CN104035176B - 大口径望远镜次镜室的支撑结构 - Google Patents
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Abstract
大口径望远镜次镜室的支撑结构，涉及大口径望远镜次镜室支撑结构的设计和装调技术，解决现有大口径望远镜次镜室支撑结构加工和装调难度大且定位不准确等问题，包括环梁、微预紧四翼梁、预紧架、连接轴、过渡板、中心环、左定位支口和右定位支口，所述环梁的下端面加工有定位圆弧和基准平面；所述预紧架通过连接轴与微预紧四翼梁连接，并固定于微预紧四翼梁的左端，所述预紧架通过左定位支口与过渡板连接，在预紧架与过渡板之间设置碟形弹簧，所述微预紧四翼梁的右端设置右定位支口，所述右定位支口与中心环固定连接。本发明所述结构易于加工，装调便利，可以采用通用装调设备，节约成本，而且定位准确，适用于各种类型的望远镜或经纬仪使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种大口径望远镜次镜室支撑结构的设计和装调技术，适用于各种类型的望远镜或经纬仪使用。
背景技术
各种类型的望远镜或经纬仪的光学系统均为两镜或多镜系统，次镜是其中重要的光学元件之一，用于保证光路的对准和稳定，为其他子系统提供一定口径、视场和成像质量良好的光束。
次镜室支撑结构是通过薄片梁支撑实现，典型的结构形式包括三翼偏置结构、四翼十字型偏置结构、三翼切向结构和四翼切向结构。随着望远镜口径的增大，四翼十字型偏置结构成为应用的主导。设计次镜室支撑结构时需要综合考虑结构变形、谐振频率、遮拦比等，使结构性能达到最佳。
随着天文学和天文技术的发展，科学家们迫切需要更大口径的天文望远镜来观测更遥远、更暗、更小的星体或飞行器，世界各国都在不断制造更大口径的望远镜。望远镜的口径越来越大，体积也越来越大。当望远镜的口径较小时，次镜室支撑结构可以采用焊接工艺直接成形，整体加工，并设计一些专用工装件完成装调和定位。当望远镜的口径增大，达到两米级或更大时，望远镜次镜室支撑结构外形达到2.5米左右或者更大，传统的设计方案导致加工和装调方式难度大，效率低，成本高，而且操作不方便。因此必须采用新的设计和装调方式以满足大口径望远镜的要求。
新的次镜室支撑结构设计思想是将焊接工艺直接成形改为螺钉固定连接和整体加工改为独立加工。次镜室支撑结构中梁片与环梁和中心环可以通过直接固定和施加预紧力固定两种方式连接。预紧力可以提高结构刚度的原理：当四翼梁施加有预紧力时，一定范围内随着预紧力的增大，梁的第一阶模态频率会逐渐升高。预紧力的施加在工程上共有两种方法，一种是降温法，即通过调整配合件之间的装配温差来实现预紧力的施加；另一种是直接施力法，即使用减速机构直接施加预紧力。两种方法各有优缺点，但共同特点是次镜室支撑结构各组成部分独立设计和加工，最后采用通用装调设备(如激光跟踪仪、测微准直望远镜等)通过螺钉固定方式完成装配，从而降低了加工和装调难度，缩短了周期。
发明内容
本发明为解决现有大口径望远镜次镜室支撑结构加工和装调难度大且定位不准确等问题，提供一种大口径望远镜次镜室的支撑结构。
大口径望远镜次镜室的支撑结构，包括环梁、微预紧四翼梁、预紧架、连接轴、过渡板、中心环、左定位支口和右定位支口，所述环梁的下端面加工有定位圆弧和基准平面；所述预紧架通过连接轴与微预紧四翼梁连接，并固定于微预紧四翼梁的左端，所述预紧架通过左定位支口与过渡板连接，在预紧架与过渡板之间设置碟形弹簧，所述微预紧四翼梁的右端设置右定位支口，所述右定位支口与中心环固定连接。
本发明的有益效果：本发明所述的次镜室支撑结构刚度高，易于加工，装调便利，可以采用通用装调设备，节约成本，而且定位准确，适用于各种类型的望远镜或经纬仪使用。
附图说明
图1为本发明所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构的总体结构图；
图2为图1的E-E剖视图；
图3为图1中M处的局部放大图；
