大口径望远镜主镜支撑优化分析

大口径望远镜主镜的面形精度是影响望远镜成像质量的关键因素之一.光电系统中主镜轴向支撑点位置,对面形精度起着非常重要的作用,主镜支撑点位置合理与否,在一定程度上影响着光学系统的成像质量.本文对大口径望远镜主镜的轴向支撑和径向支撑技术进行了详细地研究,利用有限元软件ANSYS建立了主镜的参数化模型,对不同口径主镜的轴向支撑点数目和位置进行了优化,从而给出了最佳支撑点的位置.优化分析结果表明了,主镜的面形精度满足系统的精度要求,并且轴向支撑对镜面的面形影响较大.     

大尺寸望远镜主镜组件有限元分析

为定量分析大尺寸望远镜自身重力对主镜镜面变形造成的影响,采用有限元的手段以非线性分析方法的ABAQUS软件为研究工具对某大尺寸望远镜主镜组件进行了精确有限元分析.在分析过程中将罚函数的摩擦形式引入至主镜组件的摩擦接触中,分别对组件的球头接触、芯轴接触进行了建模,完成了对于组件Y向与Z向的各部分应变分析.分析表明该主镜组件因自身重力作用造成的面形变化非常小,RMS方面的Y向与Z向面形变形分别为16nm和13nm,而主镜绕X轴倾斜量在Y向和Z向分别为0.5″和0.02″,完全满足使用条件.该分析为该望远镜的后续研制提供了参考.     

拼接望远镜中分块主镜曲率半径的误差分析

本文根据几何光学原理,利用光线追迹方法建立的拼接望远镜光学系统的仿真模型,分析计算了拼接主镜中分块镜曲率半径误差对拼接望远镜光学系统的影响。当主镜为单镜面时候,其曲率半径误差引起的波像差可以通过调焦进行补偿;当主镜为分块镜拼接镜时,由于分块镜曲率半径误差的随机性,望远镜光学系统无法对波相差进行有效补偿,对分块镜的曲率半径要求很严格;当对拼接主镜进行共相后,相当于补偿掉单个分块镜中由曲率半径误差引起的平移和倾斜误差,望远镜像质有很大提高并降低了对分块镜曲率半径误差的要求。     

空间相机主镜加工状态下的有限元分析

采用轻量化结构的空间相机主镜,因为镜体力学分布较传统的实心镜体复杂得多,因而轻型镜面的加工较之实心镜面复杂得多。镜子在加工中的支撑方式和受力状态是影响镜面加工精度的主要因素之一,没有严格准确的数学分析难以保证镜子的加工精度,本文用有限元法首次对正在加工中的空间相机主镜进行力学分析,根据变形规律设计了几种支撑方案,从中选定了主镜的最终支撑结构。镜面面形的加工精度实现PV值λ／10,MS值λ／62。满足使用要求。     

大口径轻质主镜热特性分析

为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响,对大口径轻质主镜建立了三维模型,利用有限元软件patran/nastran对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布,径向温差,轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影响。结果表明:在径向温差,轴向温差和外界温度变化情况下,主镜面形均受到很大的影响,且面形PV值和均方根值RMS随着温度梯度的增大,呈线性增加的趋势;环境温度在15℃到25℃以正弦规律变化时,在2.8 m主镜内部产生的温度梯度导致的镜面变形的PV值和RMS值波动范围为100~500 nm和25~150 nm;均匀温度分布对主镜面形的影响相对较小。     

空间引力波望远镜主镜组件结构设计及热稳定性分析

针对空间引力波探测对望远镜系统提出的皮米级稳定性和λ/30波前误差的应用需求,提出了一种光机集成分析与优化方法。首先开展了主镜侧支撑点位置分析和支撑结构拓扑优化;然后基于并联Bipod连杆支撑的柔度矩阵,建立了各结构参数的评价函数,并通过Matlab分析初步确定柔性支撑尺寸参数取值范围;最后,搭建了光机集成仿真平台对结构进一步优化。结果表明,系统一阶频率为392.43 Hz,重力和温度载荷下主镜面形变化优于λ/60;在10 μK/Hz^1/2的空间热扰动下,主镜组件尺寸稳定性在10 pm/Hz^1/2水平。

     

直径为4.3米望远镜主镜的清洗与镀膜工艺及设备若干问题的探讨

在论述４．３米望远镜主镜清洗与镀膜必要性和要求后，阐述了优选清洗剂和清洗方法，并设计了真空镀膜工艺，镀膜机和清洗设备．     

望远镜系统的结构设计及有限元分析

本文对R-C望远镜系统的结构作了深入的研究,完成R-C望远镜系统的结构设计,并对整体结构进行有限元分析.通过模态分析得到总体结构的第一阶频率为183.39Hz,高于系统要求的100Hz,在热分析中得到因温度变化导致主、次镜同轴度的偏差为1.15靘,也小于光学要求值0.01mm.望远镜系统实物的实测结果与仿真结果基本相符,验证了R-C望远镜系统结构设计的合理性.     

