一种消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构制造技术

本发明专利技术提出一种消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构，由径向支撑座、杠杆支架、配重块、杠杆、低副滑杆、滚动轴承、铟钢套组成。其中铟钢套套于径向支撑座上，且径向支撑座位于铟钢套的中部，并在它们间隙配合处点硅胶，使铟钢套固定于径向支撑座上；杠杆由两个安装螺钉连接于径向支撑座上；杠杆的支点端通过低副滑杆由两个滚动轴承连接于杠杆支架上；配重块旋于杠杆的下端部，它们之间为螺纹连接；两个轴承盖板盖于杠杆支架的轴承孔上。该主镜径向支撑机构工作时，通过杠杆支架借助两个安装螺钉连接固定于主镜座上，径向支撑座伸入待安装主镜的径向支撑孔内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间探测、天文观测等
，涉及一种大口径望远镜的主镜径向 支撑机构及支撑方法。
技术介绍
在空间探测、天文观测等
，为实现空间远距离目标探测，探索宇宙奥秘， 需要增大光电探测设备的口径来提高系统的分辨率及收集更多的目标能量，从而更易发现 和识别目标。这些光电设备中的大口径主镜是整个设备的关键部分，它既受外界环境的影 响又受到支撑系统的作用，这些作用产生的主镜表面面形畸变将会导致整个设备的光学像 质的下降。大口径主镜的支撑需要满足支撑精度的要求，此外支撑机构的结构尺度也会影 响光电探测设备的整体结构性能；精简机构并能满足支撑精度要求是大型光电设备需要考 虑的技术问题。因此需要改进支撑机构及支撑方法来减小外界及支撑机构本身对主镜及整 个光电设备的影响。目前，国内外的大口径主镜径向支撑常采用支撑在镜体外侧的水银带或安装在侧 面的柔性支撑，这些支撑方法不仅增加了机构的径向尺寸，而且影响了大相对口径主镜的 径向支撑精度。
技术实现思路
为了解决现有技术主镜材料和支撑材料的热膨胀系数不一致的问题、大相对孔径 主镜的支撑精度问题、大外形尺寸影响整体结构性能的问题，本专利技术的目的是要一种消除 温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑 机构，解决其技术问题所采用的技术方案包括径向支撑座、杠杆支架、配重块、杠杆、低副 滑杆、轴承盖板、安装螺钉、滚动轴承和铟钢套；其中铟钢套套于径向支撑座上，且径向支撑 座位于铟钢套的中部，并在它们间隙配合处点硅胶，使铟钢套固定于径向支撑座上；杠杆由 两个安装螺钉连接于径向支撑座上；杠杆的支点端通过低副滑杆由两个滚动轴承连接于杠 杆支架上；配重块旋于杠杆的下端部，它们之间为螺纹连接；两个轴承盖板盖于杠杆支架 的轴承孔上；该主镜径向支撑机构工作时，通过杠杆支架借助两个安装螺钉连接于主镜座 上，径向支撑座伸入待安装主镜的径向支撑孔内。所述低副滑杆与杠杆之间是间隙配合；配合公差为0. Olmm 0. 03mm ；同时要使配 合表面的粗糙度高度参数的轮廓算术平均偏差小于0. 8 μ m。该主镜径向支撑机构通过所述低副滑杆与杠杆的相对平移以及杠杆绕低副滑杆 的转动来共同消除温度变化时主镜与主镜径向支撑机构的径向支撑座变形的不一致。该主镜径向支撑机构中除铟钢套外，其余零件的材料为一般钢铁材料。本专利技术与现有技术相比具有如下优点为限制主镜支撑系统径向方向的尺寸，提高径向方向的支撑精度，本专利技术提出在主镜镜体内实现径向支撑，能大大减小设备的径向尺寸。当外界温度变化导致主镜镜体产 生内部应力时，该主镜径向支撑机构能将内部应力转换为两个垂直方向的杠杆位移，主镜 镜体内部的温度应力便得以消除。采用杠杆平衡原理，通过选择和调整配重块来实现主镜 径向的支撑。该主镜径向支撑机构嵌入主镜内部，其支撑点在主镜镜体内，减小了主镜镜体 支撑的横向尺寸，这样便于提高大口径望远镜设备的整体性能。当温度变化导致主镜镜体 径向变形与主镜径向支撑机构的铟钢套变形不一致时，该主镜径向支撑机构能够将径向变 形转换为径向面内两垂直方向的位移，避免了由于温度应力所导致的主镜镜面畸变。这种 主镜径向支撑机构具有很高的支撑精度，可用于大型望远镜设备主镜支撑，涉及光电探测、 天文观测等
1、主镜支撑座不必采用与主镜材料线膨胀系数接近的材料，采用一般钢铁材料即 可，此状态下该主镜径向支撑机构能消除温度应力对主镜的影响；温度变化仅产生离焦量 的变化，可通过调整主次镜间隔来消除。2、主镜径向支撑机构嵌入在主镜内部，大大减小了主镜的径向支撑空间，简化了 系统结构，提高了望远镜设备的机动性能。3、与水银带径向支撑形式相比，本专利技术提出的主镜径向支撑机构能大大提高径向 支撑精度，尤其对于大相对口径主镜的支撑，效果更为明显。附图说明 图1为本专利技术提出的基于杠杆平衡原理消除温度应力的大口径望远镜主镜径向 支撑机构的结构简图。 图1中部件说明1-主镜， 3-主镜座， 5-配重块， 7-低副滑杆， 9，10-安装螺钉， 12-铟钢套，2-径向支撑座， 4-杠杆支架， 6-杠杆， 8-轴承盖板， 11-滚动轴承， 13-径向支撑孔， 14-杠杆支架4的轴承座，15-配重块5的螺纹内孔， 16-杠杆6的外螺纹。