【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学遥感，具体地，涉及一种应用于空间相机的封闭复合结构基板。
技术介绍
1、空间相机光学基板是光学遥感系统搭载单机载荷的重要平台，其重量、刚度承载能力、尺寸稳定性、精度稳定性等结构自身性能指标，将直接决定搭载光学系统的精度及性能。随着光学遥感系统的发展趋向长焦、宽幅、高分辨率，对基板结构的发展也有了趋向大尺寸、轻量化、高刚度及高稳定性的需求。
2、对比以往光学基板的结构，尺寸大小常规并常使用金属材质配合镂空减重形式；或使用传统蜂窝板结构。但当面临搭载大相机载荷并运行精度要求高，基板升级为大尺度时，从材料选择制备、重量及结构设计、尺寸及精度稳定性的把握，原来的结构设计技术已不满足要求。对应如下专利对比得：
3、如在专利文献cn 113970867 b公开了一种应用于同轴四反光学系统的塔式相机结构，其中包含的光学基板结构为六边形，通过多边形镂空轻量化，材料为铍铝合金。该种使用金属材质配合拓扑轻量化设计的基板，在大尺度基板设计中，原材料的制备无法满足尺寸需求，并且存在重量超差问题。
4、专利文献cn 105466470 a公开了一种大型空间光学遥感器复合拦光板，该拦光板使用了碳纤维材料，使得该拦光板基板在重量上实现了轻量化。但结构为非承载结构，无法搭载载荷经过力学考核。
5、因此，需要提供一种应用于空间相机的封闭复合结构基板，满足大尺寸、轻量化、高刚度及高稳定性的需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的
2、根据本专利技术提供的一种应用于空间相机的封闭复合结构基板,光学基板包括由内至外依次设置的中心高稳定区域、承力筒以及碳纤维框架板，所述光学基板的包络区域覆盖有蒙皮形成封闭壳结构基板；
3、光学基板的两侧分别为：光学基板相机面和光学基板单机面，所述光学基板相机面的遮光罩安装接口处设置有碳纤维环带，所述碳纤维环带上镶嵌有离散的金属基复合材料贴片；
4、所述中心高稳定区域包括金属基复合材料中心筒，所述金属基复合材料中心筒的外环面沿周向均匀设置有多个金属基复合材料主支撑骨架、多个金属基复合材料辅支撑骨架以及多个碳纤维辅支撑骨架；
5、所述碳纤维框架板包括内侧的多个矩形框架管和外侧的封闭框架管，多个所述矩形框架管分别设置在所述中心高稳定区域的支撑骨架的传力路径延伸方向上；
6、所述中心高稳定区域和所述碳纤维框架板二者内部均填充有各向同性排列的六边形翻边碳蜂窝。
7、优选地，所述蒙皮包括一体式无拼接的碳纤维蒙皮，两片所述蒙皮分别胶接覆盖在所述光学基板相机面、光学基板单机面上，所述蒙皮的外沿与所述碳纤维框架板的外沿相匹配，所述蒙皮仅对所述金属基复合材料中心筒区域无覆盖，所述蒙皮上与单机连接处开孔。
8、优选地，所述承力筒为圆形碳纤维筒，所述承力筒包括由内至外依次设置的承力内侧筒蒙皮、铝蜂窝芯夹层以及承力外侧筒蒙皮，所述承力内侧筒蒙皮的上下两端均向内延伸形成有蒙皮翻边，所述承力外侧筒蒙皮的上下两端均向外延伸形成有蒙皮翻边，所述蒙皮翻边与所述蒙皮平行且胶接，所述光学基板单机面的蒙皮的外侧设置有第二碳纤维圆环带，所述第二碳纤维圆环带与所述铝蜂窝芯夹层对应设置。
9、优选地，所述碳纤维环带与所述铝蜂窝芯夹层对应设置，所述金属基复合材料贴片的一侧形成有突台，所述金属基复合材料贴片通过所述突台嵌设在所述碳纤维环带内且与所述碳纤维环带胶接，所述金属基复合材料贴片与遮光罩安装接口的角度分布、弧形长度一致。
10、优选地，所述金属基复合材料中心筒为上下对焊的两个半径筋状封闭镂空圆环盘结构，所述金属基复合材料主支撑骨架为上下对焊的两个十字型筋状镂空矩形框架，所述金属基复合材料主支撑骨架上设置有单机安装突台，所述金属基复合材料辅支撑骨架为工字型筋状镂空矩形框架结构，所述碳纤维辅支撑骨架为矩形管结构；
11、所述金属基复合材料中心筒的周侧均匀设置有三个所述金属基复合材料主支撑骨架和三个所述金属基复合材料辅支撑骨架，且所述金属基复合材料主支撑骨架和所述金属基复合材料辅支撑骨架间隔设置，相邻两个所述金属基复合材料主支撑骨架和所述金属基复合材料辅支撑骨架之间均设置有所述碳纤维辅支撑骨架。
12、优选地，所述碳纤维框架板为中心对称结构，所述碳纤维框架板内部还设置有多个辅支撑矩形框架管，所述辅支撑矩形框架管的两端分别与所述承力筒、所述封闭框架管连接，所述矩形框架管、封闭框架管以及辅支撑矩形框架管一体成型，所述承力筒的周侧连接有多个接头，所述承力筒通过所述接头与所述碳纤维框架板紧固连接。
13、优选地，所述碳纤维辅支撑骨架、矩形框架管以及辅支撑矩形框架管三者的管腔内均设置有型热管，所述型热管的上下翅片与所述管腔的内壁胶接；
