空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计.pdf

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1、第41卷第8期红外与激光工程2012年8月Vo1．41No．8InfraredandLaserEngineeringAug．2012空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计李宗轩1,2，金光，张雷，闫勇，解鹏，孔林1,2(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要：分束棱镜是大型空间遥感器分离光束的重要部件。为解决空间遥感器中大型分束棱镜的支撑问题，对尺寸为200mmx200mmx200mm的分柬棱镜的支撑结构展开研究。提出基于半运动学支撑和被动温度补偿原理的立方分柬棱镜支撑结构，建立棱镜的接触约束，模拟边界条件的非线性，

2、利用非线性有限元方法进行工程分析，最后分析验证。结果显示，在自重与±l5℃稳态温度变化耦合作用下分束棱镜通光面面形误差PV值优于73．2nm，RMS值优于12nm；棱镜组件的一阶固有频率达到183Hz；表明该分束棱镜支撑结构方案设计合理，能够满足空间环境下对其结构刚度与热稳定性的要求。关键词：大型分束棱镜；半运动学支撑；温度补偿；接触；非线性分析中图分类号：TH122；V447．1文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)08-2096-06SupportstructureoflargebeamsplitterinspaceopticalremotesensorLiZongxu

3、an，JinGuang，ZhangLei，YanYong，XiePeng，KongLin，(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Beamsplitterisacrucialpartofalargespaceopticalremotesensortosplittheimagingl

4、ightintotwobeams．Inordertosolvetheproblemofsupportingalargebeamsplitterofaspacecamera，theresearchworkonthesupportingsyructureofalargebeamsplicerwithadimensionof200mmx200mmx200mmwasperformed．Thedesignofthesupportingstructureofalargecubicbeamsplitterbasedonthephilosophyofsemi—kinematicmountingandpas

5、sivethermalcompensationwaspresented．Thecontactpairconstrainswerebuilt，thenonlinearityoftheboundaryconditionwassimulatedandtheengineeringanalysisontheprismassemblyutilizingnonlinearfiniteelementmethodswasperformed．TheanalysisresultsindicatedthesurfacefigureprecisionofthebeamsplitterSLightPassSurfac

6、e，thusthePVvaluewaslessthan73．2nnqandtheRMSvaluewaslessthan12nmunderthecouplingofgravityand±15℃stationarytemperaturechange；thefirstnaturalfrequencyofthebeamsplitterassemblyreached183Hz．Thesupportingstructuredesignofthebeamsplittterisvalid，andCansatisfythedemandsonthestructuralstiffnessandthermalst

7、abilityinthespaceenvironment．Keywords：largebeamsplitter；semikinematicsupport；thermalcompensation；contact；nonlinearanalysis收稿日期：2011—12—1l；修订Et期：2012-01-15基金项目：国家863高技术研究发展计划(2007AA12J123)作者简介：李宗轩(1986一)，男，博士生，主要从