[發明專利]大口徑望遠鏡次鏡組件的碳纖維支撐桁架

在審

• 申請號: 201910097697.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109655996A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 孫麗軍;張兆會;孫劍;郝雄波;李立波;王爽;王鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B7/183
• 分類號: G02B7/183;G02B23/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明公開一種大口徑望遠鏡次鏡組件的碳纖維支撐桁架，包括環形桁架組件與桁架承力組件，環形桁架組件包括n組第一桁架桿和n個連接接頭，n組第一桁架桿通過n個連接接頭首尾相連；桁架承力組件包括中心次鏡組件支撐架、m輻第二桁架桿、m個內連接接頭及m個外連接接頭；m輻第二桁架桿的一端分別通過內連接接頭與中心次鏡組件支撐架連接固定，m輻第二桁架桿的另一端分別通過外連接接頭與環形桁架組件連接固定；其中n、m均為大于等于2的正整數。解決了次鏡組件一體式支撐框架剛度低、加工易變形等問題。

技術領域

本發明屬于空間光學遙感器技術領域，涉及一種大口徑望遠鏡次鏡組件的碳纖維支撐桁架結構。

背景技術

大口徑望遠鏡鏡頭通常采用反射式光學系統，一般由主鏡組件和次鏡組件構成。對于望遠鏡鏡頭來說，兩塊反射鏡的相對位置精度是保證系統成像質量的關鍵。而次鏡組件位于整個光學系統的最遠端，為減小地面裝調狀態下重力引起的主次鏡組件相對位置變化，對次鏡組件支撐結構的剛度以及次鏡組件與支撐結構的質量提出了較高要求。

次鏡組件支撐結構常采用一體式三幅/四輻框架與前端桁架結構連接，即次鏡組件安裝面相對于整體框架的安裝接口來說為大懸臂結構。而在大口徑望遠鏡系統中，次鏡組件支撐結構直徑通常超過1m，甚至達到2m-3m量級，因此采用一體式框架存在以下缺點：

1)為減小光學系統遮攔比，位于中心位置的次鏡組件和三幅/四輻桿尺寸不宜過大，這將導致次鏡組件支撐框剛度不足，難以保證次鏡組件的空間位置，從而影響光學系統成像質量；

2)三幅/四輻框架的大懸臂結構容易導致加工變形，無法滿足次鏡組件安裝面微米級的加工精度要求；

3)一體式框架一般采用鈦合金等金屬整體鑄造成型，其結構質量大，導致前端桁架的設計難度大幅增加。

發明內容

為了解決次鏡組件一體式支撐框架剛度低、加工易變形等問題，本發明提供了一種大口徑望遠鏡次鏡組件的碳纖維支撐桁架，該結構能有效提高次鏡組件支撐結構的剛度，進一步減小光學系統次鏡端的總重量。

本發明采用的技術方案如下：

一種大口徑望遠鏡次鏡組件的碳纖維支撐桁架，包括環形桁架組件與桁架承力組件，其特殊之處在于：

上述環形桁架組件包括n組第一桁架桿和n個連接接頭，n組第一桁架桿通過n個連接接頭首尾相連，形成封閉式環形結構(即正多邊形構型)；上述桁架承力組件包括中心次鏡組件支撐架及m輻第二桁架桿，中心次鏡組件支撐架提供次鏡組件的安裝接口，m輻第二桁架桿的一端分別通過內連接接頭與中心次鏡組件支撐架連接固定，m輻第二桁架桿的另一端分別通過外連接接頭與環形桁架組件連接固定，其中m、n均為大于等于2的正整數。

進一步地，為了降低整個光學系統次鏡端的質量，減小前端桁架設計難度，第一及第二桁架桿的材料為碳纖維復合材料。

進一步地，上述中心次鏡組件支撐架采用碳纖維復合材料鋪制而成，其與次鏡組件的接口位置均埋設有金屬預埋件。

進一步地，該碳纖維支撐桁架，還包括m個固定連接座；

上述固定連接座均布并固定在環形桁架組件上，上述外連接接頭通過固定連接座與環形桁架桿連接。

進一步地，上述固定連接座包括連接平端面、套筒結構及底座，上述連接部平端面用于與外連接接頭面面接觸進行固定；上述套筒結構套裝固定在各第一桁架桿的中部；上述底座提供了該次鏡組件碳纖維支撐桁架與前端桁架的連接接口。

進一步地，上述n等于八，m等于四。

進一步地，四輻第二桁架桿的截面形狀為矩形。

進一步地，上述連接接頭、內連接接頭和外連接接頭均為鈦合金材料。