2m级SiC反射镜主动调节侧向支撑方法及支撑机构优化设计

发布时间：2021-05-18 10:36

　　反射镜是光电望远镜结构体系中重要组成部分,其支撑性能的优良与否会对望远镜的工作水平和成像效果产生重要影响。随着望远镜技术的发展,反射镜口径不断增大,侧向支撑系统所起到的作用越发突出。本课题结合某2m级SiC反射镜光电望远镜项目,根据该项目对反射镜系统谐振频率和面形精度的要求,对侧向支撑系统进行设计。阅读相关文献,了解大口径反射镜侧向支撑系统的发展现状与研究进展,研究常用侧向支撑方案并掌握其支撑的基本原理,提出了适合本课题的基于边缘切向剪切原理的侧向支撑方案。针对一个口径为2030mm的轻量化反射镜,在轴向支撑系统采用18点Whiffletree结构的基础上,侧向支撑系统采用12个边缘离散支撑点;运用侧向均匀承重支撑思想选择支撑点的位置;引用边缘切向剪切支撑公式计算支撑力的大小和优化支撑力的角度。结果表明,镜面面形RMS值为15.23nm,系统一阶谐振频率为17.7 Hz,满足2 m级SiC轻量化反射镜的支撑要求。同时,本课题设计了一种新型的主动调节侧向支撑机构。先分析常用侧向支撑机构的结构形式和特点;再设计由位移促动器、柔性铰链结构和嵌入杠杆系统等部件组成的主动调节侧向支撑机构;最后,... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 课题背景和意义
        1.1.2 SiC材料的应用
    1.2 大口径反射镜支撑系统发展现状
        1.2.1 MOAT望远镜
        1.2.2 VLTI望远镜
        1.2.3 VATT望远镜
        1.2.4 SOFIA望远镜
        1.2.5 YAOT望远镜
        1.2.6 兴隆2.16m望远镜
    1.3 本文主要的研究内容
    1.4 本章小结
第2章 大口径反射镜侧向支撑理论
    2.1 大口径反射镜支撑的基本原理
    2.2 支撑系统对反射镜面形的影响
        2.2.1 反射镜面形精度的评价
        2.2.2 侧向支撑系统对面形精度的影响
    2.3 侧向支撑方案的基本形式
        2.3.1 杠杆平衡重支撑方案
        2.3.2 A-Frame支撑方案
        2.3.3 水银带支撑方案
        2.3.4 切向杆支撑方案
        2.3.5 液压支撑方案
        2.3.6 推拉支撑方案
    2.4 本章小结
第3章 侧向支撑方案设计、分析与优化
    3.1 反射镜模型
    3.2 支撑点位置优化
        3.2.1 侧向均匀承重支撑原理
        3.2.2 支撑点位置的选择
        3.2.3 有限元分析
    3.3 支撑力大小和角度优化
        3.3.1 边缘切向剪切支撑原理
        3.3.2 支撑力大小和角度的确定
    3.4 反射镜模型的有限元分析
        3.4.1 反射镜的有限元模型
        3.4.2 系统的谐振频率
        3.4.3 镜面面形精度
    3.5 本章小结
第4章 侧向支撑机构的设计与刚度测试
    4.1 侧向支撑机构的设计
        4.1.1柔性件1
        4.1.2 杠杆机构
    4.2 侧向支撑机构的有限元分析
    4.3 侧向支撑机构的刚度测试实验
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 实验平台的搭建
        4.3.3 实验过程
        4.3.4 实验结果
    4.4 本章小结
第5章 侧向支撑系统的敏感性分析
    5.1 系统误差的来源
    5.2 局部敏感性分析
        5.2.1 支撑点的位置误差分析
        5.2.2 支撑力的大小误差分析
        5.2.3 支撑力的角度误差分析
    5.3 全局敏感性分析
        5.3.1 支撑点的位置误差分析
        5.3.2 支撑力的大小误差分析
        5.3.3 支撑力的角度误差分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 论文的研究成果和结论
    6.2 本文主要创新点
    6.3 下一步研究内容与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]弯月薄镜的侧向支撑[J]. 吴小霞,郝亮,邵亮,徐伟.  光学精密工程. 2016(03)
[2]Slope RMS在三镜支撑设计与面形评价中的应用[J]. 李明璇,张景旭,陈宝刚,杨飞.  激光与红外. 2015(11)
[3]TMT三镜面形评价过程[J]. 赵宏超,张景旭,张丽敏,张彬.  红外与激光工程. 2014(12)
[4]30m望远镜三镜镜面面形误差的斜率均方根评价[J]. 王富国,安其昌.  光学精密工程. 2014(05)
[5]大口径轻量化主镜边缘侧向支撑的优化设计[J]. 范磊,张景旭,吴小霞,王富国,陈夫林,杨洪波.  光学精密工程. 2012(10)
[6]地基大口径望远镜系统结构技术综述[J]. 张景旭.  中国光学. 2012(04)
[7]Whiffletree结构在主镜侧支撑中的应用研究[J]. 傅家,张景旭,王富国,杨飞,徐炜.  红外技术. 2012(04)
[8]国外大型地基望远镜主镜支撑综述[J]. 王富国,吴小霞,邵亮,李剑锋.  激光与红外. 2012(03)
[9]大口径SiC反射镜组件研制技术[J]. 闫勇,王栋,金光.  光电工程. 2010(06)
[10]某空间用主反射镜的设计[J]. 崔永鹏,何欣,张凯.  激光与红外. 2010(04)

硕士论文
[1]4m望远镜三镜系统研究设计[D]. 李明璇.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015



本文编号：3193644