CN107114892A - 一种异形空间摄像机结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异形空间摄像机结构,包括电子学箱体、镜头、隔热垫组件以及位于电子学箱体内部的电子学;其改进之处是:所述电子学箱体是由一个圆形壳体和多个方形壳体构成异型箱体;圆形壳体的外部沿圆周方向均匀设置多个方形壳体;多个方形壳体均与圆形壳体相互贯通;所述多个方形壳体的外部连接多个镜头;每个方形壳体与每个镜头之间安装有隔热垫组件;所述电子学箱体内安装电子学。该异形箱体结构设计,解决了接口适应性和质量约束的问题,并且多个镜头公用一个电子学箱体,极大地减轻了整个摄像机的重量。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间图像摄像机,尤其涉及一种异形空间摄像机结构。
背景技术
空间小型摄像机在监视发射时火箭运行、记录航天员在轨活动以及辅助其他空间任务(比如月球探测及火星探测)的过程中发挥了重大的作用;恶劣的发射环境,极端空间环境,严苛的质量限制为空间摄像机的设计提出了巨大的挑战。
现有的空间摄像机结构包括电子学箱体、安装在电子学箱体上的镜头以及安装在电子学箱体内的电子学;现有的电子学普遍采用一个电路板框固定一个电路板的结构形式,质量较大;同时,摄像机镜头与电子学箱体所处的温度环境有较大差别,而电子学所能承受的温度范围远小于镜头。一般采用整体热包覆及镜头与电子学箱体隔热的热控措施,而常用的非金属材料在大范围温度变化时会出现蠕变,影响镜头与焦面之间的相对关系。
发明内容
本发明提出了一种异形空间摄像机结构,可以满足质量轻、结构稳定及良好的温度适应性的要求。
本发明的技术解决方案为:
本发明提供了一种异形空间摄像机结构,包括电子学箱体、镜头、隔热垫组件以及位于电子学箱体内部的电子学;
其改进之处是:
所述电子学箱体是由一个圆形壳体和多个方形壳体构成异型箱体;圆形壳体的外部沿圆周方向均匀设置多个方形壳体;多个方形壳体均与圆形壳体相互贯通;所述多个方形壳体的外部连接多个镜头;每个方形壳体与每个镜头之间安装有隔热垫组件。
具体的说,上述电子学包括圆形刚性电路板、方形刚性电路板以及多个挠性电路板;圆形刚性电路板至少为3个,并且自上而下平行固定安装在所述圆形壳体内,每两个相邻的圆形刚性电路板之间均由一个挠性电路板电连接;方形刚性电路板的数量与所述镜头相同,并且分别位于多个方形壳体内;圆形刚性电路板与方形刚性电路板之间通过挠性电路板电连接;圆形刚性电路板和方形刚性电路板上均布置电子学元器件。
具体来说,上述隔热垫组件包括第一隔热垫、聚酰亚胺薄膜以及第二隔热垫;
第一隔热垫和第二隔热垫之间止口配合,第一隔热垫和第二隔热垫接触面之间均设置有聚酰亚胺薄膜;所述隔热垫组件通过第一连接螺钉固定安装在所述方形壳体上,并且通过定位销钉进行定位。
上述第一隔热垫为梅花形,第一隔热垫的内孔与镜头外圆柱面配合。
上述第一隔热垫的内孔与镜头外圆柱面的接触面为沿圆周方向设置的三个凸面。
上述电子学箱体为分体结构,包括下部箱体以及上部盖板;下部箱体与上部盖板之间止口配合。
上述下部箱体以及上部盖板上均设置有多个凸耳;所述上部盖板上的凸耳与下部箱体上的凸耳通过第二连接螺钉连接。
上述至少三个圆形刚性电路板分别通过多个第三连接螺钉固定安装在圆形壳体的底部或者上部盖板上;方形刚性电路板通过多个第三连接螺钉安装在所述方形壳体中安装镜头一侧的内端面。
上述下部箱体开设有多个减重槽。
上述圆形刚性电路板为三个,挠性电路板为四个,方形刚性电路板为两个。
本发明与现有技术相比,优点是:
1、本发明采用薄壁加筋的异形箱体结构设计,解决了接口适应性和质量约束的问题,并且多个镜头公用一个电子学箱体,极大地减轻了整个摄像机的重量。
2、本发明的圆形刚性电路板与方形刚性电路板之间通过挠性电路板连接,去掉了刚性接插件和电路板框,既减轻了重量,同时又能实现任意角度的转折。
3、本发明采用两层钛合金隔热垫夹一层聚酰亚胺薄膜的设计,实现了既能隔热,同时又能适应大范围温度变化的目标。
4、本发明第一隔热垫和第二隔热垫之间的接触面积在端面和止口配合之间综合优化,合理分配端面接触面积和止口配合面积,既实现了隔热,又保证了在恶劣的发射环境中,镜头与焦面之间的位置稳定性。
5、本发明采用分布式孔轴配合和销钉定位的方法,既实现了精确定位,在恶劣的发射环境中不会出现镜头与电子学箱体之间位置的错动;同时又减少了热传导,提高了隔热性能。
