留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计

左玉弟 金光 谢晓光 李宗轩 解鹏

左玉弟, 金光, 谢晓光, 李宗轩, 解鹏. 基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0518002
引用本文: 左玉弟, 金光, 谢晓光, 李宗轩, 解鹏. 基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0518002
Zuo Yudi, Jin Guang, Xie Xiaoguang, Li Zongxuan, Xie Peng. Design of the spontaneous deployable mechanism for space telescope based on lenticular tape springs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0518002
Citation: Zuo Yudi, Jin Guang, Xie Xiaoguang, Li Zongxuan, Xie Peng. Design of the spontaneous deployable mechanism for space telescope based on lenticular tape springs[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 518002-0518002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0518002

基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计

doi: 10.3788/IRLA201746.0518002
基金项目: 

国家高技术研究发展计划资助项目(2015AA7015090)

详细信息
    作者简介:

    左玉弟(1990-),男,博士生,主要从事空间反射镜支撑结构设计与分析方面的研究。Email:zuoyd1809@163.com

  • 中图分类号: TH703

Design of the spontaneous deployable mechanism for space telescope based on lenticular tape springs

  • 摘要: 为了充分减小空间望远镜发射的质量和体积,适应微小卫星的运载需求,针对某光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型空间望远镜自展开机构。首先,根据理论分析确定了所用带状弹簧的几何尺寸,并针对某空间光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型展开机构;其次,建立了该展开机构的有限元模型并分析了其展开后的特性;最后,搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明:该展开机构展开后的高度为500 mm,展开后的重复精度误差小于0.1 mm,偏心小于0.1 mm,且展开后的一阶自然频率为35.5 Hz,与有限元分析出的结果相符,其误差为5.3%,能够满足空间望远镜展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。
  • [1] Xu Fuxiang. Introduction of Satellite Engineering[M]. Beijing:China Astronautic Publishing House, 2003. (in Chinese)
    [2] Zheng Yaohui, Ruan Ping, Cao Shang. Deployable structure design and analysis for space membrane diffractive telescope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1):0118004. (in Chinese)
    [3] Seffen K A, Pellegrino S. Deployment dynamics of tape springs[C]//Proceedings of the Royal Society of London, 1999, 455:1003-1048.
    [4] Boone B G, Bruzzi J R, Kluga B E, et al. Development and testing of an actively-controlled large aperture Cassegrain telescope for spacecraft deployment[C]//SPIE, 2004, 5487:1042-1053.
    [5] Black J T, Whetzal J A, Deblonk B J, et al. Deployment repeatability testing of composite tape springs for space optics applications[C]//Collection of Technical Papers-AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. 2006.
    [6] Aridon G, Almajid A, Demond D, et al. A Self-deployment hexapod model for a space application[J]. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 2009, 4(1):651-658.
    [7] Zhao Chao, Li Chuang, Zhou Nan. A deployable telescope imaging system with coilable tensegrity structure for microsatellite application[C]//SPIE, 2013, 8908(2):165-189.
    [8] mer Soykasap. Analysis of tape spring hinges[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2007, 49:853-860.
    [9] Wuest W. Einige anwendungen der theorie der zylinderschale[J]. Zeitschrift fur Angewandte Mathematik and Mechanik, 1954, 34:444-454.
    [10] Guo Peng, Zhang Jingxu, Yang Fei, et al. Design and buckling analysis of TMT tertiary mirror cell assembly flexure structure[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(12):3650-3655. (in Chinese)
    [11] Zhang Lei, Yao Jinsong, Jia Xuezhi, et al. Development of trusses made of Carbon fiber composites for coaxial space remote sensors[J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(9):1968-1973. (in Chinese)
    [12] Eigenmann M, Schmalbach M, Schiller M, et al. Ultra-light deployment mechanism (UDM) for sectioned large deployable antenna reflectors[C]//14th European Space Mechanisms Tribology Symposium-ESMATS 2011, 2011:479-481.
    [13] Giulia Pica, Luca Ciofaniello, Stefania Mattei, et al. High resolution deployable telescope for satellite application[C]//SPIE, 2004, 5234:531-538.
    [14] Roberto Gardi, Giulia Pica. Realization and preliminary tests on an innovative deployable structure for a high resolution telescope for microsatellite[C]//SPIE, 2004, 5570:411-422.
    [15] Feng Xuegui, Li Chuang, Zhao Chao. New measurement of the alignment of the deployable telescope[C]//SPIE, 2012, 8417(35):1-7.
