一种反射镜轻量化结构及设计方法

所属的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

背景技术：

1、主反射镜作为光学遥感器的核心结构部件，其结构体积大小、刚度、质量等将直接影响遥感卫星载荷的外包络和重量，其面形rms直接决定卫星遥感载荷光学成像质量的好坏。随着人们对空间相机成像质量要求的提高,其口径也不断增大,这会导致反射镜在重力作用下或温度变化时镜面的变形加剧,严重影响空间相机光学系统的成像质量。加上运载能力以及发射成本等方面的考虑，重量成为空间光学遥感器的重要技术指标之一，为了保证反射镜光学表面能够拥有良好的面形,对反射镜及其支撑结构进行合理的轻量化设计是至关重要的。主反射镜轻量化是目前航天遥感载荷发展的重要方向。

2、目前，反射镜结构按其形状可以分为平背形、单拱形、双拱形、双凹形。目前根据反射镜背部轻量化孔开口与否，可将反射镜分为封闭式、半封闭式和开放式三种结构。从局部看，反射镜轻量化孔的形状主要有三角形孔、四边形孔、六边形孔、蜂窝孔、扇形孔和圆形孔等,就可加工性能和结构刚度而言,蜂窝形孔的结构刚度最优,圆形孔的工艺性最好,三角形孔、四边形孔和扇形孔的工艺性相差不多,三角形孔和六边形孔结构刚度较好,其中三角形孔更佳。对于异性的反射镜结构，简单靠单一的轻量化方法进行轻量化设计，难以在保证反射镜面形精度的同时满足严苛的重量要求，需按照光学系统对主镜的面形要求来整体考虑轻量化孔的疏密程度和布局。

3、鉴于此，急需发明一种反射镜轻量化结构，旨用于如何满足反射镜高机械、光学性能需求的同时，又能实现高轻量化，满足自身刚性，保证自重变形小的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种反射镜轻量化结构及设计方法，旨用于如何满足反射镜高机械、光学性能需求的同时，又能实现高轻量化，满足自身刚性，保证自重变形小的问题

2、一方面，本发明实施例中提供了一种反射镜轻量化结构，包括：

3、反射镜；

4、异形安装板，设置在反射镜的一侧，所述异形安装板与所述反射镜相连接，其中，所述异形安装板的外侧面开设有若干三角型孔洞；

5、中心支撑筒，设置在远离所述反射镜的异形安装板的另一侧，所述中心支撑筒一端穿过所述异形安装板与所述反射镜相连接，所述中心支撑筒的另一端与所述异形安装板的外侧壁相连接。

6、进一步的，所述异形安装板包括：

7、异形安装环，设置在所述反射镜的一侧，所述异形安装环与所述反射镜相连接；

8、连接板，设置在所述异形安装环的内部，所述连接板与所述异形安装环相连接，其中所述连接板中部开设有第一通孔；

9、筋体板，设置在所述连接板的上表面，所述筋体板与所述连接板固定连接，其中所述筋体板中部开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔相对应设置，所述筋体板远离所述连接板的另一侧的表面设置有若干三角型孔洞。

10、进一步的，所述异形安装环包括：

11、竖向环筋体，设置有两组，且两所述竖向环筋体沿m方向相对的设置在所述反射镜的两侧，所述竖向环筋体与所述反射镜相连接；

12、半圆环筋体，设置有两组，且两所述半圆环筋体沿所述竖向环筋体设置方向相对的设置在所述竖向环筋体的两端，所述半圆环筋体与所述竖向环筋体相连接，以使两所述竖向环筋体与两所述半圆环筋体依次连接组合成所述异形安装环。

13、进一步的，所述中心支撑筒包括：

14、中心支撑筋，设置在远离所述连接板的筋体板的另一侧，所述中心支撑筋穿过所述筋体板中部开设有第二通孔与所述筋体板相连接；

15、支撑筒，设置在所述连接板中部设置有第一通孔的内部，所述支撑筒一端与所述反射镜的一侧相连接，所述支撑筒的另一端与所述中心支撑筋固定连接。

16、进一步的，所述筋体板包括：

17、筋体组，至少设置有三组，且各所述筋体组分别设置在所述异形安装环的内部，所述筋体组的一端与所述异形安装环的内侧壁固定，所述筋体组的另一端与所述中心支撑筋相连接，其中，各所述筋体组之间的夹角为120°，以使各所述筋体组之间形成三角型孔洞。

