本發明涉及用于空間光學定標的星上光譜定標技術,具體涉及一種便于夾持的星上光源組件及其裝配方法。
背景技術:
1、星上定標是指通過在衛星平臺內置標準參考源,對光學遙感器進行實時、連續的輻射與光譜校準的技術,能夠精確測定光學遙感載荷中各光譜通道的峰值波長及光譜帶寬。對于星上定標所需的定標燈而言,氙燈因具備近似太陽光的光譜特性,其輸出的光譜范圍能夠覆蓋遙感載荷的工作波段,被廣泛用作星上定標的輻射光源。如公開號為cn113108908a的中國專利提供了寬波段成像傳感器的相對光譜響應測量裝置,其中采用氙燈作為星上定標的輻射光源。
2、圖1所示為定標燈的典型結構,其通常為帶有圓柱形玻璃燈管13的氙燈,玻璃燈管13一端設有剛性玻璃材質的定標燈固定區11,定標燈固定區11朝遠離玻璃燈管13方向延伸出兩個柔性金屬材質且帶有方形壓片的金屬引腳12。定標燈固定區11與金屬引腳12之間的連接位置為易損點,需要保證其無應力裝配。
3、現有定標燈的夾持固定方法,主要是通過對定標燈固定區11和金屬引腳12進行固定。在夾持過程中需要嚴格控制夾持力矩,在保證定標燈穩固的同時,保證定標燈固定區11?和金屬引腳?12?的相對位置不發生變化,從而避免定標燈固定區?11?和金屬引腳?12連接分界面位置產生局部應力。如果應力超過玻璃許用應力值,將直接導致定標燈損壞。
4、在載荷發射升空過程中,載荷會經歷復雜的振動和加速度環境。現有定標燈的裝配方法通常采用灌膠進行固定,此時定標燈的表面缺乏壓力,在載荷發射過程中難以承受較大振動,容易因受力過大或受力不均勻而產生損壞。而選用常規螺絲緊固直接進行裝配,會導致定標燈玻璃燈管與金屬引腳的局部應力不一致且難以分析,且隨著時間的積累容易發生斷裂。
技術實現思路
1、本發明的目的是解決現有定標燈的夾持裝配困難且容易損壞的技術問題,而提供一種便于夾持的星上光源組件及其裝配方法。
2、為實現上述目的,本發明所提供的技術解決方案為:
3、一種便于夾持的星上光源組件,包括定標燈;定標燈包括依次連接的玻璃燈管、定標燈固定區以及兩個金屬引腳;
4、其特殊之處在于,還包括定標燈夾持座;
5、定標燈夾持座包括上蓋板、下蓋板以及絕緣套;
6、上蓋板的底面和下蓋板的頂面分別壓接在定標燈固定區的兩側壓接面上,且各接觸面之間分別設有方形緩沖墊;
7、上蓋板和下蓋板通過對稱設置在定標燈固定區兩側的多個蓋板螺釘固定連接;
8、下蓋板上設有與兩個金屬引腳位置對應的兩個安裝孔,絕緣套的下端嵌設在對應的安裝孔內;
9、金屬引腳的方形壓片通過引腳螺釘固定在絕緣套的頂面;
10、引腳螺釘的螺帽底面、絕緣套的頂面分別與對應金屬引腳的方形壓片之間設有環形緩沖墊。
11、進一步地,上蓋板和下蓋板靠近玻璃燈管一側設有向外延伸且相對設置的上弧蓋板和下弧蓋板,玻璃燈管位于上弧蓋板和下弧蓋板的弧面圍成的空間內;
12、蓋板螺釘為兩個。
13、進一步地,絕緣套包括絕緣套筒和設置在其頂端的u型限位板;
14、金屬引腳的方形壓片通過引腳螺釘固定在u型限位板上,引腳螺釘和u型限位板用于對金屬引腳限位;
15、引腳螺釘穿過下蓋板和絕緣套筒,并通過墊片和螺母鎖緊固定。
16、本發明還提供一種上述便于夾持的星上光源組件的裝配方法,其特殊之處在于,包括步驟如下:
17、s1,將兩個絕緣套的絕緣套筒分別安裝在下蓋板的安裝孔內;
18、s2,在下蓋板頂面與定標燈固定區的接觸位置放置一個方形緩沖墊;
19、在絕緣套頂面與金屬引腳方形壓片的接觸位置分別放置環形緩沖墊;
20、s3,將定標燈的定標燈固定區放置在下蓋板上;
21、s4,在定標燈固定區頂面與上蓋板的接觸位置放置另一個方形緩沖墊;
22、在金屬引腳方形壓片頂面與引腳螺釘螺帽的接觸位置分別放置環形緩沖墊;
23、s5,將上蓋板放置在下蓋板上;
24、s6,將蓋板螺釘和引腳螺釘裝入對應孔位,并擰至軸向受力的臨界狀態;
25、s7,根據上蓋板、下蓋板、蓋板螺釘、引腳螺釘、方形緩沖墊和環形緩沖墊的結構設計參數,計算出環形緩沖墊螺絲扭矩以及方形緩沖墊單個螺絲扭矩;