大口径望远镜水平轴系的模态分析

根据某大口径望远镜水平轴系的结构设计方案，利用结构分析软件I—DEAS，建立了结构分析模型。求得了水平轴系前几阶固有频率和振型图。分析结果显示出了水平轴各部分结构振动的强弱分布，为结构的动力学优化设计提供了可靠的依据。提出了次镜支撑的偏置十字型中心结构，该结构具有较高的谐振频率，因此可以用于大口径望远镜中。     

红外太阳望远镜封窗玻璃的变形分析

真空望远镜封窗玻璃主要受到大气压力和重力的影响，由于要求得到高空间分辨力的太阳像，所以对封窗玻璃的变形要求很高。用有限元法对封窗玻璃进行力学分析计算，得出不同角度观测时的应力及变形数据，封窗玻璃在各个位置观测时受到的应力和变形相差很小，可近似认为变形后的表面是对称旋转变形。     

空间天文仪器反射镜材料优化与应用研究

针对空间天文光学仪器反射镜材料的选择,论述了空间反射镜材料的优化方法,对比分析了反射镜材料的性能,并以空间太阳望远镜中的摆镜及Φ1m主镜研究为依托,建立了摆镜与主镜有限元模型,根据模型完成了反射镜材料的计算优化,得到了其力学及热分析结果.结果表明,反射镜的力学及动力学环境要求较高时,铍材最优,碳化硅次之;对于仪器温控范围较宽或对日观测时,微晶玻璃最优,碳化硅次之.根据反射镜材料优化结果,确定了以金属铍作为空间太阳望远镜中的摆镜材料,并进行了铍镜研制,检测结果满足技术要求.     

大口径主反射镜支撑结构设计

大口径空间反射镜支撑技术是空间相机研制中的关键技术之一.从保证反射镜组件刚度、强度和热尺寸稳定性的角度出发,对某型卡塞格林系统中980 mm口径主反射镜支撑结构进行了设计.提出采用背部六点支撑,三点为主另外三点为辅的支撑方案,通过在支撑结构中设置柔性环节,从而解决了大口径主反射镜在自重作用下面形精度满足要求而在温变栽荷作用下面形精度严重超差的问题.利用有限元分析软件进行了主镜组件的静、动态刚度及热尺寸稳定性分析,并在分析的基础上对支撑结构中的柔性环节结构参数进行修正,在保证支撑刚度的同时降低了重力、装配应力和热应力对面形精度的影响.分析和试验结果表明,主镜在重力和4℃均匀温升载荷下面形精度达到PV<λ/10,RMS相似文献   

大口径光学遥感器主反射镜轻量化方案设计

合理的轻量化结构设计是降低大口径反射镜重量的实际而有效的方法,同时可以有效减少自重等对反射镜面形精度的影响。本文以口径为Φ1200mm主镜为研究对象,采用有限元分析作为研究手段,根据等刚度原则,结合实际工艺情况,设计了两种结构形式的主镜轻量化方案。根据有限元分析结果,确定基于反应烧结碳化硅(RB-SiC)工艺、背部半封闭结构、锥形后表面、采用扇形轻量化孔形式的结构方案为首选方案,并成功研制出了反射镜镜坯。     

大行程变形镜有限元分析

针对自适应光学系统对变形镜行程的更高要求,本文对提高变形镜行程技术进行了分析,提出了一种解决变形镜大行程的方法:匹配、优化变形镜的结构参数;利用有限元软件分析了该结构的各参数对变形镜主要性能指标:最大变形量、交连值及最大应力等的影响.根据分析结果,利用有限元分析方法对一自适应光学望远镜所用变形镜的镜面、驱动器结构参数进...     

某星载遥感器第三镜组件热控罩设计与分析

第三镜热控罩是为第三镜组件而设计的粘贴加热片的载体。在设计方案选择时首先从热力学角度考虑问题,确定热控罩与第三镜的距离,然后对热控罩的材料和结构方案进行优选和设计,再利用有限元法对设计方案进行静力学、动力学及热力耦合分析验证。结果表明,热控罩无论在静力学还是动力学方面均满足设计和使用要求,设计方案合理可行。