离轴空间遥感器主支撑结构设计 被引量：22

1

作者 辛宏伟 关英俊 柴方茂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1257-1264,共8页

长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导... 长焦距离轴三反(TMA)空间光学遥感器各光学元件的位置精度和动态稳定性与其主支撑结构相关,因此,本文研究了遥感器主支撑结构设计方案。对比分析了主支撑结构的常用形式,确定了桁架结构方案,并对其进行了材料选择和连接工艺分析。推导了三杆结构(桁架基本单元)的一阶频率解析式,并确定了其最佳形式。在初始设计的基础上,利用灵敏度分析和参数优化设计方法得到了一种24杆式主支撑结构。作为验证,对该支撑结构进行了静态翻转和动力学试验。试验结果表明,主支撑由竖直状态翻转到水平状态后,前端倾角变化小于10″,一阶固有频率为55Hz,振动试验中支杆最大应力为135MPa,满足各项设计指标要求。 展开更多

关键词 空间遥感器 离轴三反遥感器 主支撑结构 桁架结构 优化设计

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微纳遥感相机一体式超轻主支撑结构优化设计 被引量：11

2

作者 王泰雷 张雷 +1 位作者 贾学志 高阁 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期409-416,共8页

针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求,设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发,经过比较后选择钛合金作为主支撑结构的材料,并从质量和功耗两方面考虑选择了桁架式方案。建立了以基频... 针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求,设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发,经过比较后选择钛合金作为主支撑结构的材料,并从质量和功耗两方面考虑选择了桁架式方案。建立了以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,推导了目标函数的灵敏度,并通过采用改进的Heaviside密度滤波方法,得到了拓扑结果清晰的主支撑结构最优传力路径。以基频为目标函数建立尺寸的优化数学模型,得到了各部分的最佳设计尺寸,设计完成后的一体式主支撑结构质量为0.6 kg。有限元分析与实验结果表明:一体式主支撑结构能够满足光学系统的公差要求,且基频远高于卫星平台对光学载荷的要求,验证了拓扑优化设计方法和尺寸优化设计方法的正确性以及设计的合理性。 展开更多

关键词 遥感 微纳遥感相机 超轻质 主支撑结构 拓扑优化 尺寸优化

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基于高体分SiC_p/Al材料的空间相机主支撑结构研制 被引量：5

3

作者 田富湘 何欣 《红外》 CAS 2015年第11期36-40,共5页

作为空间相机光学元件的载体,主支撑结构对于确保光学元件相对位置的长期准确稳定具有决定性作用。由于具有比刚度高、热稳定性好等优点,高体分碳化硅颗粒增强铝基(SiC_p/Al)复合材料非常适用于航天光机结构。利用超声波钎焊技术可以解... 作为空间相机光学元件的载体,主支撑结构对于确保光学元件相对位置的长期准确稳定具有决定性作用。由于具有比刚度高、热稳定性好等优点,高体分碳化硅颗粒增强铝基(SiC_p/Al)复合材料非常适用于航天光机结构。利用超声波钎焊技术可以解决高体分SiC_p/Al材料的焊接问题,这为其在空间相机主支撑结构上的应用奠定了基础。介绍了一种基于高体分SiC_p/Al材料的某空间相机的主支撑结构。通过工程分析比较了同一主支撑结构分别采用TC4和高体分SiC_p/Al两种材料时的力学性能差异。结果表明,采用高体分SiC_p/Al材料制成的主支撑结构在质量上轻了31.8%,在一阶频率上高了25%。通过力热试验可知,该主支撑结构在焊缝强度和尺寸稳定性等方面均满足使用要求。 展开更多

关键词 空间相机 主支撑结构 高体分铝基复合材料 超声波钎焊

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空间轻小型离轴三反相机桁架主支撑结构设计 被引量：3

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作者 席佳利 张雷 +1 位作者 杨林 解鹏 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期441-445,共5页

为了满足轻小型离轴三反相机精度高、质量小的要求,采用了一种以碳纤维桁架杆结合钛合金安装基板的空间相机主支撑结构。通过分析对比各种空间相机主支撑结构的优缺点,结合本文所述光学系统的特点,确定了次镜安装基板和折叠镜安装基板... 为了满足轻小型离轴三反相机精度高、质量小的要求,采用了一种以碳纤维桁架杆结合钛合金安装基板的空间相机主支撑结构。通过分析对比各种空间相机主支撑结构的优缺点,结合本文所述光学系统的特点,确定了次镜安装基板和折叠镜安装基板分开支撑的支撑方式。对初始的主支撑结构进行以一阶频率为优化目标,质量为约束条件的动力学尺寸优化,并对最终的主支撑结构特性进行了有限元分析和试验验证。有限元分析和振动试验表明:在主支撑结构质量不大于4 kg的条件下,所研制的离轴三反相机主支撑结构力学性能指标均满足设计要求,其中一阶频率达到291.4Hz。该离轴三反相机主支撑结构设计方案可以作为其它同型相机结构设计的技术参考。 展开更多

