微小卫星望远镜成像支架结构优化设计

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1、第33卷第04期计算机仿真2016年4月文章编号:1006—9348(2016)04—0080—05微小卫星望远镜成像支架结构优化设计冯善辉1’2,吴清文2,王智2,徐振邦2(1.中国科学院大学,北京100039;2.中国科学院长春光学机密机械与物理研究所,吉林长春130033)摘要:针对发射微小卫星平台的空间望远镜支架结构优化设计问题,设计了一种基于带状弹簧的自展开薄膜主镜支架机构。上述机构支撑薄膜光子筛,保证薄膜主镜的平面度。为保证机构顺利展开,需合理选择动力元件带状弹簧,通过应变能原理与有限元分析选择带状弹簧的

2、向心角为1200和厚度为0.24mm。对薄膜主镜进行静力学分析,面外变形量最大为3.26Imm,可以使光程差小于k/lO,满足精度要求。最后,对展开后的机构进行模态分析,得到机构基频为17.312Hz,满足结构动态刚度要求。以上结果表明,为自展开机构的设计方案提供了合理依据。关键词:带状弹簧;自展开机构;应变能;静力学分析;模态分析中图分类号:THl28文献标识码:BOptimizationDesignofTelescopeImagingSupportingStructureBasedonSmallSatellite

3、FENGShan—huil”,WUQing—wen2,WANGZhi2,XUZhen—ban92(1.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China;2.ChangehunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,ChangehunJilin130033,China)ABSTRACT:Aself—deployingsupportingstructureofthi

4、n—filmprimaryminorbasedontapespringsisdesignedtosatisfylaunchingspacetelescopesthatarebasedonsmallsatelliteplatform,andthestructuresupportsthin—filmphotonsievemembraneguaranteeingflatnessofthethin—filmprimarymirror.Toensurethestructuredeploysmooth—ly,tapespring

5、sasdynamicelementshouldbechosenreasonably,andthesubtendedangle120。andthethickness0.24mmofthetapespringsarechosenbasedonthestrainenergyprincipleandthefiniteelementanalysis.Staticsa-nalysisisproceededforthin—filmprimarymirror,andtheopticalpathlengthislessthanone—

6、tenthwavelength,withthemaximumout—of—planedeformationofthethin—filmprimaryminor3.26“m,whichsatisfiestheaccuracyrequirements.Finally,modalityanalysisisconductedforthestructure,andthefundamentalfrequeneyis17.312Hz,whichmeetstherequirementforthedynamicstiffness.Th

7、eseanalysesdemonstratetheschemeofthestructureisrea—sonable.KEYWORDS:Tapesprings;Self—deployingstructure;Strainenergy;Staticsanalysis;Modalityanalysis1引言现代航天器越来越向清晰化和巨型化发展,被运载物体积越大,质量越高,相应的发射成本就会越高。空间可展开机构在地面发射时处于收缩状态,当被发射到预定轨道后,基金项目:国家自然科学基金资助项目(11302222);中国科学院

8、长春光学精密机械与物理研究所创新基金资助项目(Y4CXlSSl41)收稿日期:2015—07—02修回日期:2015—07—17—80一由地面指令控制其完成展开动作。采用可展开机构不仅可以减轻重量,而且可以明显缩小发射体积。国内外空间可展开机构按结构形式分类,主要包括伸展臂⋯、太阳帆板。2o和可展天线¨J。基于展开机构的优点,并且为了实现高分辨

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