[发明专利]基于梯度式多孔结构的大口径红外望远镜可调支撑装置

说明书

本发明公开了基于梯度式多孔结构的大口径红外望远镜可调支撑装置。现有大口径红外望远镜支撑装置不可调节。且存在较大装配应力和残余应力。本发明包括柔性单元、支撑底座和固定单元。柔性单元包括顶部支撑盘、柔性支撑柱和底部支撑盘；柔性支撑柱两端与顶部支撑盘、底部支撑盘的中心位置分别固定。柔性支撑柱包括顶部隔热块、柔性支撑块和底部隔热块。顶部隔热块上开设有顶部阻热孔。沿着顶部隔热块的外端向内端的方向上，顶部阻热孔的孔径逐渐增大。底部隔热块上开设有底部阻热孔。沿着底部隔热块的外端向内端的方向上，底部阻热孔的孔径逐渐增大。本发明通过调节输入电流大小能够改变形状记忆合金收缩量，进而调整大口径反射镜的空间位姿。

技术领域

本发明属于大口径红外望远镜技术领域，具体涉及一种基于梯度式多孔结构的大口径红外望远镜可调支撑装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展及对地观测要求的不断提高，为了获得高分辨率、宽覆盖的空间分辨能力，红外望远镜的口径不断增加。随着望远镜口径的增大，其聚光能力增强，由此产生的热效应对反射镜面形精度的影响也越来越严重，从而造成红外望远镜的成像质量降低。因此需要望远镜进行冷却处理，由于太阳望远镜整体结构太大，目前主要采用局部冷却控制主反射镜面温度在0.4K～77K内以满足观测需求，但是局部冷却处理会引起主反射镜面与支撑部件之间由于存在温度差而造成底部支撑发生变形，降低反射镜镜面精度和稳定性。

大口径红外望远镜反射镜通常是通过支撑结构形成反射镜组件，然后安装在空间遥感器的主体结构上。影响主镜面形精度的因素除了主反镜镜面的加工误差、热效应外，主镜支撑结构的优劣具有决定性的作用。因此，支撑结构必须具备良好的静态、动态结构刚度，以满足反射镜对支撑稳定性的需求。同时，支撑结构须具备一定的柔性，以增强反射镜的热稳定性和减小装配应力的能力，从而减小重力、外载荷、温度变化以及振动等各种复杂环境因素对反射镜面形精度影响。

在现有技术中，中国科学院光学精密机械与物理研究所开发研制了超大口径光学反射镜多向柔性支撑结构。其结构如图1所示，包括大口径反射镜1、支撑孔25、背部支撑盘27、连接凸台28、锥套29、柔节30。

大口径反射镜1背部120°圆周均布三个支撑孔25，所述支撑孔25的锥度与所述锥套29的锥度相同，每个支撑孔25与一个锥套29配合并通过胶粘结固定，每个锥套29通过螺栓和销钉固定一个柔节30，所述柔节30的上部通过螺栓与大口径反射镜1的背部支撑盘27上的连接凸台28连接。大口径反射镜1背部均匀布置有三个柔节，每个柔节30中具有4个横向沟槽和2个纵向沟槽，空间反射镜的柔性支撑结构一般是在刚性支撑上设置切槽，以引入柔性环节。其存在如下几个方面问题：

(1)一个位置的切槽只能产生一个方向上的柔性，为了在多个方向上具有柔性必须设置多个切槽。而多个切槽容易导致柔性支撑结构在不同方向上的柔性回转中心不同，进而影响反射镜的面形精度。

(2)反射镜的柔性支撑结构一般通过锥套与反射镜连接，增加了反射镜组件的重量和装配应力。而且锥套粘接存在较大的残余粘接应力，容易引起镜面的变形。

(3)柔节与连接平台连接时，光学系统的振动和变形会直接影响反射镜面形精度。

(4)柔节与连接平台装配时，由于三个柔节不共面以及连接平台上的连接孔不共面会产生装配应力，影响反射镜成像精度。

(5)由于反射镜与连接凸台之间存在温度差，热量发生传递而造成底部支撑架由于温度变化而产生变形。

(6)柔性支撑结构由于重力、温度变化、外载荷等各种复杂环境因素影响发生变化，不能实现智能调整结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于梯度式多孔材料的大口径红外望远镜智能支撑装置。