14、所述承力筒的外侧壁沿周向设置有多个空间s型热管，多个所述空间s型热管由下至上呈环形相错布置，所述空间s型热管的上下翅片分别与所述承力外侧筒蒙皮上下两端的蒙皮翻边胶接。
15、优选地，所述六边形翻边碳蜂窝的蜂窝芯胞元的外接圆直径为高度的1/3，所述蜂窝芯胞元的上下均设置有向内延伸的翻边，翻边宽度为高度的5％，翻边厚度与蜂窝壁一致，所述六边形翻边碳蜂窝的蜂窝壁铺层方向为蜂窝芯胞元厚度的准各向，所述六边形翻边碳蜂窝的排列方式为以蜂窝芯胞元各边面法向方向发散，逐个背靠背排列。
16、优选地，所述光学基板单机面的单机安装接口处设置有多个碳纤维埋件，所述碳纤维埋件为三角形等边构型，三角形各顶点处为平直段，纵向形成有与所述六边形翻边碳蜂窝连接的贯穿插槽口，所述碳纤维埋件与所述蜂窝芯胞元内壁或节点处粘接；
17、所述光学基板单机面设置有多个圆形的离散式金属基复合材料贴片，所述离散式金属基复合材料贴片上的单机安装衔接处开设有通孔。
18、优选地，所述封闭框架管的周侧对称且等间距设置有多个工装吊点，所述工装吊点的工装吊点埋件紧固连接在所述封闭框架管的内腔中，所述工装吊点的工装吊点贴片胶接在所述封闭框架管的外侧面上。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
20、本专利技术通过由金属基复合材料构成的中心高稳定区域，在满足单机高精度运行的条件下，其余部分配合承力筒、碳纤维材料的框架板及蜂窝布局设计，保证结构高刚度及高稳定性的同时，在减重方面有很大优势，降低了材料成本，解决大尺度基板对采用传统单一sical存在材料备料、加工尺度的难题；通过六边形翻边碳蜂窝结构填充基板，从单个胞元背对背排布的方式上，改善原传统蜂窝芯条带分布异性导致的面内力学各向异性的问题；异形热管与支撑结构及承力筒的镶嵌布局，优化整体基板的尺寸及精度稳定性。
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1.一种应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，光学基板(1)包括由内至外依次设置的中心高稳定区域(2)、承力筒(3)以及碳纤维框架板(5)，所述光学基板(1)的包络区域覆盖有蒙皮(7)形成封闭壳结构基板；
2.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述蒙皮(7)包括一体式无拼接的碳纤维蒙皮，两片所述蒙皮(7)分别胶接覆盖在所述光学基板相机面(101)、光学基板单机面(102)上，所述蒙皮(7)的外沿与所述碳纤维框架板(5)的外沿相匹配，所述蒙皮(7)仅对所述金属基复合材料中心筒(21)区域无覆盖，所述蒙皮(7)上与单机连接处开孔。
3.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述承力筒(3)为圆形碳纤维筒，所述承力筒(3)包括由内至外依次设置的承力内侧筒蒙皮(31)、铝蜂窝芯夹层(32)以及承力外侧筒蒙皮(33)，所述承力内侧筒蒙皮(31)的上下两端均向内延伸形成有蒙皮翻边，所述承力外侧筒蒙皮(33)的上下两端均向外延伸形成有蒙皮翻边，所述蒙皮翻边与所述蒙皮(7)平行且胶接，所述光学基板单机面(10
4.如权利要求3所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述碳纤维环带(4)与所述铝蜂窝芯夹层(32)对应设置，所述金属基复合材料贴片(42)的一侧形成有突台，所述金属基复合材料贴片(42)通过所述突台嵌设在所述碳纤维环带(4)内且与所述碳纤维环带(4)胶接，所述金属基复合材料贴片(42)与遮光罩安装接口的角度分布、弧形长度一致。
5.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述金属基复合材料中心筒(21)为上下对焊的两个半径筋状封闭镂空圆环盘结构，所述金属基复合材料主支撑骨架(23)为上下对焊的两个十字型筋状镂空矩形框架，所述金属基复合材料主支撑骨架(23)上设置有单机安装突台，所述金属基复合材料辅支撑骨架(24)为工字型筋状镂空矩形框架结构，所述碳纤维辅支撑骨架(25)为矩形管结构；
6.如权利要求5所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述碳纤维框架板(5)为中心对称结构，所述碳纤维框架板(5)内部还设置有多个辅支撑矩形框架管(54)，所述辅支撑矩形框架管(54)的两端分别与所述承力筒(3)、所述封闭框架管(53)连接，所述矩形框架管(52)、封闭框架管(53)以及辅支撑矩形框架管(54)一体成型，所述承力筒(3)的周侧连接有多个接头(51)，所述承力筒(3)通过所述接头(51)与所述碳纤维框架板(5)紧固连接。