18、进一步的，筋体组包括：

19、筋体，至少设置有五组，且各所述筋体相互平行的设置在所述异形安装环与所述中心支撑筋之间，所述筋体的一端与所述异形安装环的内侧壁固定连接，所述筋体的另一端与所述中心支撑筋相连接。

20、进一步的，各所述筋体与所述中心支撑筋之间还设置过渡连接块，且所述过渡连接块的一端与所述筋体相连接，所述过渡连接块的另一端与所述中心支撑筋相连接，其中所述过渡连接块的另一端与所述中心支撑筋连接高度低于所述中心支撑筋的端面高度8.5mm。

21、另一方面，本发明实施例中还提供了一种反射镜轻量化设计方法，适用于如上各发明实施例中的一种反射镜轻量化结构中，包括：

22、获取中心支撑筋的直径信息和筋体厚度；

23、根据所述中心支撑筋的直径信息对所述筋体厚度进行调整。

24、进一步的，根据所述中心支撑筋的直径信息对所述筋体厚度进行调整时，包括：

25、获取所述中心支撑筋的当前直径l，并根据所述中心支撑筋的当前直径l与预设的中心支撑筋的直径l0之间的关系，判断所述筋体的厚度是否需要进行调整；

26、当l≤l0时，则判断所述中心支撑筋的当前直径小于或是等于预设的中心支撑筋的直径，则不需要对所述筋体的厚度进行调整；

27、当l＞l0时，则判断所述中心支撑筋的当前直径大于所述预设的中心支撑筋的直径，并根据所述中心支撑筋的当前直径l与预设的中心支撑筋的直径l0之间的关系对所述筋体的厚度进行调整。

28、进一步的，根据所述中心支撑筋的当前直径l与预设的中心支撑筋的直径l0之间的关系对所述筋体的厚度进行调整时，包括：

29、获取所述中心支撑筋的当前直径l与预设的中心支撑筋的直径l0之间的直径差值△l，△l＝l-l0，并根据所述直径差值△l与预设的直径差值进行比对，根据比对的结果选定相应的调整系数对所述筋体的厚度进行调整；

30、其中，预先设定第一预设的直径差值△l1和第二预设的直径差值△l2，预先设定的第一预设调整系数m1，第二预设调整系数m2和第三预设调整系数m3，且l1＜l2，0＜m1＜m2＜m3＜0.3；

31、当l≤l1时，则选定所述第一预设调整系数m1对所述筋体的厚度进行调整；

32、当l1＜l≤l2时，则选定所述第二预设调整系数m2对所述筋体的厚度进行调整；

33、当l＞l2时，则选定所述第三预设调整系数m3对所述筋体的厚度进行调整；

34、当选定第i预设调整系数m i对所述筋体的厚度进行调整时，i＝1,2,3，并确定调整后的所述筋体的厚度为q1，设定q1＝q*m i，其中q为所述筋体的初始厚度。

35、本发明实施例一种反射镜轻量化结构与现有技术相比，其有益效果在于：通过异形安装板的设置能够实现反射镜的稳固安装。通过将异形安装板与反射镜相连接，可以提供更大的支撑面积，从而增加了反射镜在装置中的稳定性。而且，异形安装板的外侧面开设的三角型孔洞可能有助于减轻结构的重量，从而降低装置的整体负荷，特别是在大尺寸反射镜装置中，这种重量的降低可能对结构的可靠性和稳定性非常重要。其次，中心支撑筒的设置提供了进一步的支撑和稳定。中心支撑筒连接在异形安装板的另一侧，通过穿过异形安装板与反射镜相连接，然后连接到异形安装板的外侧壁。这种连接方式可能有助于分散来自反射镜的重力负荷，并通过中心支撑筒将这些负荷传递到异形安装板，从而降低了在反射镜上的应力集中。这种支撑方式还可能有助于减小因外界因素(如振动或风力)引起的不稳定情况，提高反射镜的稳定性和精度。

36、本发明实施例的一种反射镜轻量化设计方法，其通过结合中心支撑筋的直径信息对筋体厚度进行调整，可以实现更精确的结构优化。直径作为构件的重要参数，与构件的强度、刚度以及承载能力密切相关。通过根据中心支撑筋的直径信息来调整筋体厚度，可以在满足结构性能和强度要求的前提下，更好地匹配构件的设计参数。当中心支撑筋的直径较大，可能需要增加筋体的厚度来保持足够的结构稳定性和强度。这种优化方法有助于在满足设计要求的前提下，实现材料的有效利用和结构性能的最优化。