[发明专利]一种支撑结构以及大口径反射式望远镜

说明书

本发明适用于光学仪器领域，公开了一种支撑结构和大口径反射式望远镜，大口径反射式望远镜包括望远镜主体和跟踪架，望远镜主体包括支撑结构，支撑结构包括主镜室、环梁组件和镜筒，主镜室包括第一螺栓球和第一桁架杆组件，多个第一螺栓球和多个第一桁架杆组件拼接形成空间桁架，位于不同空间位置的第一桁架杆组件的长度不同，环梁组件包括环梁边框、安装座和连接筋，安装座通过连接筋与环梁边框连接，镜筒包括若干个第二螺栓球和若干个第二桁架杆组件，第二桁架杆组件的第一端与主镜室连接，另一端通过第二螺栓球螺纹连接与环梁边框连接，该支撑结构利用螺栓球连接形式，利于更大口径支撑结构的扩展，利于机械加工的标准化，以及复用率更高。

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，尤其涉及一种支撑结构以及大口径反射式望远镜。

背景技术

望远镜的光学系统广义上分为折射式，反射式，折反射式。焦距长，将透镜作为物镜的折射式光学系统由于加工和支撑装配工艺的限制，其望远镜整体结构细长，因此光学口径无法做得很大，除此之外，大口径的反射镜比透镜生产成本低，因此综合考虑，目前建成和在研究的大口径望远镜都是采用反射式光学系统。为保证反射式光学系统内各光学组件的相对位置关系以免系统产生光学像差，需要设计满足精度指标要求的主光学系统支撑结构，其中包括为主反射镜提供高刚度基础的主镜室和保证主次镜相对位置的镜筒，两者通过四通中间块相连组成反射式光学系统。

其中，主镜室有箱体焊接和铸造两种结构形式，但该种结构形式的主镜室往往较重，不利于整个系统的减重和配平，一般普遍用于中小型望远镜。镜筒具有薄壁筒式和桁架式两种，薄壁筒式镜筒由于防尘和挡杂光性能较好，一般用于中小型望远镜，而对于大型望远镜，薄壁筒结构往往太重，因此多采用桁架式镜筒，在结构轻量化的基础上，减小热容量和所受风载，并有利于通风，从而改善观测室的大气视宁度。除此之外，目前桁架式镜筒一般采用焊接或铰接方式实现各桁架杆之间的空间连接，桁架的焊接连接方式简单，但不利于空间桁架的拆卸和更大口径光学系统支撑的扩展，面对桁架结构的扩展和改造往往需要重新加工而增加周期和成本。铰接方式通过设计不同的机械转接件，可以灵活实现桁架结构中各桁架杆之间的连接，解决了焊接连接方式拆卸不便，桁架扩展成本高的问题。对于小口径光学系统支撑桁架，桁架杆数量少，相应所需的机械转接件少，各式各样的非标准转接件加工制造成本增加并不显著，空间桁架装配过程不至于过分复杂。但是随着反射式光学系统口径的不断增大和扩展，其桁架杆数量成几何增长，带来的非标准转接件加工制造成本显著增加，也给空间桁架装配过程中各非标准转接件的分类和标号带来巨大工作量，细微的分类偏差可能会导致空间桁架装配的重大失误，试错成本太高，不利于极大口径反射式光学系统支撑桁架的复杂装配和扩展。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种支撑结构，其旨在解决适用于大口径望远镜的空间桁架机械转接件数量众多，复用率低，装配分类复杂的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种支撑结构，适用于大口径反射式望远镜，所述支撑结构包括主镜室、环梁组件和镜筒，主镜室包括若干个第一螺栓球和若干个第一桁架杆组件，每个所述第一螺栓球均设置有至少两个空间角度不同的第一螺纹孔，多个所述第一螺栓球和多个所述第一桁架杆组件拼接形成空间桁架，位于不同空间位置的所述第一桁架杆组件的长度不同，所述环梁组件包括环梁边框、安装座和多个连接筋，所述安装座通过多个所述连接筋与所述环梁边框连接，所述镜筒包括若干个第二螺栓球和若干个第二桁架杆组件，若干个所述第二螺栓球环绕所述环梁边框的外周设置，并与所述环梁边框连接，每个所述第二螺栓球均设置有至少一个第二螺纹孔，若干个所述第二桁架杆组件环绕所述主镜室的外周设置，所述第二桁架杆组件的第一端与所述主镜室外周的第一螺栓球或所述主镜室外周的第一桁架杆组件连接，另一端与所述第二螺栓球螺纹连接。

优选地，所述空间桁架为单层结构，所述空间桁架呈倒梯台状设置。

优选地，所述空间桁架为双层结构，所述空间桁架呈倒锥状设置。