本發(fā)明涉及大口徑望遠鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了更好地進行外太空星系的探索、研究宇宙的形成以及輔助人類在地球外層空間的活動，需要望遠鏡具有更高的衍射極限分辨率、更強的集光能力、更遠的探測能力。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，望遠鏡需要更大口徑的主鏡。然而隨著望遠鏡主鏡口徑的增加，主鏡的質(zhì)量也越來越大，一方面會導(dǎo)致主鏡的安裝裝調(diào)、變形控制和運動控制等變得十分困難，另一方面由于熱慣性的增加而帶來的一系列熱問題也愈加明顯。

望遠鏡主鏡作為望遠鏡系統(tǒng)中關(guān)鍵的光學(xué)元件，對望遠鏡的成像質(zhì)量有著重要的影響，為了克服主鏡視寧度及主鏡自身溫度梯度所產(chǎn)生的熱變形對望遠鏡成像質(zhì)量的影響，對望遠鏡主鏡溫度進行合理地控制顯得十分必要。針對這種情況，對于口徑超過4m的望遠鏡主鏡，除了采用傳統(tǒng)常用的隔熱、散熱、涂鍍等被動熱控方式外，還可以對望遠鏡主鏡進行主動熱控。一般通過主動熱控的形式，可以將望遠鏡主鏡與環(huán)境的溫度差控制在-1.6℃～+0.8℃，以減少主鏡溫度過高所導(dǎo)致的主鏡視寧度的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控中冷空氣的冷卻循環(huán)動力問題以及與主鏡換熱后空氣的制冷熱交換問題，本發(fā)明提供一種大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控系統(tǒng)，以滿足望遠鏡主鏡的熱控指標(biāo)要求。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控系統(tǒng)，包括位于主鏡室內(nèi)部的熱控風(fēng)機裝置、間隔分布在輕量化主鏡的主鏡室板上的多個空氣噴嘴，多個空氣噴嘴與輕量化主鏡上的多個輕量化孔一一對應(yīng)相通，所述熱控風(fēng)機裝置包括：

軸流風(fēng)扇；

固定在軸流風(fēng)扇上的熱交換器；

四個安裝角板；

每個安裝角板兩邊均固定有一個圓柱減震橡膠；

通過固定在安裝角板短邊的四個圓柱減震橡膠與熱交換器固連的熱交換器風(fēng)道過渡管；

四個固定吊桿，每個固定吊桿均通過固定在安裝角板長邊的圓柱減震橡膠與安裝角板固連；

一一對應(yīng)固定在四個固定吊桿端部的四個吊桿過渡板，四個吊桿過渡板與主鏡室的主鏡室板相連；

與熱交換器風(fēng)道過渡管固連的柔性波紋管；

與柔性波紋管固連的鏡室風(fēng)道過渡管，所述鏡室風(fēng)道過渡管后端面固定在主鏡室的主鏡室板上，且鏡室風(fēng)道過渡管與輕量化主鏡的中心通孔相通。

進一步的，每側(cè)的兩個固定吊桿均通過加強板連接，通過加強板實現(xiàn)加強作用。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明利用軸流風(fēng)扇和熱交換器巧妙組合成熱控風(fēng)機裝置，將望遠鏡主鏡熱控的前兩個熱交換過程通過熱控風(fēng)機裝置完美的融合，在控制冷空氣溫度的同時為冷空氣的循環(huán)提供動力，使冷空氣充分換熱，最終利用熱交換器中的冷卻液直接將望遠鏡主鏡的熱量帶走，實現(xiàn)對望遠鏡主鏡的熱控。

2、為了防止軸流風(fēng)扇的振動傳遞到望遠鏡主鏡上，本發(fā)明采用隔振技術(shù)，主要是通過圓柱減震橡膠隔離安裝固定時產(chǎn)生的振動，通過柔性波紋管隔離風(fēng)道上產(chǎn)生的振動，使振動減小。

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，能夠很好的節(jié)約能源，運行成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的熱控風(fēng)機裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中的熱控風(fēng)機裝置的主視圖。

圖3為本發(fā)明的原理示意圖。

圖中：1、軸流風(fēng)扇，2、熱交換器，3、圓柱減震橡膠，4、安裝角板，5、加強板，6、固定吊桿，7、吊桿過渡板，8、柔性波紋管，9、鏡室風(fēng)道過渡管，10、熱交換器風(fēng)道過渡管，11、主鏡室，12、主鏡室板，13、輕量化主鏡，14、上氣壓室，15、下增壓室，16、空氣噴嘴，17、熱空氣，18、冷空氣，19、柔性密封，20、熱控風(fēng)機裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1至3所示，本發(fā)明的一種大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控系統(tǒng)，主要包括熱控風(fēng)機裝置20以及多個空氣噴嘴16。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明中的熱控風(fēng)機裝置20主要包括：軸流風(fēng)扇1、熱交換器2、八個圓柱減震橡膠3、四個安裝角板4、兩個加強板5、四個固定吊桿6、四個吊桿過渡板7、柔性波紋管8、鏡室風(fēng)道過渡管9、熱交換器風(fēng)道過渡管10。

