收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于超低温环境下的摄像装置保温结构设计

李亚辉  
【摘要】:目前航天摄像装置已发展为航天任务中的重要组成设备之一。经过多年的研究,常规环境下航天摄像装置的研制已经日趋成熟,但随着航天光学设备应用领域的不断扩展,对极端环境下航天摄像装置的需求与日俱增。其中在航天相机的极端工作条件中,温度是影响光学系统的关键因素。低温会导致光学元件的变形,产生附加像差,影响摄像装置的成像质量甚至无法正常工作。因此,对低温环境下的摄像装置进行热分析并采取合理的保温措施是航天相机设计的关键技术之一。本文以应用于火箭液氧贮箱中的航天摄像装置为研究对象,其低温性和强氧化性是研究的重点,采用主动热控与被动热控相结合的方式对超低温环境下的摄像装置进行了保温结构设计。本论文分析了低温环境对航天摄像装置成像的影响,对国内外摄像装置的保温技术研究现状进行了总结。针对摄像装置的应用环境进行了热分析、振动分析和压力分析,建立了低温环境下摄像装置的理论分析模型。根据技术指标要求建立了摄像装置的初始保温方案,对摄像装置的材料及其关键部位进行了详细的保温结构设计。根据光机热集成分析的方法对光学窗口进行了详细的热设计,确定了光学窗口的厚度。运用ANSYS Workbench软件对有限元模型进行热分析,总结出了保温层厚度和加热功率计算的的详细计算方法,并对整机的动态温度变化进行了统计分析。结构分析过程中首先根据热设计的方案建立了结构分析模型。然后为了保证摄像装置在满足温度场的前提下达到力学场的要求,采用拓扑优化的方法对镜筒的支撑结构进行了详细的结构设计,确定了其最优的结构分布形式。随后对摄像装置的有限元模型进行了动力学分析。最后对整机模型分析结果进行了总结对比,验证了设计结果的合理性。通过分析结果建立了摄像装置的样机并对其进行了低温试验,验证了超低温液氮环境下摄像装置的保温性能。试验结果表明摄像装置在长时间的超低温环境中内部温度始终维持在-40℃~+60℃,并且能够获得清晰的成像效果,满足设计要求。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:V445.8;TP391.41

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁丽平;韩付申;徐利明;;二次设备预制舱保温结构设计[J];中国设备工程;2017年17期
2 顾一天,贾桂茹,赵现峰,吴林;焦炭塔的新型保温结构[J];石油化工设备技术;2005年02期
3 李宪光;;用表面保温的方法加厚与改造冷库的保温结构[J];制冷;1987年02期
4 刘序工;大型井式回火炉保温结构层的改造[J];航天工艺;1988年05期
5 王鸣秋,荣鸿吉;硅酸铝纤维毡在转化系统保温中的应用[J];硫酸工业;1988年05期
6 胡振国;表面处理槽的整体保温结构[J];节能技术;1988年03期
7 吴德荣;保温结构新组合技术[J];节能技术;1989年01期
8 侯宝福;保温结构的新型护层材料[J];节能技术;1989年04期
9 刘民义;;锅炉炉顶密封保温结构优化设计的计算方法[J];华北电力技术;1989年09期
10 季春华;;余热锅炉高温区内保温结构优化研究[J];中国金属通报;2019年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪汉生;郭志云;胡海;;改进焦炉炉头保温结构的改造[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(下册)[C];2010年
2 李明宝;赵科仁;;气凝胶复合保温结构在长输蒸汽管道上的应用[A];第三届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集[C];2014年
3 李明宝;赵科仁;;气凝胶复合保温结构在长输蒸汽管道上的应用[A];2014集中供热优化运行系统节能技术交流研讨会论文集[C];2014年
4 殷俊;;外保温结构体系设计的重点是节能[A];2015年11月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2015年
5 张蓉艳;赵科仁;董淼军;项柳燕;;气凝胶复合保温结构在长输蒸汽管道上的应用[A];2016全国绝热节能科技创新技术交流会暨全国保温材料科技信息协会年会论文集(防腐与绝热特刊)[C];2016年
6 吴川林;;供热直埋管道的绝热保温技术[A];2006年保温材料技术交流会论文汇编[C];2006年
7 郑其俊;;经济型高温直埋保温管的设计研究[A];2005年绝热隔音材料轻质建筑板材新技术新产品论文集[C];2005年
8 李振宇;梁泉;;浅谈管道保温注意事项[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2009)[C];2009年
9 李明宝;;气凝胶复合保温结构在蒸汽管道及设备上的应用[A];固废热熔渣岩矿棉生产技术交流会暨全国保温材料科技信息协会2017年年会论文集[C];2017年
10 傅安;汪汉生;罗文悟;;改进焦炉炉头保温结构,提高焦炭质量[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十四届焦化学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 梁耀哲 河北省建筑科学研究院 边龙潭 河北建研建筑设计有限公司;解读《建筑设计防火规范》复合保温结构体技术要求[N];人民公安报·消防周刊;2016年
2 梁耀哲 边龙潭;国标《建筑设计防火规范》无空腔复合保温结构技术解读[N];中国建材报;2016年
3 时宜;别让装配式建筑只是看起来很美[N];中国建设报;2016年
4 协文;《内置保温现浇混凝土复合剪力墙技术标准》正式实施[N];中国建材报;2019年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘承婷;蒸汽管道保温材料与保温结构优化研究[D];东北石油大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李亚辉;基于超低温环境下的摄像装置保温结构设计[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2018年
2 张乐;基于ABAQUS的剪力墙保温结构连接性能研究[D];山东建筑大学;2018年
3 周会洁;北方寒冷地区农村住宅保温结构一体化设计研究[D];长春工程学院;2015年
4 罗金凤;建筑外保温结构透湿性能及防火性能研究[D];南京航空航天大学;2013年
5 黄晟辉;地下混凝土储热桩保温结构的研究[D];吉林大学;2011年
6 俞静;陶粒混凝土自保温结构体系相关技术研究[D];宁波大学;2012年
7 赵海谦;热采锅炉新型保温结构研究[D];大庆石油学院;2010年
8 李钢;多层保温地下直埋热力管道传热的边界元分析[D];大连理工大学;2002年
9 何发权;新型中空无规共聚聚丙烯保温管热损分析[D];昆明理工大学;2016年
10 程艳;直埋管道温度场计算与分析[D];大连理工大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026