图4为本发明所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构中右定位支口的结构示意图；
图5本发明所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构中环梁的整体结构图；
图6为图5的左视图；
图7为图6的C-C剖视图。
具体实施方式
结合图1至图7说明本实施方式，大口径望远镜次镜室的支撑结构，包括、环梁2、微预紧四翼梁3、预紧架4、连接轴5、过渡板6、中心环7、左定位支口8和右定位支口9；所述环梁2的下端面直接加工有定位圆弧1和基准平面10，作为次镜室支撑结构设计和加工及装调的基准，通过改变预紧架4与过渡板6之间碟形弹簧的变形，并利用左定位支口8和右定位支口9实现中心环7和环梁2的相对位置关系。所述的环梁2为八边形，边长1035mm，通过设置加强筋板11使环梁各边改为小体积封闭箱体组合，从而提高环梁2的比刚度。
所述过渡板6首先独立加工除左定位支口8以外所有特征，然后与环梁2组合定位、划线，再独立加工左定位支口8。所述预紧架4与过渡板6之间放置有碟形弹簧，用于消除二者之间的连接间隙和调整预紧力。
所述微预紧四翼梁3的梁片厚度12mm，其左端连接有预紧架4，梁片微预紧时采用连接轴5可以有效降低预紧架4和过渡板6之间连接螺钉的剪切应力；其右端留有右定位支口9，利用三面定位原则与中心环7固定连接，所述微预紧四翼梁3的四根梁片分两组对角安装，以保证中心环7与环梁2的相对位置关系。所述微预紧四翼梁3的四根梁片通过螺钉连接的方式与中心环7和环梁2固定；所述中心环7在与微预紧四翼梁3对应位置设置四个连接耳，用于提供微预紧四翼梁3的定位接口。通过装调保证其中心轴线与环梁以及定位圆弧1的中心重合并与环梁下端面的基准平面10的垂直。
结合图4，所述的三面定位原则是通过微预紧四翼梁3的右定位支口9的三个垂直面(配合面A、配合面B和配合面C)以保证微预紧四翼梁3位置的唯一性，即安装时保证配合面A与中心环7的连接耳前后贴合、配合面B与上端贴合以及配合面C与左端贴合。最后，通过定位销孔12保证微预紧四翼梁3拆装后重新装配时位置的重复性。
Claims (5)
1.大口径望远镜次镜室的支撑结构，包括环梁(2)、微预紧四翼梁(3)、预紧架(4)、连接轴(5)、过渡板(6)、中心环(7)、左定位支口(8)和右定位支口(9)；其特征是，
所述环梁(2)的下端面加工有定位圆弧(1)和基准平面(10)；
所述预紧架(4)通过连接轴(5)与微预紧四翼梁(3)连接，并固定于微预紧四翼梁(3)的左端，所述预紧架(4)通过左定位支口(8)与过渡板(6)连接，在预紧架(4)与过渡板(6)之间设置碟形弹簧，所述微预紧四翼梁(3)的右端设置右定位支口(9)，所述右定位支口(9)与中心环(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构，其特征在于，四根微预紧四翼梁(3)通过螺钉连接的方式与中心环(7)和环梁(2)固定。
3.根据权利要求2所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构，其特征在于，四根微预紧四翼梁(3)分两组对角安装，保证中心环(7)的中心线与定位圆弧(1)中心重合，且与环梁(2)下端面的基准平面(10)垂直。
4.根据权利要求3所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构，其特征在于，所述中心环(7)在与四根微预紧四翼梁(3)对应的位置设置四个连接耳，用于将微预紧四翼梁(3)通过右端的右定位支口(9)与中心环(7)采用三面定位原则固定连接。
5.根据权利要求1所述的大口径望远镜次镜室的支撑结构，其特征在于，所述环梁(2)为八边形，通过薄板焊接为封闭箱体。
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