[发明专利]一种次镜支撑结构及其设计方法

权利要求书

1.一种次镜支撑结构，其特征在于，包括连接于大口径同轴光学系统的承力筒的次镜支撑架和分别设置于所述次镜支撑架与所述承力筒连接处的预紧力施加结构，所述次镜支撑架由两个设置在竖直方向的辐板和两个设置在水平方向的辐板组成，四个所述辐板的一端分别连接于对应的所述预紧力施加结构，另一端组合形成用于安装次镜的安装接口，所述安装接口采用背部支撑的方式支撑所述次镜，且所述安装接口的直径小于所述次镜的口径，四个所述辐板的厚度方向垂直于所述大口径同轴光学系统的光轴方向，四个所述辐板的板面延伸方向平行于所述大口径同轴光学系统的光轴方向，所述预紧力施加结构用于对所述次镜支撑架与所述承力筒的四端连接处施加预紧力，以增强所述次镜支撑结构的抗重力变形能力。

2.根据权利要求1所述的次镜支撑结构，其特征在于，各所述辐板为三角形板状结构且设置有多个镂空槽，所述辐板的连接于所述预紧力施加结构的一端设置有应力释放槽。

3.根据权利要求2所述的次镜支撑结构，其特征在于，所述镂空槽为三角形穿槽、圆形穿槽、四边形穿槽中的一种或多种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的次镜支撑结构，其特征在于，所述预紧力施加结构的预紧施加位置根据所述次镜和所述次镜支撑架装配成一体后整体的重心进行设计，各所述辐板的预紧力施加位置与所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重心共线，以减小对所述次镜支撑架的附加力矩作用。

5.根据权利要求4所述的次镜支撑结构，其特征在于，设所述预紧力施加结构在竖直方向上的两个所述辐板上施加的预紧力分别为F1和F3，其中预紧力F1和F3根据所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重量以及所述辐板的刚度进行确定，设所述预紧力施加结构在水平方向上的两个所述辐板上施加的预紧力为F2和F4，其中预紧力F2与F4相等，且均为所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重力的1/4。

6.根据权利要求5所述的次镜支撑结构，其特征在于，所述预紧力施加结构为螺栓预紧施加结构或弹簧预紧施加结构。

7.根据权利要求5所述的次镜支撑结构，其特征在于，所述大口径同轴光学系统的口径为3m，所述辐板的厚度为5mm，所述次镜支撑架对所述大口径同轴光学系统的遮拦影响为0.4％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的次镜支撑结构的设计方法，其特征在于，所述次镜支撑结构包括次镜支撑架和连接于所述次镜支撑架的预紧力施加结构，所述次镜支撑结构的设计方法包括步骤：

S1、将四个辐板以其厚度方向垂直于所述大口径同轴光学系统的光轴方向而其板面延伸方向平行于所述大口径同轴光学系统的光轴方向的方式进行组装，形成所述次镜支撑架；

S2、将四个所述辐板中心处形成的安装接口设计采用背部支撑方案支撑次镜；

S3、将所述安装接口的直径设计为小于所述次镜的口径；以及

S4、根据所述次镜和所述次镜支撑架装配成一体后整体的重心设计所述预紧力施加结构的预紧施加位置，其中各所述辐板的预紧力施加位置与所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重心共线。

9.根据权利要求8所述的次镜支撑结构的设计方法，其特征在于，所述步骤S4包括步骤：

在竖直方向上的两个所述辐板上施加预紧力F1和F3，在水平方向上的两个所述辐板上施加预紧力F2和F4；

根据所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重量以及所述辐板的刚度确定预紧力F1和F3；以及

根据所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重力确定预紧力F2与F4，其中预紧力F2与F4相等，且均为所述次镜和所述次镜支撑架的装配整体的重力的1/4。

10.根据权利要求8所述的次镜支撑结构的设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括步骤：

对所述次镜支撑架进行轻量化设计：将各所述辐板设置为三角形板状结构，并在所述三角形板状结构上设置多个镂空槽；和

在各所述辐板的连接于所述预紧力施加结构的一端设置应力释放槽。