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术利用杠杆平衡原理提出消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构 的结构简图如图1所示，包括径向支撑座2、主镜座3、杠杆支架4、配重块5、杠杆6、低副滑 杆7、轴承盖板8、安装螺钉9，10、滚动轴承11、铟钢套12 ；其中铟钢套12套于径向支撑座2 上，且径向支撑座2位于铟钢套12的中部，并在它们间隙配合处点硅胶，使铟钢套12固定 于径向支撑座2上；杠杆6由两个安装螺钉10连接于径向支撑座2上；杠杆6的支点端通 过低副滑杆7由两个滚动轴承11连接于杠杆支架4上；配重块5旋于杠杆6的下端部，它们之间为螺纹连接；两个轴承盖板8盖于杠杆支架4的轴承孔上；该主镜径向支撑机构工 作时，通过杠杆支架4借助两个安装螺钉9连接于主镜座3上；径向支撑座2伸入待安装主 镜1的径向支撑孔13内。该主镜径向支撑机构通过低副滑杆7与杠杆6的相对平移以及杠杆6绕低副滑杆 7的转动来共同消除温度变化时镜体与支撑机构的径向支撑座2变形的不一致。其具体实施如下第一步根据图1提供本专利技术的主镜径向支撑机构的结构简图，设计满足大口径 望远镜主镜支撑要求的主镜径向支撑机构；其中径向支撑座2外侧边缘需要用弹性硅胶粘 接铟钢套12，以免一般钢铁材料的径向支撑座2直接与主镜1接触，损坏主镜1 ；铟钢套12 与主镜1的径向支撑孔13之间是间隙配合，配合公差选定为0. 03 0. 05mm之间，使主镜1 能顺利装入径向支撑座2 ；同时还要保证在温度变化时不会对主镜1的面形精度产生影响； 径向支撑座2通过两个安装螺钉10连接到杠杆6上；杠杆6中间部分的通孔，用来安装低 副滑杆7 ；杠杆支架4的上侧为两个轴承座14 ；配重块5根据实际支撑精度要求来设计，配 重块5的螺纹内孔15为与杠杆6下端的外螺纹16相配合的螺纹内孔；上述各部分零件除 铟钢套12外，材料都为一般钢铁材料。第二步如图1所示，将低副滑杆7穿过杠杆6，并将低副滑杆7通过滚动轴承11 连接于杠杆支架4上，低副滑杆7与杠杆6之间是间隙配合；配合公差选为0. 01 0. 03mm, 避免由于公差太大使杠杆6在滑动过程中卡死，或者由于公差太小使杠杆6滑动不顺畅；同 时要使配合表面的粗糙度高度参数轮廓算术平均偏差小于0. 8 μ m，以保证杠杆6在滑杆上 自由滑动；根据大口径望远镜主镜的实际支撑要求将重量为m = M · L/n · 1的配重块5旋 于杠杆6的下端部。其中M表示主镜1的质量，L表示主镜1垂直放置时主镜质心到杠杆6 的支点之间的距离，η表示主镜径向支撑机构的数量(可选3，9，27)，1表示配重块5与杠 杆6的支点间的距离，该距离可自由选定(保证配重块5在杠杆6的外螺纹16范围内)，其 中杠杆6的支点在低副滑杆7处。第三步；如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构，其特征在于包括：径向支撑座（２）、杠杆支架（４）、配重块（５）、杠杆（６）、低副滑杆（７）、轴承盖板（８）、安装螺钉（９，１０）、滚动轴承（１１）和铟钢套（１２）；其中铟钢套（１２）套于径向支撑座（２）上，且径向支撑座（２）位于铟钢套（１２）的中部，并在它们间隙配合处点硅胶，使铟钢套（１２）固定于径向支撑座（２）上；杠杆（６）由两个安装螺钉（１０）连接于径向支撑座（２）上；杠杆（６）的支点端通过低副滑杆（７）由两个滚动轴承（１１）连接于杠杆支架（４）上；配重块（５）旋于杠杆（６）的下端部，它们之间为螺纹连接；两个轴承盖板（８）盖于杠杆支架（４）的轴承孔上；该主镜径向支撑机构工作时，通过杠杆支架（４）借助两个安装螺钉（９）连接于主镜座（３）上；径向支撑座（２）伸入待安装主镜（１）的径向支撑孔（１３）内。

【技术特征摘要】
1.一种消除温度应力的大口径望远镜主镜径向支撑机构，其特征在于包括径向支撑 座(2)、杠杆支架(4)、配重块(5)、杠杆(6)、低副滑杆(7)、轴承盖板(8)、安装螺钉(9，10)、 滚动轴承(11)和铟钢套(12)；其中铟钢套(12)套于径向支撑座(2)上，且径向支撑座(2) 位于铟钢套(12)的中部，并在它们间隙配合处点硅胶，使铟钢套(12)固定于径向支撑座 (2)上；杠杆(6)由两个安装螺钉(10)连接于径向支撑座( 上；杠杆(6)的支点端通过 低副滑杆(7)由两个滚动轴承(11)连接于杠杆支架⑷上；配重块(5)旋于杠杆(6)的下 端部，它们之间为螺纹连接；两个轴承盖板⑶盖于杠杆支架⑷的轴承孔上；该主镜径向 支撑机构工作时，通过杠杆支架(4)借助两个安装螺钉(9)连接于主镜座...

【专利技术属性】
技术研发人员：任戈，谭毅，梁文科，史建亮，秦苏立，赵华，向思桦，边疆，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90[]