軸流風(fēng)扇1通過螺釘固定在熱交換器2前端。熱交換器風(fēng)道過渡管10前端的方形法蘭盤通過四個圓柱減震橡膠3和四個螺母與熱交換器2后端夾持連接，圓柱減震橡膠3用于隔離熱交換器2與熱交換器風(fēng)道過渡管10之間的振動。安裝角板4是一種L形安裝板，連接熱交換器風(fēng)道過渡管10與熱交換器2的四個圓柱減震橡膠3后端均通過螺母一一對應(yīng)固定在四個安裝角板4短邊上。另外四個圓柱減震橡膠3一端均通過螺母一一對應(yīng)固定在四個安裝角板4長邊上，這四個圓柱減震橡膠3另一端分別通過螺母連接有四個固定吊桿6。熱交換器2與固定吊桿6之間通過圓柱減震橡膠3和安裝角板4進行隔振連接。

每側(cè)的兩個固定吊桿6均通過加強板5連接進行加強。四個吊桿過渡板7一一對應(yīng)固定在四個固定吊桿6端部，這四個吊桿過渡板7直接與主鏡室11的主鏡室板12相連。柔性波紋管8前端與熱交換器風(fēng)道過渡管10后端固定相連，柔性波紋管8后端與鏡室風(fēng)道過渡管9前端固定相連，柔性波紋管8用于隔離風(fēng)道上產(chǎn)生的振動。鏡室風(fēng)道過渡管9后端固定在主鏡室11的主鏡室板12上，并且鏡室風(fēng)道過渡管9與輕量化主鏡13的中心通孔相通。

如圖3所示，本發(fā)明中的熱控風(fēng)機裝置20安裝在主鏡室11內(nèi)部，多個空氣噴嘴16間隔分布在輕量化主鏡13的主鏡室板12上，多個空氣噴嘴16與輕量化主鏡13上的多個輕量化孔一一對應(yīng)相通。

本發(fā)明的一種大口徑望遠鏡輕量化主鏡背部熱控系統(tǒng)，包括以下三個熱交換過程：

第一個熱交換過程：輕量化主鏡13通過對流換熱或者輻射換熱的形式將熱量傳遞給冷空氣18或者冷卻板；

第二個熱交換過程：將輕量化主鏡13傳遞過來的熱量交換到熱交換器2的冷卻液中；

第三個熱交換過程：熱交換器2中的冷卻液將熱量排到遠離望遠鏡臺址的下風(fēng)口。

如圖3所示，上述具體的熱交換過程如下：

主鏡室11內(nèi)的冷空氣18通過多個空氣噴嘴16進入輕量化主鏡13的每個輕量化孔中，冷空氣18以強迫對流換熱的形式對輕量化主鏡13鏡面的下表面、周圍的肋板和背板的表面進行冷卻，對流換熱后的熱空氣17通過輕量化主鏡13上的多個輕量化孔流出進入上氣壓室14。

在本發(fā)明中的熱控風(fēng)機裝置20的作用下，軸流風(fēng)扇1將上氣壓室14中經(jīng)過對流換熱后的熱空氣17吸入熱控風(fēng)機裝置20的的管道(依次吸入鏡室風(fēng)道過渡管9、柔性波紋管8、熱交換器風(fēng)道過渡管10后到達熱交換器2中)，對其進行增壓的同時經(jīng)熱交換器2對其冷卻。

經(jīng)過重新溫度調(diào)節(jié)且增壓的空氣進入下增壓室15，下增壓室15中的冷空氣18的增壓是通過軸流風(fēng)扇1實現(xiàn)的。

在下增壓室15與上氣壓室14的壓強差作用下，冷空氣18重新進入空氣噴嘴16并重復(fù)上述過程。

本實施方式中，軸流風(fēng)扇1采用德國ebmpapst公司的風(fēng)機4114NH5。

本實施方式中，熱交換器2采用美國Lytron公司的熱交換器6105。

本實施方式中，安裝角板4采用NR橡膠材料或SBR橡膠材料制成。

本實施方式中，加強板5采用鋁合金制成，如2A12。

本實施方式中，固定吊桿6采用鋁合金制成，如2A12。

本實施方式中，吊桿過渡板7采用鋁合金制成，如2A12。

本實施方式中，柔性波紋管8采用鋁箔管。

本實施方式中，鏡室風(fēng)道過渡管9采用鋁合金制成，如2A12。

本實施方式中，熱交換器風(fēng)道過渡管10采用鋁箔管。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。