7.如权利要求6所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述碳纤维辅支撑骨架(25)、矩形框架管(52)以及辅支撑矩形框架管(54)三者的管腔内均设置有型热管(1001)，所述型热管(1001)的上下翅片与所述管腔的内壁胶接；
8.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述六边形翻边碳蜂窝(6)的蜂窝芯胞元(61)的外接圆直径为高度的1/3，所述蜂窝芯胞元(61)的上下均设置有向内延伸的翻边，翻边宽度为高度的5％，翻边厚度与蜂窝壁一致，所述六边形翻边碳蜂窝(6)的蜂窝壁铺层方向为蜂窝芯胞元(61)厚度的准各向，所述六边形翻边碳蜂窝(6)的排列方式为以蜂窝芯胞元(61)各边面法向方向发散，逐个背靠背排列。
9.如权利要求8所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述光学基板单机面(102)的单机安装接口处设置有多个碳纤维埋件(8)，所述碳纤维埋件(8)为三角形等边构型，三角形各顶点处为平直段，纵向形成有与所述六边形翻边碳蜂窝(6)连接的贯穿插槽口，所述碳纤维埋件(8)与所述蜂窝芯胞元(61)内壁或节点处粘接；
10.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述封闭框架管(53)的周侧对称且等间距设置有多个工装吊点(11)，所述工装吊点(11)的工装吊点埋件(111)紧固连接在所述封闭框架管(53)的内腔中，所述工装吊点(11)的工装吊点贴片(112)胶接在所述封闭框架管(53)的外侧面上。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，光学基板(1)包括由内至外依次设置的中心高稳定区域(2)、承力筒(3)以及碳纤维框架板(5)，所述光学基板(1)的包络区域覆盖有蒙皮(7)形成封闭壳结构基板；
2.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述蒙皮(7)包括一体式无拼接的碳纤维蒙皮，两片所述蒙皮(7)分别胶接覆盖在所述光学基板相机面(101)、光学基板单机面(102)上，所述蒙皮(7)的外沿与所述碳纤维框架板(5)的外沿相匹配，所述蒙皮(7)仅对所述金属基复合材料中心筒(21)区域无覆盖，所述蒙皮(7)上与单机连接处开孔。
3.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述承力筒(3)为圆形碳纤维筒，所述承力筒(3)包括由内至外依次设置的承力内侧筒蒙皮(31)、铝蜂窝芯夹层(32)以及承力外侧筒蒙皮(33)，所述承力内侧筒蒙皮(31)的上下两端均向内延伸形成有蒙皮翻边，所述承力外侧筒蒙皮(33)的上下两端均向外延伸形成有蒙皮翻边，所述蒙皮翻边与所述蒙皮(7)平行且胶接，所述光学基板单机面(102)的蒙皮(7)的外侧设置有第二碳纤维圆环带(34)，所述第二碳纤维圆环带(34)与所述铝蜂窝芯夹层(32)对应设置。
4.如权利要求3所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述碳纤维环带(4)与所述铝蜂窝芯夹层(32)对应设置，所述金属基复合材料贴片(42)的一侧形成有突台，所述金属基复合材料贴片(42)通过所述突台嵌设在所述碳纤维环带(4)内且与所述碳纤维环带(4)胶接，所述金属基复合材料贴片(42)与遮光罩安装接口的角度分布、弧形长度一致。
5.如权利要求1所述的应用于空间相机的封闭复合结构基板，其特征在于，所述金属基复合材料中心筒(21)为上下对焊的两个半径筋状封闭镂空圆环盘结构，所述金属基复合材料主支撑骨架(23)为上下对焊的两个十字型筋状镂空矩形框架，所述金属基复合材料主支撑骨架(23)上设置有单机安装突台，所述金属基复合材料辅支撑骨架(24)为工字型筋状镂空矩形框架结构，所述碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：张娇，李志慧，彭效海，高雪峰，程涛，
申请(专利权)人：上海卫星装备研究所，
类型：发明
国别省市：
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