一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)涉及光學精密檢測振動隔離【技術(shù)領(lǐng)域】，技術(shù)方案是：光學檢測架通過支撐臂和支撐立柱固定到隔振器上，或者光學檢測架通過支撐臂和吊桿固定到隔振器上，真空容器筒壁豎向中部位置設(shè)有凸形腔體，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與支撐立柱連接，支撐立柱垂直貫穿凸形腔體殼下部壁后固定到隔振器上；或者，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與吊桿連接，吊桿垂直貫穿凸形腔體殼上部壁后固定到隔振器上。本發(fā)明可以使光學平臺及其荷載的重心接近隔振裝置的彈性平面，避免整個隔振系統(tǒng)出現(xiàn)搖擺和不穩(wěn)定現(xiàn)象。
【專利說明】一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光學精密檢測振動隔離【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，特別適合內(nèi)徑6米以上的大型真空容器內(nèi)光軸垂直與水平指向狀態(tài)下的光學精密檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]光學檢測的準確度常受限于檢測裝置的質(zhì)量和檢測環(huán)境的穩(wěn)定性。光傳播路徑內(nèi)的大氣擾動和傳遞到檢測裝置的振動是兩個常見的由檢測環(huán)境引入的誤差源。在真空環(huán)境中進行精密光學檢測是解決大氣擾動的最佳辦法，對檢測裝置與被檢測件的隔振成為精密光學檢測的關(guān)鍵技術(shù)。當前，世界科技發(fā)達國家為研發(fā)大口徑、高分辨力空間光學載荷，都研制或升級改造了大型空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備和與之配套使用的大口徑光學檢測裝置作為基礎(chǔ)保障條件。其中，光軸垂直指向狀態(tài)下檢測大口徑光學元件或光學系統(tǒng)能消除重力的影響，更接近真實空間環(huán)境中的微重力狀態(tài)，獲得與在軌性能一致的檢測結(jié)果。
[0003]對于臥式真空容器內(nèi)的光學檢測架，常采用光學檢測架的支撐立柱貫穿真空容器底部筒壁后固定到隔振平臺的隔振方式，參見公開文獻LowryHS, etal..DevelopmentofHWILTestingCapabiIitiesforSatelIiteTargetEmulationat AEDC[C].2006AdvancedMaui0pticalandSpaceSurveiIIanceTechnologies Conference, 2006:p.E12。但當載荷在水平方向振動時，若其質(zhì)量 中心高于隔振系統(tǒng)的剛度中心，就會產(chǎn)生搖擺現(xiàn)象。如果質(zhì)量中心高于剛度中心很多，整個隔振系統(tǒng)則會出現(xiàn)不穩(wěn)定。
[0004]針對立式中型真空容器內(nèi)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測，1991年美國CBI公司采用了搖籃式整體隔振方式，參見公開文獻DohognePW, CarpenterffA.0pticaltestingcryogenicthermalvacuumfacility[C].16thSpaceSimulation Conference.1990:113-132,即將其真空低溫容器整體置于隔振平臺上。因該容器(Φ3.5πιΧ7πι)的質(zhì)量不很大，這種隔振方式是合理的。但對質(zhì)量達數(shù)百噸的大型容器，搖籃式整體隔振方式不僅難以實現(xiàn)，且容器及其附屬設(shè)備(如真空泵等)的振動也會影響光學系統(tǒng)安裝面的穩(wěn)定性。
[0005]大光學檢測設(shè)施(LOTF)【參見公開文獻SergeevPA, etal..Vibration-1solatedopticalbenchoftheLargeOpticalTestFacility(LOTF)Verticalfortestingspacetelescopes [C].Proc.SPIE2478, 1995:336-347】是俄羅斯圣彼得堡光學研究所于1995年建造的、用于模擬空間環(huán)境條件的大口徑空間光學載荷光軸垂直指向狀態(tài)下的檢測與試驗。LOFT的光學檢測架位于真空容器外，為立式鋼筋混凝土圓筒殼狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑13m、厚0.3m、高43m、質(zhì)量達4240t，通過32個隔振器懸掛到建筑結(jié)構(gòu)頂板。光學檢測架通過上端承載結(jié)構(gòu)剛性懸掛真空容器內(nèi)的光學檢測裝置，通過下端承載結(jié)構(gòu)剛性支撐真空容器內(nèi)的被檢測件。該單擺式隔振機構(gòu)過于龐大，基礎(chǔ)設(shè)施建造成本高。
