加工装配型企业_空间反射镜镜片及其支撑结构分析与设计

  本文关键词：光定心加工及装配技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工业大学》 2010年

空间反射镜镜片及其支撑结构分析与设计

柯瑞  

【摘要】： 光学系统是太空飞行器非常重要的组成部分,起到收集各种信息的作用。反射镜是反射式光学系统的关键部件。为了提高空间反射镜的分辨率,增大反射镜的口径是非常有效的途径。然而,随着反射镜口径的增加,会引起了一系列的技术难题,主要包括自重增加引起的变形的增大、太空大温差环境引起的反射镜变形的增加及自重增加引起的发射成本的增大等。因此必须进行对反射镜镜片轻量化结构设计和支撑结构设计,从而保证空间环境条件下光学系统性能稳定。 本文设计出了轻量化的空间反射镜镜片结构,并利用有限元分析软件ANSYS对其进行了具体的包括质量特性与模态的分析,最终确定使用轻量化率较高且结构较为稳定的背部三角形蜂窝板结构形式的轻量化反射镜镜片模型。本文还对反射镜镜片分别在四种最常用的支撑方式下由于自重变化和大温差引起的形变进行了分析,比较了各种支撑方式的优劣性,最终确定了以对大口径镜片形变抑制较有优势的背部支撑方式为基础,对反射镜支撑结构进行进一步的改进。 在设计过程中,利用一级结构和总体支撑方式使镜片的支撑点数目增加为六个,大大地减小了镜面变形;根据不同支撑点位置分布下镜面变形的计算结果,确定了支撑点所处位置半径与镜片半径之比为0.6~0.7为最优;通过对连接用胶的选择以及不同胶接面积对镜面变形的影响,确定了在一定范围内镜面变形是与胶的面积成反比关系;利用“赫歇尔”望远镜镜片设计思想,对镜片的结构形式进行了改进设计。最终得出结论支撑结构下镜片的变形量满足实际工程的需要,即PV≤λ/10(λ=632.8 nm),并结合设计结果对各方面因素产生的变形进行了分配,取定允许变化的环境温度为±3℃,允许支撑构件温差范围为±1.5℃,允许的装配应力为0~9×106Pa,即支撑构件允许误差在0~20μm。为更大口径的空间反射镜镜片支撑结构设计提供了一定的方法和依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：V441
【目录】：

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