本發(fā)明涉及一種主鏡柔性支撐機構(gòu)。

背景技術(shù)：

在空間探測、天文觀測等技術(shù)領(lǐng)域，為了提高分辨率需要增大光電探測設(shè)備的口徑，而伴隨著口徑的增大，其主鏡支撐面形容易受到外界溫度變化以及安裝精度的影響，這些作用會導致主鏡面形發(fā)生畸變，進而影響整個光電設(shè)備的成像質(zhì)量。

現(xiàn)有的主鏡支撐裝置雖然能夠滿足支撐精度的要求，但是對于外界溫度變化以及裝調(diào)引入的誤差等帶來的影響無法隔離，主鏡和支撐座之間由于材料不同，熱膨脹系數(shù)也不同，支撐座的剛度遠遠大于主鏡，因而會拖拽主鏡隨之膨脹或者緊縮，更加惡劣的影響在于支撐座方位的不均勻，導致熱變形對于主鏡的影響不是軸向?qū)ΨQ的，這對于系統(tǒng)成像像質(zhì)具有極壞的干擾。

現(xiàn)有的主鏡支撐裝置通常具有過高的剛度，軸向支撐不可避免對徑向支撐具有一定的干擾，而徑向支撐隨著觀測設(shè)備俯仰角度的不同也會給軸向支撐組件引入一定的誤差，如何完全解耦軸向支撐組件和徑向支撐，使之各司其職，在限制好主鏡所有自由度的前提下，不引入多余的約束，使觀測設(shè)備具備較好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性也是本發(fā)明解決的重點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的主鏡支撐機構(gòu)無法隔離外界溫度變化，存在裝調(diào)誤差以及隨俯仰角度不同軸向支撐組件機構(gòu)和徑向支撐機構(gòu)存在相互干擾，進而對主鏡面形存在影響等問題，提供了一種主鏡柔性支撐機構(gòu)。

一種主鏡柔性支撐機構(gòu)，包括支撐座、軸向支撐組件、拉伸組件和徑向支撐組件，所述支撐座和主鏡同心設(shè)置，所述軸向支撐組件與拉伸組件均布設(shè)置在主鏡背部與支撐座之間；所述徑向支撐組件粘接在主鏡中孔內(nèi)部，其特征是；

所述軸向支撐組件和拉伸組件各有三組，并且每組軸向支撐組件對應(yīng)一組拉伸組件；

所述軸向支撐組件包括鑲嵌在支撐座上的螺紋安裝座、設(shè)置在螺紋安裝座上的球頭調(diào)整螺桿、鑲嵌在球頭調(diào)整螺桿上和主鏡底部連接的螺桿球窩、安裝在螺桿球窩下部的兩片固定球窩和設(shè)置在球頭調(diào)整螺桿底部的支撐鎖緊螺母；

所述拉伸組件包括鑲嵌在支撐座上的彈簧固定座、粘接在主鏡背部的銦鋼粘接墊、通過螺紋設(shè)置在銦鋼粘接墊下的拉伸桿、設(shè)置在彈簧固定座下的壓縮彈簧、設(shè)置在壓縮彈簧下的固定圈和設(shè)置在固定圈下部和拉伸桿通過螺紋連接的拉伸鎖緊螺母；

所述徑向支撐組件包括鑲嵌在支撐座中心的中心筒、粘接在主鏡中孔內(nèi)的柔性芯軸以及連接在中心筒和柔性芯軸之間的柔性膜片。

本發(fā)明的有益效果：

一、本發(fā)明將軸向支撐組件分為兩個部分：軸向支撐組件和拉伸組件，其中軸向支撐組件用于實現(xiàn)主鏡的軸向支撐，但二者并不粘接，因而避免了對徑向支撐的干涉作用；而拉伸組件雖然和主鏡底部進行了粘接，但由于其借助于彈簧其主要解決的是主鏡和軸向支撐的拉緊力，其徑向不具備剛度，支撐組件和拉伸組件的共同配合保證了主鏡的支撐結(jié)構(gòu)具有較高的軸向剛度和較低的徑向剛度，實現(xiàn)了和徑向支撐的自由度解耦，保證了主鏡隨俯仰角度變化的面形精度。

二、本發(fā)明實現(xiàn)徑向支撐的柔性芯軸上開有六個對應(yīng)于六個粘接腿的凹槽，六個柔性凹槽圓周對稱，可以有效隔離支撐座的結(jié)構(gòu)變形和溫度變化對主鏡面形的影響，并且具有較高的徑向剛度，保證了面形的基礎(chǔ)上，具備了良好的熱適應(yīng)性。

三、本發(fā)明由于徑向支撐的柔性芯軸和主鏡中孔進行粘接，因而不可避免具有一定的軸向剛度，可能會對主鏡的軸向支撐引入不利影響，因此在柔性芯軸和中心筒之間設(shè)置了一個柔性膜片，柔性膜片的作用在于解放了軸向剛度，并且可以避免主鏡的旋轉(zhuǎn)，保證了軸向支撐和徑向支撐的自由解耦。

四、本發(fā)明通過O型橡膠圈和防護圈用于主鏡的防護作用，防止軸向支撐失效后主鏡的傾覆可能造成主鏡的破碎，防護裝置同樣保證了當主鏡震動達到一定幅值下對主鏡的保護。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)中拆去主鏡后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為圖1的側(cè)向剖視圖；

圖5為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)中軸向支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)中拉伸組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)中的徑向支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明所述的一種主鏡柔性支撐機構(gòu)中柔性芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、主鏡，2、支撐座，3、銦鋼粘接墊，4、彈簧固定座，5、拉伸桿，6、壓縮彈簧，7、固定圈，8、拉伸鎖緊螺母，9、螺桿球窩，10、固定球窩，11、球頭調(diào)整螺桿，12、支撐鎖緊螺母，13、螺紋安裝座，14、中心筒，15、柔性膜片，16、柔性芯軸、17、防護圈，18、O型橡膠圈。