    [16] Li Zongxuan, Zhang Lei, Yao Jinsong, et al. Design of Cartwheel Bi-axial flexural hinge[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(9):2317-2324. (in Chinese)
    [17] Fu Shixin, Zhou Chao, Cao Yuyan, et al. Structural design of 4 m telescope mount base based on topology optimization method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(8):2441-2447. (in Chinese)
  • [1] 崔世程, 宋志清, 杨居奎.  C/SiC在大口径空间望远镜次镜承力筒的应用 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210710-1-20210710-6. doi: 10.3788/IRLA20210710
    [2] 孟庆宇.  三镜反射式光学系统综述(特邀) . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210986-1-20210986-16. doi: 10.3788/IRLA20210986
    [3] 许敏达, 田雪, 姚睿, 肖昊苏, 陈澄.  带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210407-1-20210407-6. doi: 10.3788/IRLA20210407
    [4] 胡斌, 李创, 相萌, 李亮亮, 戴昊斌, 姚佩, 李旭阳.  可展开空间光学望远镜技术发展及展望 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210199-1-20210199-16. doi: 10.3788/IRLA20210199
    [5] 张博文, 王小勇, 赵野, 杨佳文.  天基大口径反射镜支撑技术的发展 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1113001-1113001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1113001
    [6] 杨维帆, 曹小涛, 张彬, 赵伟国, 林冠宇.  空间望远镜次镜六自由度调整机构精密控制 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718007-0718007(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0718007
    [7] 韩威, 郑翔, 赵柏秦.  激光探测小型化收发系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906008-0906008(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906008
    [8] 左玉弟, 金光, 李宗轩, 解鹏, 杨丰福.  空间衍射望远镜自展开结构设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1218001-1218001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1218001
    [9] 刘源, 谢睿达, 赵琳, 郝勇.  基于机器学习的大视场星敏感器畸变在轨标定技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217004-1217004(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217004
    [10] 田士涛, 徐振邦, 秦超, 夏明一, 吴清文.  基于主动约束阻尼层的次镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1118001-1118001(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1118001
    [11] 徐春梅, 刘秉琦, 黄富瑜, 张雏, 沈洪斌, 李莉.  基于像差特性分析的光学系统横向失调校正方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618005-0618005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618005
    [12] 李林, 王栋, 谭陆洋, 孔林, 杨洪波.  微小卫星天线与飞轮共支撑结构优化设计与试验 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018008-1018008(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1018008
    [13] 郑耀辉, 阮萍, 曹尚.  空间薄膜衍射望远镜展开结构设计与分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118004-0118004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0118004
    [14] 侯晴宇, 张树青.  单探测器共孔径多光谱成像系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1638-1642.
    [15] 陈永和, 陈洪达, 傅雨田.  适用于微小卫星平台的小型可见光相机设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2087-2092.
    [16] 张昊, 王新升, 李博, 周开兴, 陈德祥.  微小卫星单粒子闩锁防护技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1444-1449.
    [17] 任秉文, 金光, 张元, 钟兴, 孔林.  畸变对TDI成像相机的像移影响研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3951-3957.
    [18] 崔凯, 刘朝晖, 李治国, 梁冬生, 袁辉.  坐标变换在空间望远镜视景仿真中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 557-561.
    [19] 李蓉, 王森, 施浒立.  空间太阳望远镜主光学望远镜叶片结构热效应 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1291-1297.
    [20] 王文芳, 杨晓许, 姜凯, 梅超, 李刚, 张恒金.  大视场红外折反光学系统杂散光分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 138-142.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  290
  • HTML全文浏览量:  27
  • PDF下载量:  90
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-05
  • 修回日期:  2016-10-03
  • 刊出日期:  2017-05-25

基于带状弹簧的空间望远镜自展开机构设计

doi: 10.3788/IRLA201746.0518002
    作者简介:

    左玉弟(1990-),男,博士生,主要从事空间反射镜支撑结构设计与分析方面的研究。Email:zuoyd1809@163.com

基金项目:

国家高技术研究发展计划资助项目(2015AA7015090)

  • 中图分类号: TH703

摘要: 为了充分减小空间望远镜发射的质量和体积,适应微小卫星的运载需求,针对某光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型空间望远镜自展开机构。首先,根据理论分析确定了所用带状弹簧的几何尺寸,并针对某空间光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型展开机构;其次,建立了该展开机构的有限元模型并分析了其展开后的特性;最后,搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明:该展开机构展开后的高度为500 mm,展开后的重复精度误差小于0.1 mm,偏心小于0.1 mm,且展开后的一阶自然频率为35.5 Hz,与有限元分析出的结果相符,其误差为5.3%,能够满足空间望远镜展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。

English Abstract

参考文献 (17)

目录

    /

    返回文章
    返回