6、本发明的电子学箱体为分体式,可拆卸,以便于对电子学箱体内部进行维修或更换。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为图1的***结构图;
图3为本发明无盖板的电子学箱体结构示意图;
图4为本发明电子学的结构示意图;
图5为本发明电子学的结构展开后示意图;
图6为本发明隔热垫组件的***结构示意图;
图7为本发明隔热垫组件的剖面图。
附图标记如下:
1-电子学箱体、11-下部箱体、2-上部盖板、3-镜头、4-隔热垫组件、41-第一隔热垫、42-第二隔热垫、43-聚酰亚胺薄膜、44-定位销钉、45-第一连接螺钉、5-电子学、51-圆形刚性电路板、52-方形刚性电路板、53-挠性电路板、54-第三连接螺钉、6-圆形壳体、7-方形壳体、8-凸耳、9-第二连接螺钉。
具体实施方式
如图1至图7所示,本发明包括电子学箱体1、镜头3、电子学5及隔热垫组件4。
电子学箱体1是由一个圆形壳体6和多个方形壳体7构成异型箱体;圆形壳体6的外部沿圆周方向均匀设置多个方形壳体7;多个方形壳体7均与圆形壳体6相互贯通;多个方形壳体7的外部连接多个镜头3;每个方形壳体7与每个镜头3之间安装有隔热垫组件4;电子学箱体1内安装电子学5。(本示列中采用2个方形壳体以及在2个方形壳体上的2个镜头)。
进一步的说,为了方便对位于电子学箱体内的电子学进行维护,电子学箱体1为分体结构,包括下部箱体11以及与上部盖板2;下部箱体11与上部盖板2之间止口配合,并且下部箱体11以及与上部盖板2上均设置有多个凸耳8,通过使用第二连接螺钉9连接的上部盖板2和下部箱体11之间的凸耳8将电子学箱体1安装为一个整体。
电子学5为空间异形结构,电子学5包括圆形刚性电路板51、方形刚性电路板52以及多个挠性电路板53组成;圆形刚性电路板51至少为3个,并且自上而下平行固定安装在所述圆形壳体6内,每两个相邻的圆形刚性电路板51之间均由一个挠性电路板53电连接;方形刚性电路板52的数量与所述镜头3相同,并且分别位于多个方形壳体7内;圆形刚性电路板51与方形刚性电路板52之间通过挠性电路板53电连接;圆形刚性电路板51和方形刚性电路板52上均布置电子学元器件。方形刚性电路板52通过挠性电路板53可以弯折成任意角度,使得安装时具有较大的柔性;同时利用挠性电路板53代替接插件连接刚性电路板,大大地节省了空间;
本实施例中,圆形刚性电路板为三个,方形刚性电路板为两个;实际上三个圆形刚性电路板51中最上方的圆形刚性电路板通过多个第三连接螺钉54固定安装在圆形壳体6的上部盖板2上;中间和最下方的两个圆形刚性电路板通过多个第三连接螺钉54固定安装在圆形壳体6的底部;方形刚性电路板52通过多个第三连接螺钉54安装在所述方形壳体7中安装镜头3一侧的内端面。
为了实现镜头3与电子学箱体1之间的良好的隔热,隔热垫组件4包括第一隔热垫41、聚酰亚胺薄膜43以及第二隔热垫42;镜头3及隔热垫组件4通过第一连接螺钉45固定安装在所述方形壳体7上,并通过定位销钉44在所述方形壳体7上进行定位,
第一隔热垫41和第二隔热垫42之间止口配合;第一隔热垫41和第二隔热垫42之间的接触面设置有一层聚酰亚胺薄膜43;其中第一隔热垫41和第二隔热垫42采用钛合金制成,钛合金材料在温度大幅度变化时性能稳定,不会产生塑性变形;由于聚酰亚胺薄膜43厚度极小,在温度大范围变化时也不会产生较大塑性变形,能保证镜头与电子学之间的位置关系不发生较大变化;
进一步地,第一隔热垫41设计成梅花结构,减小端面接触面积,减小与镜头3与电子学箱体1之间的热传导;
进一步地,在第一隔热垫41内孔中沿圆周方向设置三个凸面与镜头3后端外圆柱面配合,目的是为了减少接触面积;上述的聚酰亚胺薄膜43就设置在第一隔热垫41与第二隔热垫43之间的所有接触面之间,使得镜头3与第一隔热垫41和第二隔热垫42只能发生微量的相互错动;在镜头3与电子学箱体1装配时,首先修切第二隔热垫42的厚度,保证光学***的后截距,找到成像最清晰的位置;
镜头3与隔热垫组件4组成的***可以在垂直光轴的平面内进行小量的移动,位移最大为第一连接螺钉45与镜头3法兰上过孔的之间的间隙;在垂直光轴的平面内微量地调整镜头与隔热垫组成的***,直到***光轴与焦面探测器的中心对准;
在第二隔热垫42的厚度修研完成且***光轴与焦面探测器的中心对准后,按标准力矩上紧第一连接螺钉45,并在第一连接螺钉45上抹胶防松;在镜头3与电子学箱体1之间的位置关系固定后,配铰第二隔热垫42与电子学箱体1之间的定位销孔,连接定位销钉44,固定第二隔热垫42与电子学箱体1之间的位置,同时也固定了镜头与焦面探测器之间的位置;
