁的顶端分别与中间横梁连接，底端分别与下横梁连接；n个下斜梁的顶端分别与下安装底板后侧顶端连接，底端分别与下横梁连接；所述上安装底板和下安装底板通过加固梁连接，且上安装底板和下安装底板上设置有多个用于安装平行光管的光管安装孔；多个平行光管设置在光管安装孔内，点亮不同的平行光管，用来模拟不同的星图。
[0007]进一步地，最下方的下桁架单元还包括前支撑组件，所述前支撑组件包括前横梁、前斜梁和两个前短梁，所述前横梁设置在两个前短梁之间，两个前短梁的一端与前横梁连接，另一端与下安装底板的前侧面连接，所述前斜梁的一端与前短梁连接，另一端与下安装底板前侧顶端连接。
[0008]进一步地，所述光管安装孔内设置有垫片，通过调整不同垫片的厚度，使平行光管的光轴满足水平方向和竖直方向球面分布的特点，汇聚于球心。
[0009]进一步地，所述下桁架单元的底部设置有具有自锁功能的万向轮。
[0010]进一步地，所述前横梁与前短梁，前短梁与下安装底板的连接处均设置有三角形连接件。
[0011]进一步地，所述上斜梁与上安装底板的连接处、上短梁与上安装底板的连接处、上短梁与上斜梁的连接处、上短梁与上横梁的连接处均设置有三角形连接件。
[0012]进一步地，所述上横梁与上短梁之间还通过上连接梁连接。
[0013]进一步地，所述中间横梁与中间短梁之间还通过中间连接梁连接，所述下横梁与下短梁之间还通过下连接梁连接。
[0014]进一步地，所述中间横梁、下横梁、中间短梁、下短梁、下斜梁、竖梁以及下安装底板中连接处均设置有三角形连接件。
[0015]进一步地，所述子模块桁架采用铁镍合金制成。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017]1.本专利技术提出了一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架，光管支撑架上设置有多个平行光管，光管支撑架和平行光管组成了大视场星模拟器的模拟星图，按照需要点亮不同的平行光管，用来模拟不同的星图，因此采用这种光管支撑架的星模拟器具有极大的灵活性和极高的定标性能。
[0018]2.本专利技术光管支撑架基于模块化桁架架构设计，其采用低热膨胀系数材料制造，实现了极高的热稳定性，取得以下效果：1)采用低热膨胀系数的材料如铁镍合金材料等，安装面法线角度变化小于0.01角秒，提高了星模拟器定标性能；2)采用模块化桁架结构设计，在实现了轻量化的同时，实现了短周期装配，易装配，低成本的特点；3)可以按照实际的模
拟星图要求，子模块桁架按照不同数量组合装配，模拟特定大视场星图；4)安装底板可以提供密集的光管安装位置，按照需要点亮需要的光管，可以模拟不同的星图。
附图说明
[0019]图1为本专利技术高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术子模块桁架的结构示意图一；
[0021]图3为本专利技术子模块桁架的结构示意图二；
[0022]图4为本专利技术子模块桁架为2层桁架三角形支撑结构形式示意图；
[0023]图5为本专利技术光管支撑架轮廓尺寸示意图；
[0024]图6为本专利技术平行光管安装示意图；
[0025]图7为本专利技术模拟星图在竖直方向两相邻单星光管夹角分布图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架，其特征在于：包括光管支撑架；所述光管支撑架主要由N个子模块桁架(1)拼接而成，所述子模块桁架(1)采用低热膨胀系数的材料制作，N≥1；所述子模块桁架(1)包括上桁架单元(3)和M个下桁架单元(4)，M个下桁架单元(4)由上至下依次设置，所述上桁架单元(3)设置在顶端的下桁架单元(4)上方，M≥1；所述上桁架单元(3)包括上安装底板(31)和上支撑组件(32)；所述上支撑组件(32)包括上横梁(321)、n个上斜梁(322)和n个上短梁(323)；所述上横梁(321)与上安装底板(31)平行设置，n个上短梁(323)的一端与上安装底板(31)的后侧底端连接，另一端与上横梁(321)连接；n个上斜梁(322)的一端与上安装底板(31)的后侧顶端连接，另一端与上横梁(321)连接；所述下桁架单元(4)包括下安装底板(41)和后支撑组件(42)；所述后支撑组件(42)包括中间横梁(421)、下横梁(422)、n个中间短梁(423)、n个下短梁(424)、n个下斜梁(425)和n个竖梁(426)；所述中间横梁(421)与下安装底板(41)后侧顶端平行设置，且中间横梁(421)与上横梁(321)连接，n个中间短梁(423)的一端与下安装底板(41)后侧顶端连接，另一端与中间横梁(421)连接，同时，n个中间短梁(423)分别与n个上短梁(323)一一对应连接；所述下横梁(422)与下安装底板(41)后侧底端平行设置，n个下短梁(424)的一端与下安装底板(41)后侧低端连接，另一端与下横梁(422)连接；n个竖梁(426)的顶端分别与中间横梁(421)连接，底端分别与下横梁(422)连接；n个下斜梁(425)的顶端分别与下安装底板(41)后侧顶端连接，底端分别与下横梁(422)连接；所述上安装底板(31)和下安装底板(41)通过加固梁(6)连接，且上安装底板(31)和下安装底板(41)上设置有多个用于安装平行光管(2)的光管安装孔(5)；多个平行光管(2)设置在光管安装孔(5)内，点亮不同的平行光管(2)，用于模拟不同的星图。2.根据权利要求1所述的高热稳定性大视场星图模拟器的支撑架，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，王立，王虎，薛要克，梁士通，林上民，刘杰，解永杰，车云强，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：