空间CCD相机的结构设计改进与动力学分析
空间CCD相机是一种应用于空间环境的精密光学仪器,主要功能是获取地面和高低空运动物体的影像.它可以在短时间内获得宽正面,大纵深的图像信息.它的研制对增强我国的国防实力有重要意义.该文研究CCD相机在恶劣的振动力学环境下,如何使空间CCD相机的结构设计满足质量轻,机械结构的刚度、强度合理,相机的性能稳定的要求是该文研究的主要内容.1)围绕空间CCD相机的设计技术要求,该文在相机的结构设计过程中完成了以下工作:(a)通过对星载空间相机常用材料的性能分析比较,合理地完成部件结构的材料选择,为达到轻量化的设计要求奠定基础;(b)应用有限元分析方法,对相机关键部件-主镜筒和支架进行了优化设计;2)在该相机精确CAD模型的基础上,对CCD相机进行了简化造型.利用简化后的模型建立了整机的有限元模型,完成了该相机结构动态特性分析计算.主要工作包括:(a)对相机结构进行适当的简化,并建立了整机的有限元模型;(b)完成该相机在加速度过载下的准静态分析,得出相应的变形和应力值;(c)完成该相机的模态分析,得出前10阶固有频率,并给出前4阶振型;(d)完成该相机的正弦振动分析计算,得出相应的响应曲线、最大值以及所发生位置;(e)完成该相机随机振动的响应计算,得出相应的响应曲线响应最大值所在的位置.研究结果表明:1)该文通过对初始设计方案中的主镜筒和支架改进,使其具有更好的刚度,能够更好的保证光学元件的稳定和相机的成像质量;2) CCD相机的基频较高,发射时不会与卫星的振动频率耦合而产生共振;3)通过对准静态的加速度过载分析和动力学分析(正弦振动和随机振动),表明相机的刚度较大,在试验要求的频率范围内响应较小,性能稳定,能够抵抗发射过程中的振动境载荷的影响.
- 作者：
- 刘阳
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 熊望娥
- 中图分类号：
- V445.8
- 关键词：
- 空间CCD相机；结构优化设计；有限元法；动力学分析
- Space CCD camera；Optimal Structure Design；FEM；Dynamic analysis