利用镜头与第一隔热垫41及第一隔热垫41与第二隔热垫42之间的轴孔配合,以及第二隔热垫42与电子学箱体1之间的销钉定位,使镜头与电子学箱体连成一体,克服了在恶劣的力学环境中由于摩擦力不够而使镜头光学***与焦面探测器发生位置错动的难题。
综上所述,本发明中的异形空间摄像机,既可以实现良好地隔热,同时又能在较大温度范围内的正常工作;而且由于其特殊的结构设计,既具有较轻的质量,同时又适应恶劣的发射力学环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异形空间摄像机结构,包括电子学箱体(1)、镜头(3)、隔热垫组件(4)以及位于电子学箱体(1)内部的电子学(5);其特征在于:
所述电子学箱体(1)是由一个圆形壳体(6)和多个方形壳体(7)构成异型箱体;圆形壳体(6)的外部沿圆周方向均匀设置多个方形壳体(7);多个方形壳体(7)均与圆形壳体(6)相互贯通;所述多个方形壳体(7)的外部连接多个镜头(3);每个方形壳体(7)与每个镜头(3)之间安装有隔热垫组件(4)。
2.根据权利要求1所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:所述电子学包括圆形刚性电路板(51)、方形刚性电路板(52)以及多个挠性电路板(53);圆形刚性电路板(51)至少为3个,并且自上而下平行固定安装在所述圆形壳体(6)内,每两个相邻的圆形刚性电路板(51)之间均由一个挠性电路板(53)电连接;方形刚性电路板(52)的数量与所述镜头(3)相同,并且分别位于多个方形壳体(7)内;圆形刚性电路板(51)与方形刚性电路板(52)之间通过挠性电路板(53)电连接;圆形刚性电路板(51)和方形刚性电路板(52)上均布置电子学元器件。
3.根据权利要求2所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:
所述隔热垫组件(4)包括第一隔热垫(41)、聚酰亚胺薄膜(43)以及第二隔热垫(42);
第一隔热垫(41)和第二隔热垫(42)之间止口配合,第一隔热垫(41)和第二隔热垫(42)接触面之间均设置有聚酰亚胺薄膜(43);所述隔热垫组件(4)通过第一连接螺钉(45)固定安装在所述方形壳体(7)上,并且通过定位销钉(44)进行定位。
4.根据权利要求3所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:
第一隔热垫(41)为梅花形,第一隔热垫(41)的内孔与镜头(3)外圆柱面配合。
5.根据权利要求4所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:所述第一隔热垫(41)的内孔与镜头(3)外圆柱面的接触面为沿圆周方向设置的三个凸面。
6.根据权利要求5所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:
所述电子学箱体(1)为分体结构,包括下部箱体(11)以及上部盖板(2);下部箱体(11)与上部盖板(2)之间止口配合。
7.根据权利要求6所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:所述下部箱体(11)以及上部盖板(2)上均设置有多个凸耳(8);所述上部盖板(2)上的凸耳(8)与下部箱体(11)上的凸耳(8)通过第二连接螺钉(9)连接。
8.根据权利要求7所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:至少三个圆形刚性电路板(51)分别通过多个第三连接螺钉(54)固定安装在圆形壳体(6)的底部或者上部盖板(2)上;方形刚性电路板(52)通过多个第三连接螺钉(54)安装在所述方形壳体(7)中安装镜头(3)一侧的内端面。
9.根据权利要求8所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:所述下部箱体(11)开设有多个减重槽。
10.根据权利要求9所述的一种异形空间摄像机结构,其特征在于:所述圆形刚性电路板(51)为三个,挠性电路板(53)为四个,方形刚性电路板(52)为两个。
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