中型主镜的柔性半运动学支撑

针对中型反射镜提出了一种柔性半运动学支撑方式,以便简化主镜的支撑结构,降低安装应力对主镜的影响,以及提高主镜支撑对温度变化的适应性。对比小口径主镜的刚性半运动学支撑,详细阐述了柔性半运动学支撑的特点和优势。运用该原理对一口径为710mm的主反射镜的支撑进行了设计、分析、和检测,其中反射镜的轴向采用6点带有柔性细杆的Whiffletree支撑,径向采用带有柔性环的中心轴支撑。然后,利用有限元方法进行了详细的结构优化设计。最后,利用4D干涉仪对主镜竖直和水平两个工况进行了检测。检测结果显示:反射镜的支撑面形与加工面形误差分别为8.7nm和8.4nm,与有限元分析结果基本吻合,验证了文中有限元建模和分析方法的合理性。提出的柔性半运动学支撑很好地保证了主镜面形精度,综合性能良好,达到了设计预期,为中型主镜的支撑设计提供了重要的参考。

空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计

分束棱镜是大型空间遥感器分离光束的重要部件。为解决空间遥感器中大型分束棱镜的支撑问题,对尺寸为200mm×200mm×200mm的分束棱镜的支撑结构展开研究。提出基于半运动学支撑和被动温度补偿原理的立方分束棱镜支撑结构,建立棱镜的接触约束,模拟边界条件的非线性,利用非线性有限元方法进行工程分析,最后分析验证。结果显示,在自重与±15℃稳态温度变化耦合作用下分束棱镜通光面面形误差PV值优于73.2nm,RMS值优于12nm;棱镜组件的一阶固有频率达到183Hz;表明该分束棱镜支撑结构方案设计合理,能够满足空间环境下对其结构刚度与热稳定性的要求。

大长条形反射镜支撑方案设计

本文针对某空间遥感器一重要光学元件即反射镜组件进行了结构设计。该反射镜的结构特点是长宽比大且口径大,经过优选反射镜材料、认真分析矩形反射镜支撑特点及对反射镜支撑定位原理的仔细研究,提出了一种基于半运动学定位原理的柔性支撑方案,即背部三点支撑加三点辅助定位的复合支撑形式,并应用计算机仿真手段进行了静、动态及热特性分析。经试验验证,方案合理可行。该方案普遍适用于大长宽比的大口径的反射镜,解决了大长宽比大口径反射镜结构支撑难题。

六孔物镜转换器的结构设计

为保证物镜转换器的对中精度在0.01 mm以下,给物镜各放大倍率的互换带来更大的活动空间,设计了应用于高级显微镜上的六孔物镜转换器结构。转动板转轴结构借助了半运动学式圆柱形轴系理论,采用有限单元法对转动板和固定板的连接螺纹牙进行应力和应变分析,保证了转轴的回转角误差单边小于1′;通过减小物镜螺纹孔轴与转动板转轴之间的夹角及物镜在转换器上安装位置的分布圆半径,提高了对中精度。设计的六孔物镜转换器结构,为六孔物镜转换器的制造奠定了基础,对七孔物镜转换器的研发具有参考作用。