具體實施方式

具體實施方式一、結(jié)合圖1至圖8說明本實施方式，一種主鏡柔性支撐機構(gòu)，包括主鏡1、支承座2、軸向支撐組件和徑向支撐組件以及防護組件。其中軸向支撐組件分為兩部分：三組120度均布的負責提供支撐力的軸向支撐組件，如圖5所示，包含以下組件：螺桿球窩9、固定球窩10、球頭調(diào)整螺桿11、支撐鎖緊螺母12和螺紋安裝座13。三組120度均布的負責將主鏡緊靠在軸向支撐組件的拉伸組件，如圖6所示，包含以下組件：銦鋼粘接墊3、彈簧固定座4、拉伸桿5、壓縮彈簧6、固定圈7和拉伸鎖緊螺母8，徑向支撐組件則包含中心筒14、柔性芯軸16、柔性膜片15，設(shè)置在主鏡中心孔內(nèi)。防護裝置包含O型橡膠圈18和防護圈17設(shè)置在主鏡中心孔上表面處。

結(jié)合圖4說明本實施方式，所述O型橡膠圈18和防護圈17設(shè)置在主鏡中孔上部，防護圈17和中心筒14通過螺紋進行連接，所述O型橡膠圈18用于減少沖擊震動；用于所述拉伸組件失效后的主鏡防護。

結(jié)合圖5說明本實施方式，所述的軸向支撐組件中的球頭調(diào)整螺桿11通過螺紋和設(shè)置在支撐座2上的螺紋安裝座13相連。通過旋轉(zhuǎn)螺紋來控制球頭調(diào)整螺桿11進行上下調(diào)節(jié)，保證三組支撐組件等高。當高度調(diào)整完成后，通過設(shè)置在球頭調(diào)整螺桿11底部的支撐鎖緊螺母12，將球頭調(diào)整螺桿11鎖緊，防止其高度繼續(xù)變化。為了保證三個支撐點對主鏡的施力均勻，球頭調(diào)整螺桿11上部包含球頭，用于和螺桿球窩9配合，通過釋放旋轉(zhuǎn)自由度來實現(xiàn)螺桿球窩和主鏡背后的充分接觸。螺桿球窩底部有兩片固定球窩10，在兩側(cè)夾緊球頭調(diào)整螺桿，并分別和螺桿球窩相連，防止螺桿球窩掉落。通過對支撐點進行優(yōu)化，計算得出，最佳支撐點位于主鏡直徑的0.675處。

結(jié)合圖6說明本實施方式，所述拉伸組件包含銦鋼粘接墊3，通過調(diào)整鐵鎳合金的成分可以實現(xiàn)其膨脹系數(shù)和主鏡類似，將其粘接在主鏡背后，可以最大程度的減小支撐墊和主鏡由于溫度變化而產(chǎn)生的局部應(yīng)力。銦鋼粘接墊3上包含導膠槽，用于控制將多余的膠引出粘接墊，防止膠由于厚度不均勻?qū)χ麋R的拉力不一致。拉伸桿5通過螺紋和銦鋼粘接墊3進行連接。套在拉伸桿5外的壓縮彈簧6通過固定在支撐座2上的彈簧固定座4對主鏡施加軸向預緊力，用于提高主鏡軸向支撐組件的自由諧振頻率。固定圈7和拉伸鎖緊螺母8則用于固定拉伸桿，進而實現(xiàn)壓縮彈簧的高度控制，保證3個拉伸組件對主鏡的拉伸力一致。

結(jié)合圖7說明本實施方式，所述徑向支撐組件包含中心筒14、柔性芯軸16、柔性膜片15，設(shè)置在主鏡的中孔處。其中，所述中心筒14共包含四級臺階，第一級臺階通過圓周均布的螺釘和支撐座相連，中心筒14的底座上開有止口，通過和支撐座的間隙配合實現(xiàn)二者的同心控制。第二級臺階用于設(shè)置柔性膜片，第三級臺階用于和柔性芯軸進行間隙配合，第四級臺階上開有螺紋，用于和防護圈17相連。

所述的柔性膜片15上開有軸向的凹槽，用于降低所述柔性芯軸在軸向上的剛度，并且所述柔性膜片15上表面分別使用螺釘和柔性芯軸16進行連接，柔性膜片下表面和中心筒14進行連接，用于控制主鏡繞中心軸向的旋轉(zhuǎn)。柔性膜片15成功的解耦了徑向支撐的軸向剛度，使其對軸向支撐組件的干擾減小對可接受的程度。

結(jié)合圖8說明本實施方式，所述柔性芯軸的外圈通過六個圓周均布的粘接腿和主鏡中心進行粘接，粘接前首先調(diào)整主鏡中孔和六個粘接腿的間隙在0.08mm～0.11mm范圍內(nèi)，用于控制膠層的厚度。由于中心筒和主鏡由于材料不同，熱膨脹系數(shù)存在差異，故溫度變化時可能導致引入局部應(yīng)力，每個粘接腿內(nèi)部對應(yīng)一個柔性凹槽，由于凹槽圓周對稱，因此可以用于釋放該應(yīng)力。柔性芯軸上還開有兩個光孔，用于和柔性膜片相連，實現(xiàn)對于主鏡旋轉(zhuǎn)自由度的控制。所述柔性芯軸的軸向?qū)ΨQ線和主鏡的重心重合，用于減小由于側(cè)向支撐力和重心不重合引入的傾覆力矩。