关键词 主支撑结构 动力学尺寸优化 离轴三反相机 桁架结构

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机载光谱仪高模态主支撑结构优化 被引量：3

5

作者 李颐 刘伟 +2 位作者 张晓辉 颜昌翔 顾志远 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1783-1792,共10页

为满足机载光谱仪主支撑结构动力学特性好、质量低等需求,本文进行了主支撑结构的优化设计及试验验证。首先,针对常用结构无法适用于本系统的问题,提出了一种框架式与薄壁筒式结构相结合的总体结构形式,方便对遮光罩与结构进行一体化设... 为满足机载光谱仪主支撑结构动力学特性好、质量低等需求,本文进行了主支撑结构的优化设计及试验验证。首先,针对常用结构无法适用于本系统的问题,提出了一种框架式与薄壁筒式结构相结合的总体结构形式,方便对遮光罩与结构进行一体化设计,可有效降低质量且保证刚度;其次,为提高系统模态,采用多变量集成优化方法,在满足质量要求的情况下将其模态由127 Hz提高到156 Hz,使其具有良好的动力学特性;然后,为确定振动环境对系统调制传递函数(MTF)的影响,通过有限元分析与灵敏度矩阵相结合的方法分析了振动环境对系统MTF影响,并通过计算得知本结构能适用于像元尺寸大于10μm的机载系统;最后,通过对主支撑结构的测振试验与整机结构的波前检测试验,验证了本文设计方法与分析过程的有效性与可行性。本文提出的优化设计方法可为机载遥感仪器结构的优化设计提供参考,将有助于推动机载遥感仪器结构设计技术的发展。 展开更多

关键词 机载光谱仪 主支撑结构 集成优化 振动环境 调制传递函数

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深空探测相机超轻主支撑结构优化设计 被引量：3

6

作者 刘奉昌 李威 +3 位作者 董吉洪 赵伟国 赵海波 李晓波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期207-214,共8页

根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比... 根据深空探测相机轻质高刚度、高性能的要求,设计了一种超轻主支撑结构。深空探测相比于地球探测环境更加严苛,主支撑结构作为主承力结构,其在发射、在轨环绕阶段都应具有高稳定性,来保持各光学元件之间的相对位置不变。与传统方法相比,文中采用拓扑优化得到清晰的主支撑结构的最佳传力路径,然后通过尺寸优化来提高主支撑结构基频。最后进行轻量化设计,其前后框架结构轻量化率达到90%以上。仿真分析和试验结果表明,主支撑结构满足公差要求且基频(80.264 Hz)远远高于整星一阶频率,应用光学测量的方法振前、振后前框架相对于后框架倾角为3″、0.3″,满足光学系统的公差要求,具有较好的稳定性。大量级力学试验后系统的波像差<λ/14,满足光学系统成像质量要求。 展开更多

关键词 深空探测 主支撑结构 超轻 拓扑优化 尺寸优化

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空间相机桁架杆接头结构研究 被引量：2

7

作者 田富湘 何欣 张凯 《光机电信息》 2011年第8期51-55,共5页

在大跨度空间结构中广泛应用的桁架结构在大尺寸空间相机主支撑结构中的应用越来越多。桁架杆与安装光学元件的框架之间的连接接头是桁架式主支撑结构的重要组成部分之一。综合比较了桁架杆接头的几种常用结构形式,结合复合材料零件与... 在大跨度空间结构中广泛应用的桁架结构在大尺寸空间相机主支撑结构中的应用越来越多。桁架杆与安装光学元件的框架之间的连接接头是桁架式主支撑结构的重要组成部分之一。综合比较了桁架杆接头的几种常用结构形式,结合复合材料零件与金属零件的3种连接方式,提出了一种一端与桁架杆胶接、另一端与框架螺钉连接的桁架杆接头。该桁架杆接头设计有十字柔性铰链环节,减小了桁架杆所承受次应力,更充分发挥了桁架杆的材料强度。 展开更多

关键词 空间相机 主支撑结构 桁架杆接头 胶接 铰接 次应力

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硬X射线调制望远镜卫星望远镜主支撑结构设计与验证 被引量：1

8

作者 张爱梅 张童 +2 位作者 李娜 王娟 杨生 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第5期139-142,共4页

设计了硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星望远镜的主支撑结构,包括高精度上板、高强度支撑筒、可调节的支撑杆、高刚度中板及轻量化下板,可承载高能、中能和低能望远镜,具有质量小、精度高、精度稳定性好、散热好等特点。地面环境模拟试验和... 设计了硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星望远镜的主支撑结构,包括高精度上板、高强度支撑筒、可调节的支撑杆、高刚度中板及轻量化下板,可承载高能、中能和低能望远镜,具有质量小、精度高、精度稳定性好、散热好等特点。地面环境模拟试验和在轨验证结果表明:主支撑结构能够保证高能、中能和低能望远镜的指向一致,指向精度满足科学目标要求,从而证明了设计的合理性。 展开更多

