大口径巡天望远镜校正镜弹性体支撑

发布时间：2022-01-17 07:47

　　为了探究宇宙起源与演化过程,大口径巡天望远镜将突破已有的探测深度和广度,帮助人类解决更多科学前沿领域问题。大口径校正镜组不同于普通的透射式光学系统,为了使校正镜组性能满足设计要求,总结分析了透镜支撑设计的基本原理和一般方法,建立了弹性体有限元模型,进行了参数化分析并优化了支撑结构关键部位。着重考虑透镜和镜室在不同重力载荷下的位移变形、应力变化和成像质量要求。结果显示,在0°～90°俯仰角变化范围内,弹性体支撑的透镜标准化点源敏感性值最小值为0.973 1,其面形误差、应力和位移等方面均满足系统设计要求,以上的工作对于类似的大口径系统设计与优化有着一定指导意义。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(S1)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

透镜弹性体支撑结构Fig.1Lenselastomersupportstructure

?透镜底支撑为粘接有12个轴向RTV垫片的支撑点，支撑点的端面与透镜具有相同的曲率半径，使透镜与镜室装配时可以实现良好的面接触，防止出现应力集中的现象。镜室的侧面设计为12个侧支撑块，侧支撑块与透镜接触面具有相同的曲率半径，在径向RTV垫片与透镜粘胶前，要先与侧支撑块进行粘接，再在侧支撑块接触面均匀涂抹环氧树脂胶与透镜粘接，安装到位后螺钉拧紧固定，最后安装透镜安全挡环。图1透镜弹性体支撑结构Fig.1Lenselastomersupportstructure图2为该支撑结构的爆炸图。图2透镜弹性体支撑爆炸图Fig.2Explosiondiagramoflenselastomersupport

红外与激光工程第S1期www.irla.cn第49卷20200124-4对于弹性体支撑结构来说，弹性体RTV的尺寸和厚度在控制透镜的变形和位移方面起着至关重要的作用，设计因素中弹性体的形状因子S很大程度影响了弹性体的机械性能[12]，S可定义如公式(3)所示：S=loadedarea4×freearea=a24×a×t(3)设RTV受载面积为正方形，式中a为受载面积的长和宽，t为RTV的厚度，见图3。图3RTV尺寸图Fig.3RTVsizechart实验证明，受约束RTV的热膨胀系数与材料本身的热膨胀系数有显著差异，因此引入热膨胀校正系数KT，热膨胀系数的关系如公式(4)所示：琢RTV=KT琢0(4)式中：琢0为RTV材料本身的热膨胀系数；琢RTV为受载情况下RTV垫片的热膨胀系数。S决定的热膨胀校正系数KT如公式(5)所示：KT=啄琢0驻Tt(5)式中：啄为在热载荷下RTV厚度改变量；驻T为工作温度改变量。图4为形状因子和校正系数关系图，不同S值对应不同的热膨胀系数校正因子。当S>4时，KT始终为2.9。根据经验公式和形状因子与热膨胀系数曲线图(图4)，RTV设计过程中取KT=2.75。径向垫片的厚度可以通过Bayar等式、Deluzio等式和Muench等式表达。设T0为加工温度，Rm为金属镜室半径，Rg为透镜的半径。Bayer等式如公式(6)所示：tsimple=R(琢cell-琢lens)琢RTV-琢cell(6)式中：R为透镜的半径；琢cell为镜室的热膨胀系数；琢lens为?


本文编号：3594340