[發明專利]一種消除溫度應力的大口徑望遠鏡主鏡徑向支撐機構

有效

• 申請號: 201010582737.0
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102081227A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 任戈;譚毅;梁文科;史建亮;秦蘇立;趙華;向思樺;邊疆
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B23/16
• 分類號: G02B23/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明屬于空間探測、天文觀測等技術領域，涉及一種大口徑望遠鏡的主鏡徑向支撐機構及支撐方法。

背景技術

在空間探測、天文觀測等技術領域，為實現空間遠距離目標探測，探索宇宙奧秘，需要增大光電探測設備的口徑來提高系統的分辨率及收集更多的目標能量，從而更易發現和識別目標。這些光電設備中的大口徑主鏡是整個設備的關鍵部分，它既受外界環境的影響又受到支撐系統的作用，這些作用產生的主鏡表面面形畸變將會導致整個設備的光學像質的下降。大口徑主鏡的支撐需要滿足支撐精度的要求，此外支撐機構的結構尺度也會影響光電探測設備的整體結構性能；精簡機構并能滿足支撐精度要求是大型光電設備需要考慮的技術問題。因此需要改進支撐機構及支撐方法來減小外界及支撐機構本身對主鏡及整個光電設備的影響。

目前，國內外的大口徑主鏡徑向支撐常采用支撐在鏡體外側的水銀帶或安裝在側面的柔性支撐，這些支撐方法不僅增加了機構的徑向尺寸，而且影響了大相對口徑主鏡的徑向支撐精度。

發明內容

為了解決現有技術主鏡材料和支撐材料的熱膨脹系數不一致的問題、大相對孔徑主鏡的支撐精度問題、大外形尺寸影響整體結構性能的問題，本發明的目的是要一種消除溫度應力的大口徑望遠鏡主鏡徑向支撐機構。

為了實現本發明的目的，本發明提供消除溫度應力的大口徑望遠鏡主鏡徑向支撐機構，解決其技術問題所采用的技術方案包括：徑向支撐座、杠桿支架、配重塊、杠桿、低副滑桿、軸承蓋板、安裝螺釘、滾動軸承和銦鋼套；其中銦鋼套套于徑向支撐座上，且徑向支撐座位于銦鋼套的中部，并在它們間隙配合處點硅膠，使銦鋼套固定于徑向支撐座上；杠桿由兩個安裝螺釘連接于徑向支撐座上；杠桿的支點端通過低副滑桿由兩個滾動軸承連接于杠桿支架上；配重塊旋于杠桿的下端部，它們之間為螺紋連接；兩個軸承蓋板蓋于杠桿支架的軸承孔上；該主鏡徑向支撐機構工作時，通過杠桿支架借助兩個安裝螺釘連接于主鏡座上，徑向支撐座伸入待安裝主鏡的徑向支撐孔內。

所述低副滑桿與杠桿之間是間隙配合；配合公差為0.01mm～0.03mm；同時要使配合表面的粗糙度高度參數的輪廓算術平均偏差小于0.8μm。

該主鏡徑向支撐機構通過所述低副滑桿與杠桿的相對平移以及杠桿繞低副滑桿的轉動來共同消除溫度變化時主鏡與主鏡徑向支撐機構的徑向支撐座變形的不一致。

該主鏡徑向支撐機構中除銦鋼套外，其余零件的材料為一般鋼鐵材料。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

為限制主鏡支撐系統徑向方向的尺寸，提高徑向方向的支撐精度，本發明提出在主鏡鏡體內實現徑向支撐，能大大減小設備的徑向尺寸。當外界溫度變化導致主鏡鏡體產生內部應力時，該主鏡徑向支撐機構能將內部應力轉換為兩個垂直方向的杠桿位移，主鏡鏡體內部的溫度應力便得以消除。采用杠桿平衡原理，通過選擇和調整配重塊來實現主鏡徑向的支撐。該主鏡徑向支撐機構嵌入主鏡內部，其支撐點在主鏡鏡體內，減小了主鏡鏡體支撐的橫向尺寸，這樣便于提高大口徑望遠鏡設備的整體性能。當溫度變化導致主鏡鏡體徑向變形與主鏡徑向支撐機構的銦鋼套變形不一致時，該主鏡徑向支撐機構能夠將徑向變形轉換為徑向面內兩垂直方向的位移，避免了由于溫度應力所導致的主鏡鏡面畸變。這種主鏡徑向支撐機構具有很高的支撐精度，可用于大型望遠鏡設備主鏡支撐，涉及光電探測、天文觀測等技術領域。

1、主鏡支撐座不必采用與主鏡材料線膨脹系數接近的材料，采用一般鋼鐵材料即可，此狀態下該主鏡徑向支撐機構能消除溫度應力對主鏡的影響；溫度變化僅產生離焦量的變化，可通過調整主次鏡間隔來消除。

2、主鏡徑向支撐機構嵌入在主鏡內部，大大減小了主鏡的徑向支撐空間，簡化了系統結構，提高了望遠鏡設備的機動性能。

3、與水銀帶徑向支撐形式相比，本發明提出的主鏡徑向支撐機構能大大提高徑向支撐精度，尤其對于大相對口徑主鏡的支撐，效果更為明顯。

附圖說明

圖1為本發明提出的基于杠桿平衡原理消除溫度應力的大口徑望遠鏡主鏡徑向支撐機構的結構簡圖。

圖1中部件說明：

1-主鏡，??????????????2-徑向支撐座，

3-主鏡座，????????????4-杠桿支架，

5-配重塊，????????????6-杠桿，

7-低副滑桿，??????????8-軸承蓋板，

9，10-安裝螺釘，??????11-滾動軸承，

12-銦鋼套，???????????13-徑向支撐孔，