高精度大口徑望遠鏡是空間光學(xué)領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容。與反射式光學(xué)系統(tǒng)相比,以薄膜材料為鏡面的衍射成像方式,具有能夠?qū)崿F(xiàn)大口徑、輕量化等特點,并能顯著節(jié)省制造和發(fā)射成本。子鏡拼接技術(shù)是實現(xiàn)大口徑的另一種方式,近年來也得到了人們的廣泛關(guān)注,子鏡拼接技術(shù)是將小口徑子鏡按照一定的規(guī)律拼接成大口徑主鏡,該種拼接方式能有效減小發(fā)射運載火箭的體積、承載重量,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對薄膜衍射拼接光學(xué)系統(tǒng)的地面裝置,從薄膜鏡面面形分析、拼接裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計到裝置精度進行了研究,主要研究內(nèi)容分為以下幾個方面:首先,基于薄板大變形理論以及有限元分析軟件計算了薄膜子鏡在重力作用下的變形,分析了子鏡在各種工況下面形分布規(guī)律,采用施加預(yù)應(yīng)力的措施將面形精度提高到了PV≤0.15μm;其次,設(shè)計了薄膜衍射主鏡拼接機構(gòu),該機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜子鏡沿三個坐標(biāo)軸的平移和旋轉(zhuǎn)運動,針對機構(gòu)中主要設(shè)計元件進行了結(jié)構(gòu)、尺寸、剛度等計算和分析,經(jīng)分析驅(qū)動軸整體的調(diào)整精度可以達到0.3nm,軸向拉伸剛度為18.6N/μm,徑向彎曲剛度為0.0074N/μm;最后,對薄膜子鏡拼接裝置進行耦合及精度分析,通過建立子鏡與調(diào)整元件之間的幾何關(guān)系模... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Echo1充氣衛(wèi)星圖

1.2.1 充氣式薄膜反射鏡的研究現(xiàn)狀充氣薄膜關(guān)鍵問題是薄膜面形精度的控制，由于氣體具有很強的流動性，因此很難實現(xiàn)精確的拋物面或者球面面形，主要是存在 Henky-curve 偏離。目前針對充氣薄膜的研究大部分都處于研制階段，而精度要求相對較低的領(lǐng)域，已經(jīng)成功應(yīng)用充氣薄膜技術(shù)，例如充氣天線(Space Inflatable Antenna，SIA)、充氣合成孔徑雷達(Inflatable SyntheticAperture Radar，SIAR)等。最早應(yīng)用充氣薄膜技術(shù)的是 1960 年 8 月 12 日發(fā)射的 Echo[1]衛(wèi)星，該衛(wèi)星由NASA 研制，如圖 1-1 所示。其使用的是 12.7μm 厚的聚酯薄膜，衛(wèi)星反射鏡口徑達到了 30.5m，重 76kg，該衛(wèi)星主要反射 960 和 2390MHz 無線電信號。L．Garde 公司對充氣薄膜進行了較長時間的研究[2]。L．Garde 于 1996 年完成了充氣式天線實驗，如圖 1-2 所示。該實驗以 25μm 的鍍鋁薄膜作為反射鏡材料，口徑達到了 14m，最終實現(xiàn)中心 8m 范圍內(nèi) 1.5mm 的面形精度。之后該公司還制作了一系列的充氣式反射鏡，其中 IRD 充氣薄膜精度達到了 1.2mm。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文研究中心 Mingwansoh 等人采用偶個波長，在此基礎(chǔ)上，通過限制口徑可見光波段，因此此項研究為充氣礎(chǔ)[4]。射鏡的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀膜在面形控制上具有很大優(yōu)勢，但膜研究的主要有美國等國家。如圖 1五環(huán)靜電薄膜實驗，給出了非均布電薄膜的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。


本文編號：2982567