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大口径望远镜主镜侧支撑结构优化

李成明  
【摘要】:随着科学技术不断进步人们认识范围的不断扩大,光电系统作为人们认识宇宙的重要工具,越来越多得显示出其重要的地位光学口径是衡量光电系统的一个重要指标这是因为,只有光电系统的口径大了,光电系统才有更强的集光能力,分辨能力才能得到保障,才能更清晰得观测目标 在反射式望远镜中,主镜作为光学系统中的主要光学元件具有很重要的地位其中主镜的表面精度对反射式望远镜的影响尤为突出而影响表面精度的因素非常多,主要有加工误差和支撑结构产生的误差因为光学系统口径的不断扩大以及不同仰角的观测需求,所以镜子自重产生的变形会对光学系统产生重要影响,同时自重的方向会产生不断变化,因此支撑系统是光电系统非常重要的组成部分为减少主镜口径增大所带来的主镜重量增加自重变形及温度变形等问题,人们提出了各种解决方法,如改进支撑方式研制新型轻质材料等 随着科学技术的不断发展,出现了大量的新技术,主要有主动光学技术自适应光学技术以及超薄镜的支撑技术等这些新技术的应用大大增大了光学系统的口径以及成像质量但是对于1m以下的传统光电系统的主镜支撑方法人们还是普遍采用传统支撑方法,只是对于500mm以上的主镜进行轻量化处理,以降低自重产生的变形本文对500mm以上,1m以下的主镜的侧支撑方案做了详细分析 本文主要针对侧支撑方案中经常遇到的若干问题进行分析优化,如侧支撑点位置的优化配重因素主镜存在的晃动以及加速度对面形的影响首先根据主镜侧支撑经常采用的下推上拉结构,本文对6点对称下推上拉结构进行了优化,找出了支撑位置的最优解;同时考虑到配重的优化,找出了配重与位置之间的关系经过综合分析以求能找出适合6点下推上拉结构最优解其次分析了主镜晃动产生的原因,对结构进行了改进最后分析了加速度产生面形的相关因素,通过对相关因素的分析,找出这些因素对变形影响的大小同时结合有限元软件对关键部件进行了仿真,得到变形图


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