关键词 硬X射线调制望远镜卫星望远镜 主支撑结构 指向精度

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离轴三反空间相机主支撑结构优化设计与试验 被引量：1

9

作者 席佳利 张雷 +2 位作者 解鹏 魏磊 孔林 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期45-51,共7页

为解决离轴三反空间相机随机响应过大的问题,提出了一种以降低加速度响应均方根值(RMS)为目标的空间相机主支撑结构拓扑优化设计方法。首先,在分析各种空间相机主支撑结构和某离轴三反光学系统特点的基础上,确定了次镜组件和折叠镜组件... 为解决离轴三反空间相机随机响应过大的问题,提出了一种以降低加速度响应均方根值(RMS)为目标的空间相机主支撑结构拓扑优化设计方法。首先,在分析各种空间相机主支撑结构和某离轴三反光学系统特点的基础上,确定了次镜组件和折叠镜组件分开支撑的结构形式。其次,以离轴三反空间相机次镜的加速度响应均方根值为优化目标,以体积分数,X、Y、Z向重力载荷分别作用下次镜的刚体位移,主支撑结构的一阶频率为约束条件对初始主支撑结构有限元模型进行拓扑优化设计,得到了加速度响应满足设计要求的主支撑结构。最后,对该结构进行有限元分析和振动试验,表明了该离轴三反空间相机力学性能指标均满足设计要求,其中Z向2 g RMS量级的随机激励下次镜的加速度响应均方根值为5.08 g;主支撑结构质量仅为3.8 kg,一阶频率达到了291.4 Hz。该离轴三反相机主支撑结构的设计方法可以作为其他同型相机结构设计的参考。 展开更多

关键词 主支撑结构 拓扑优化设计 随机响应 离轴三反相机 桁架结构

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大型火电厂空冷主支撑结构动力特性分析

10

作者 朱佳宁 白国良 李红星 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2006年第S1期712-714,共3页

火力发电厂主支撑结构具有跨度大、高度大、悬挑长度大、动力设备多和构造连接复杂的特点。采用有限元方法对空冷凝汽器主支撑结构进行模态分析和风机扰力作用下的谐响应分析,在结构振动特性的基础上,提出了有益的见解。

关键词 空冷凝汽器 主支撑结构 动力特性 模态分析 谐响应分析

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空间遥感器中心筒式主支撑结构设计与仿真

11

作者 孙凯鹏 孙杰 +1 位作者 张刘 王泰雷 《飞控与探测》 2021年第5期71-78,共8页

针对某高分辨型光学成像载荷,从光学系统指标和结构稳定性要求出发,设计了一种具有加强结构的中心筒式主支撑结构。在空间遥感器的结构形式和光学系统指标要求的基础上,给出了中心筒式主支撑结构的构型方案和材料。根据临界应力理论,计... 针对某高分辨型光学成像载荷,从光学系统指标和结构稳定性要求出发,设计了一种具有加强结构的中心筒式主支撑结构。在空间遥感器的结构形式和光学系统指标要求的基础上,给出了中心筒式主支撑结构的构型方案和材料。根据临界应力理论,计算并分析了结构的失稳强度。通过尺寸优化,在保证结构的基频和位置精度最优的同时使相机得以大幅度减重。分析了中心筒式主支撑结构的静力学和动力学特性。有限元分析结果表明,结构满足光学系统公差,且具有足够的动刚度,以及对振动载荷的抵抗性良好。 展开更多

关键词 空间遥感器 主支撑结构 尺寸优化 有限元分析

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大型离轴三反相机桁架式主支撑结构的设计与优化 被引量：23

12

作者 张雷 贾学志 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期603-608,共6页

为了提高空间相机主支撑结构的刚度,减轻结构质量,根据大型离轴三反空间相机的特点,研究了其主支撑结构的形式。应用Rayleigh法推导了桁架式主支撑结构的基频计算公式,分析了桁架杆间夹角对其基频的影响,并以此为基础研究了其优化方法... 为了提高空间相机主支撑结构的刚度,减轻结构质量,根据大型离轴三反空间相机的特点,研究了其主支撑结构的形式。应用Rayleigh法推导了桁架式主支撑结构的基频计算公式,分析了桁架杆间夹角对其基频的影响,并以此为基础研究了其优化方法和优化过程。优化设计了某预研空间相机的桁架式主支撑结构并对其结构特性进行了分析。分析结果表明,设计的主支撑机构的质量减轻了22kg,基频可达146Hz,表明本研究对大型离轴三反空间相机主支撑结构的设计具有参考价值。该研究结果已成功应用于某预研相机的样机研制中。 展开更多

关键词 空间相机 桁架式主支撑结构 刚度分析 优化设计

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