一种离轴四反空间望远镜支撑结构

1.本发明属于光学仪器技术领域，更具体地，涉及一种离轴四反空间望远镜支撑结构。

背景技术：

2.大口径空间望远镜是探测宇宙深空信号的重要仪器。随便光电技术的不断发展，空间望远镜的口径越来越大，为了能够得到清晰的图像观测效果，空间望远镜需要较高的面形精度，而面形精度的优劣和望远镜的支撑结构密切相关，因此，对望远镜支撑结构的优化显得极其重要。
3.现有技术中的大口径望远镜支撑结构在支撑稳定性方面已经做出一些设计方案。现有技术中，主要采用背部三点支撑方式，且一般都是针对单个镜面支撑机构进行设计，对于立轴四反光学系统的整体结构设计比较少。
4.然而，经过进一步地研究，上述现有技术仍存在以下的缺陷或不足：
5.首先，其主镜采用背部三点支撑结构，通过限位支块直接固定在平台上，对于后续次镜等反射镜无法很好地集成到一起，会影响后续反射镜的精度；其次，其整体设计是将反射镜当作刚体来看待的，没有考虑反射镜的弹性形变，抗震性有待提升。
6.基于上述缺陷和不足，本领域亟需对现有的大口径空间望远镜支撑结构作出进一步的改进设计，构建带有柔性装置的支撑结构，避免反射镜主镜在受到外界震动时产生位移从而影响整个望远镜的成像质量。