26、s8,將環形緩沖墊螺絲扭矩以及方形緩沖墊單個螺絲扭矩除以擰緊次數得到遞增扭矩;所述擰緊次數為根據實際裝配情況選定的自然數;
27、對蓋板螺釘和引腳螺釘分多次施加遞增扭矩,直至達到擰緊次數,從而在擰緊同時達到預期的環形緩沖墊螺絲扭矩和方形緩沖墊單個螺絲扭矩;完成星上光源組件的夾持裝配。
28、進一步地,步驟s6中,將引腳螺釘裝入對應孔位后,在引腳螺釘的底部安裝墊片和螺母,并將螺母擰至軸向受力的臨界狀態。
29、進一步地,步驟s8中,通過扭矩扳手對蓋板螺釘和引腳螺釘分多次施加遞增扭矩;根據遞增扭矩設置扭矩扳手每次工作的扭矩值;
30、在扭矩扳手每次工作過程中,對引腳螺釘的螺母進行旋轉限位。
31、進一步地,步驟s7具體為:
32、s7.1,根據上蓋板、下蓋板、蓋板螺釘和引腳螺釘的結構設計參數,確定方形緩沖墊的方形緩沖墊尺寸和方形緩沖墊螺紋參數,以及環形緩沖墊的環形緩沖墊尺寸和環形緩沖墊螺紋參數;
33、方形緩沖墊尺寸包括長度、寬度和厚度;
34、方形緩沖墊螺紋參數包括螺紋直徑和標準系數;
35、環形緩沖墊尺寸包括外徑、內徑和厚度;
36、環形緩沖墊螺紋參數包括螺紋直徑和標準系數;
37、s7.2,通過對定標燈進行力學仿真分析,得到方形緩沖墊的應力;
38、s7.3,通過對方形緩沖墊和環形緩沖墊的同材質材料進行壓縮試驗,得到方形緩沖墊的常數項修正系數和一次項修正系數,以及環形緩沖墊的常數項修正系數和一次項修正系數;
39、s7.4,根據步驟s7.3得到的方形緩沖墊的常數項修正系數和一次項修正系數,以及步驟s7.1得到的方形緩沖墊尺寸,計算得到方形緩沖墊表觀彈性模量:
40、?;
41、其中,為肖氏硬度,為切變模量;
42、s7.5,根據步驟s7.4得到的方形緩沖墊表觀彈性模量,步驟s7.2得到的方形緩沖墊的應力,以及步驟s7.1得到的方形緩沖墊尺寸,計算得到方形緩沖墊的壓縮量:
43、?;
44、s7.6,根據步驟s7.5得到的方形緩沖墊的壓縮量,計算得到環形緩沖墊的壓縮量:
45、?;
46、s7.7,根據步驟s7.3得到的環形緩沖墊的常數項修正系數和一次項修正系數,以及步驟s7.1得到的環形緩沖墊尺寸,計算得到環形緩沖墊表觀彈性模量:
47、?;
48、s7.8,根據步驟s7.7得到的環形緩沖墊表觀彈性模量,步驟s7.6得到的環形緩沖墊的壓縮量,以及步驟s7.1得到的環形緩沖墊尺寸,計算得到環形緩沖墊的應力:
49、?;
50、s7.9,根據步驟s7.8得到環形緩沖墊的應力,以及步驟s7.1得到的環形緩沖墊螺紋參數,計算得到環形緩沖墊螺絲扭矩:
51、?;
52、s7.10,根據步驟s7.2得到的方形緩沖墊的應力,以及蓋板螺釘的個數,計算得到方形緩沖墊單個螺絲的預緊力:
53、?;
54、s7.11,根據步驟s7.10得到的方形緩沖墊單個螺絲的預緊力,以及步驟s7.2得到的方形緩沖墊螺紋參數,計算得到方形緩沖墊單個螺絲的扭矩:
55、?;
56、s7.12,將步驟s7.9得到的環形緩沖墊螺絲扭矩以及步驟s7.11得到的方形緩沖墊單個螺絲扭矩作為裝配輸入的參數。
57、與現有技術相比,本發明具有的有益效果如下:
58、1、本發明提供的一種便于夾持的星上光源組件,能夠為定標燈的脆性材料提供多級柔性連接,使其適應載荷發射過程中的振動、沖擊等多種力學環境,同時可實現易損玻璃件的裝配精細化控制,具有力學結構穩定、環境適應性強的優點,解決了現有定標燈的夾持裝配困難且容易損壞的技術問題;此外本發明裝置結構簡單、容易遷移到外部系統,適用范圍較廣。
59、2、本發明提供的一種便于夾持的星上光源組件的裝配方法,設計了方形緩沖墊和環形緩沖墊的方案,并在通用計算公式的基礎上引入修正系數的概念,設計了配套的扭矩計算方法,使得定標燈固定區與金屬引腳兩處連接位置通過一定扭矩達到壓力平衡狀態,克服了現有氙燈夾持裝置壓力不充分、不均勻的缺陷,避免易損點產生額外受力,能夠實現脆性材料的多級柔性連接以及易損玻璃件的裝配精細化控制。