技术实现要素：

7.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其目的在于通过柔性柱脚放置于地面或者隔震平台上，并且将镜面全部安装在支撑骨架上，由此解决现有支撑结构受到外界震动时产生位移从而影响整个望远镜的成像质量的技术问题。
8.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种离轴四反空间望远镜支撑结构，包括主镜底座、垂杆、次镜镜座、四镜镜座、三镜镜座和柔性支撑柱脚；
9.所述主镜底座向其一侧扩展设有延伸部，所述垂杆固定设置于所述延伸部并与所述主镜底座保持垂直；
10.所述垂杆自下而上依次设有四镜镜座和次镜镜座固定件，所述次镜镜座固定设置于所述次镜镜座固定件的顶面；
11.所述三镜镜座设置于所述主镜底座与所述延伸部的连接处，并位于所述次镜镜座的下方；
12.所述柔性支撑柱脚设有多个，多个柔性支撑柱脚均匀分布于所述主镜镜座的底部。
13.优选地，所述柔性支撑柱脚的上方设有限位块，所述限位块和所述主镜镜座配合
连接；所述柔性支撑柱脚由多个柔性铰链装配而成。
14.优选地，所述主镜镜座包括骨架连杆和骨架加固件；多个所述骨架连杆首尾相接构成正六边形结构，且相邻骨架连杆之间设有所述骨架加固件。
15.优选地，所述骨架连杆通过主镜连接件将主镜固定于所述主镜镜座内；所述主镜连接件包括半曲限位支块、挠性方块和支撑曲片；所述支撑曲片沿所述骨架连杆的上侧和内侧表面设置，所述半曲限位支块设置于所述支撑曲片用于使所述主镜连接件固定于所述骨架连杆，所述挠性方块设置于所述支撑曲片朝向主镜的一侧。
16.优选地，还包括圆柱支撑杆底座和圆柱支撑杆；所述圆柱支撑杆底座分别设置于所述次镜镜座固定件与所述主镜镜座，所述圆柱支撑杆的两端设置于所述圆柱支撑杆底座内，用于使所述次镜镜座固定件与所述主镜镜座加固以减小所述次镜镜座固定件的相对位移量。
17.优选地，所述次镜镜座的一面设有三个固定凸起部，所述固定凸起部通过粘合剂与所述次镜镜座固定件连接。
18.优选地，所述次镜镜座设有柔性圆环，次镜安装于所述柔性圆环内，所述柔性圆环用于补偿次镜受到外部环境影响时产生的径向位移。
19.优选地，所述四镜镜座和所述三镜镜座分别设有用于安装四镜和三镜的挠性圆环。
20.优选地，还包括多个调整件，多个调整件分别设置于所述次镜镜座、三镜镜座和四镜镜座。
21.优选地，所述主镜底座、垂杆、次镜镜座、四镜镜座和三镜镜座的材料均为增强碳纤维塑料。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
23.1、本发明提出的离轴四反空间望远镜支撑结构，支撑骨架为近似正六边形，限定主镜径向移动，支撑骨架通过三个柔性柱脚放置于地面或者隔震平台上，镜面全部安装在支撑骨架上，相比于镜面单独安装，有效地增强了整体结构的抗震能力。
24.2、本发明提出的离轴四反空间望远镜支撑结构，每个反射镜都设计了相应的挠性结构，可以补偿每个反射镜在受到外部环境影响时所产生的径向位移，相对于刚性连接而言其稳定性更好。
25.3、本发明提出的离轴四反空间望远镜支撑结构，次镜、三镜和四镜均可调，方便再装调过程中对反射镜的角度和方位进行调整。
26.4、本发明提出的离轴四反空间望远镜支撑结构能有效提升光学系统的成像质量。
附图说明
27.图1是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构的结构示意图；
28.图2是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构的正视图；
29.图3是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构的侧视图；
30.图4是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构中挠性方块的正视图；
31.图5是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构中柔性支撑柱脚的正视图；
32.图6是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构中挠性圆环的正视图；
33.图7是本发明离轴四反空间望远镜支撑结构中调整件的轴测图。
34.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-次镜镜座；2-次镜镜座固定件；3-圆柱支撑杆底座；4-圆柱支撑杆；5-垂杆；6-四镜镜座；7-垂杆固定件；8-骨架加固件；9-骨架连杆；10-柔性支撑柱脚；11-挠性方块；12-支撑曲片；13-半曲限位支块；14-主镜；15-三镜；16-四镜；17-次镜。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.请参考图1至图6，图1为本发明一种离轴四反望远镜支撑结构的轴测图；图2为图1的正视图；图3为图1的侧视图；图4为挠性方块的正视图；图5为柔性支撑柱脚的正视图；图6为挠性圆环的正视图。
37.本发明公开了一种离轴四反望远镜支撑结构，该结构将主镜14、次镜17、三镜15以及四镜16集成到了一个平台上，并采用柔性结构将平台与震源隔离开来，并且每个反射镜都有其单独的隔震方式。
38.作为本发明的优选实施例，所述离轴四反望远镜支撑结构整体采用增强碳纤维塑料(cfrp)，该材料具有极低的热膨胀系数和密度，能最大限度的保证面形精度。
39.作为本发明的优选实施例，所述主镜镜座采用了背部开口式轻量化设计，单元蜂窝形状为三角形，在降低反射镜的质量的同时，保证了反射镜的刚度，主镜口径为220mm。
40.本发明中，所述主镜镜座为5个骨架连杆9通过粘合剂组成一个正六边形，然后通过另外三个不同形状的骨架连杆向外扩展，以配合所述主镜14和所述次镜17之间的横向距离，每两个相邻的骨架连杆9之间通过所述骨架加固件8进行加固，以减小相邻骨架连杆9之间所产生的剪切应力引起的变形。
41.本发明中所述支撑结构通过三个柔性支撑柱脚10安置在地面上或者隔震平台上，可以有效提高整个结构的固有频率，增强其抗震能力。具体的，所述柔性支撑柱脚10包含5个柔性铰链，且在所述柔性支撑柱脚10上方设计了两个限位块，所述限位块和所述骨架连杆9上边的两个方形孔进行配合，三个柔性支撑柱脚10两两呈120度的角度分布，所述柔性支撑柱脚10的两条支腿夹角为72度，整体构成三角形分布的支撑点。
42.具体的，所述主镜15和所述骨架连杆9之间通过半曲限位支块13和挠性方块11连接，然后将半曲限位支块13和挠性方块11安装到支撑曲片12上，最后集成到所述骨架连杆9上方，包含三个半曲限位支块13、支撑曲片12和挠性方块11，呈现120度夹角的三角形支撑方式，从而更好的均匀分担载荷。
43.更进一步的说明，所述垂杆5和所述主镜镜座之间由垂杆固定件7固定起来，所述垂杆5上方设有所述次镜镜座固定件2，为了减小所述次镜镜座固定件2的相对位移量，所述次镜镜座固定件2和所述骨架加固件8之间通过所述圆柱支撑杆4进行加固，所述圆柱支撑杆4和所述骨架加固件8之间有圆盘形的圆柱支撑杆底座3。作为本发明的优选实施例，包含
4个圆柱支撑杆底座3和2个圆柱支撑杆4。
44.具体的，所述次镜镜座1和所述四镜镜座6均安装在所述垂杆5上边，所述次镜镜座1背板上设计有三个固定凸起部，通过粘合剂和所述次镜镜座固定件2固定在一起，三个支点提供各个方向的稳定性，所述四镜镜座6则直接通过粘合剂安装在所述垂杆5上，所述三镜15和四镜16均通过一个挠性圆环固定在各自的镜座上，为了方便装调。作为本发明的优选实施例，所述次镜镜座1、三镜镜座和四镜镜座6均设计有调整件，用于装调过程中对反射镜进行各个方向的调整。
45.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，包括主镜底座、垂杆(5)、次镜镜座(1)、四镜镜座(6)、三镜镜座和柔性支撑柱脚(10)；所述主镜底座向其一侧扩展设有延伸部，所述垂杆(5)固定设置于所述延伸部并与所述主镜底座保持垂直；所述垂杆(5)自下而上依次设有四镜镜座(6)和次镜镜座固定件(2)，所述次镜镜座(1)固定设置于所述次镜镜座固定件(2)的顶面；所述三镜镜座设置于所述主镜底座与所述延伸部的连接处，并位于所述次镜镜座(1)的下方；所述柔性支撑柱脚(10)设有多个，多个柔性支撑柱脚(10)均匀分布于所述主镜镜座的底部。2.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述柔性支撑柱脚(10)的上方设有限位块，所述限位块和所述主镜镜座配合连接；所述柔性支撑柱脚(10)由多个柔性铰链装配而成。3.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述主镜镜座包括骨架连杆(9)和骨架加固件(8)；多个所述骨架连杆(9)首尾相接构成正六边形结构，且相邻骨架连杆(9)之间设有所述骨架加固件(8)。4.根据权利要求3所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述骨架连杆(9)通过主镜连接件将主镜(14)固定于所述主镜镜座内；所述主镜连接件包括半曲限位支块(13)、挠性方块(11)和支撑曲片(12)；所述支撑曲片(12)沿所述骨架连杆(9)的上侧和内侧表面设置，所述半曲限位支块(13)设置于所述支撑曲片(12)用于使所述主镜连接件固定于所述骨架连杆(9)，所述挠性方块(11)设置于所述支撑曲片(12)朝向主镜(14)的一侧。5.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，还包括圆柱支撑杆底座(3)和圆柱支撑杆(4)；所述圆柱支撑杆底座(3)分别设置于所述次镜镜座固定件(2)与所述主镜镜座，所述圆柱支撑杆(4)的两端设置于所述圆柱支撑杆底座(3)内，用于使所述次镜镜座固定件(2)与所述主镜镜座加固以减小所述次镜镜座固定件(2)的相对位移量。6.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述次镜镜座(1)的一面设有三个固定凸起部，所述固定凸起部通过粘合剂与所述次镜镜座固定件(2)连接。7.根据权利要求6所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述次镜镜座(1)设有柔性圆环，次镜(17)安装于所述柔性圆环内，所述柔性圆环用于补偿次镜(17)受到外部环境影响时产生的径向位移。8.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述四镜镜座(6)和所述三镜镜座分别设有用于安装四镜(16)和三镜(15)的挠性圆环。9.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，还包括多个调整件，多个调整件分别设置于所述次镜镜座(1)、三镜镜座和四镜镜座(6)。10.根据权利要求1所述的一种离轴四反空间望远镜支撑结构，其特征在于，所述主镜底座、垂杆(5)、次镜镜座(1)、四镜镜座(6)和三镜镜座的材料均为增强碳纤维塑料。

技术总结

本发明公开了一种离轴四反空间望远镜支撑结构，属于光学仪器技术领域，包括主镜底座、垂杆、次镜镜座、四镜镜座、三镜镜座和柔性支撑柱脚；主镜底座向其一侧扩展设有延伸部，垂杆固定设置于延伸部并与主镜底座保持垂直；垂杆自下而上依次设有四镜镜座和次镜镜座固定件，次镜镜座固定设置于次镜镜座固定件的顶面；三镜镜座设置于主镜底座与延伸部的连接处，并位于次镜镜座的下方；柔性支撑柱脚设有多个，多个柔性支撑柱脚均匀分布于主镜镜座的底部。本发明采用了柔性结构为主的连接方式，将镜面集成到支撑骨架上，在热变形，自重变形和抗震动性方面都相对突出，既满足了刚度要求，又满足了稳定性要求，保证了面形精度。保证了面形精度。保证了面形精度。