[0006]為對開普勒太空望遠鏡進行光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測，2008年美國波爾航空航天技術(shù)公司在其TV511空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備中設(shè)計制造了垂直準直裝置(VCA)，參見公開文獻 MartellaMA, etal..0pticaltestingoftheKepler PhotometerinathermalvacuumenvironmentatBalIAerospace [C].Proc.SPIE7436, 2009:74360S-74360S-9。VCA 的隔振方式是將光學檢測架整體懸掛在設(shè)有三組真空兼容隔振器的真空容器壁頂部的圓環(huán)上。因開普勒太空望遠鏡及光學檢測架的外形尺寸較小、重量較輕，這種單擺式整體懸掛隔振方式是合理的。但如果檢測裝置與被檢測件相距較遠、質(zhì)量中心偏離隔振系統(tǒng)的剛度中心很多，整個隔振系統(tǒng)也會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0007]上述大型真空設(shè)備的光學檢測架的隔振方式都存在不足之處。其中支撐立柱或吊桿均在底部或頂部位置貫穿真空容器壁，未見在豎向中部位置貫穿真空容器壁的搖籃式光學檢測架隔振機構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有真空設(shè)備的光學檢測架隔振方式的不足，本發(fā)明提供了一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)。
[0009]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0010]一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征是:光學檢測架通過支撐臂和支撐立柱固定到隔振器上，或者光學檢測架通過支撐臂和吊桿固定到隔振器上，真空容器筒壁豎向中部位置設(shè)有凸形腔體，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與支撐立柱連接，支撐立柱垂直貫穿凸形腔體殼下部壁后固定到隔振器上；或者，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與吊桿連接，吊桿垂直貫穿凸形腔體殼上部壁后固定到隔振器上。
[0011]上述凸形腔體由腔體殼與開孔的真空容器筒壁連接構(gòu)成，或者，是真空容器筒壁做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。
[0012]上述支撐立柱或吊桿垂直貫穿凸形腔體殼壁處設(shè)有真空密封法蘭，真空密封法蘭的真空密封件為撓性或柔性器件。
[0013]上述支撐立柱或吊桿直接固定到隔振器上；或先固定到隔振器平臺后，隔振器平臺再固定到隔振器上。
[0014]在光學檢測架的底部或頂部設(shè)有阻尼裝置。真空容器內(nèi)設(shè)有光學檢測架的卸載支承臺。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]I)本發(fā)明的隔振機構(gòu)采用的搖籃式懸浮隔振方式可以使隔振機構(gòu)及其載荷的質(zhì)量中心接近隔振器的剛度中心，避免出現(xiàn)搖擺和不穩(wěn)定現(xiàn)象；
[0017]2)本發(fā)明的隔振機構(gòu)采用的整體式隔振方式可以使檢測裝置與被檢測件固定在處于同一個光學檢測架的安裝平臺上，保證二者振動時不會出現(xiàn)相位差；
[0018]3)本發(fā)明的隔振機構(gòu)的支撐立柱或吊桿在貫穿真空容器壁處的真空密封件為撓性或柔性器件，避免了因容器的振動、抽真空后容器的形變對光學系統(tǒng)安裝面所帶來的不利影響；
[0019]4)本發(fā)明的隔振器置于真空容器外，避免了在低溫真空環(huán)境中使用真空兼容隔振器，增強了隔振系統(tǒng)的可靠性與易維修維護性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖2為本發(fā)明實施例1的應(yīng)用示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實施例2的應(yīng)用示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實施例3的應(yīng)用示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明實施例4的應(yīng)用示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明實施例5的應(yīng)用示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明實施例6的應(yīng)用示意圖。
[0027]圖8為本發(fā)明實施例7的應(yīng)用示意圖。
[0028]圖9為本發(fā)明實施例8的應(yīng)用示意圖。
[0029]圖10為本發(fā)明實施例9的應(yīng)用示意圖。
[0030]圖中:1.真空容器，2.檢測裝置，3.光學檢測架，4.真空容器筒壁，5.支撐臂，
6.真空密封件，7.凸形腔體，8.真空密封法蘭，9.支撐立柱，10.隔振器平臺，11.被檢測件，12.隔振器，13.卸載支承臺，14.阻尼裝置，15.隔振器基礎(chǔ)，16.容器支座，17.地基，
18.隔振器支架，19.吊桿。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0032]實施例1
[0033]對立式真空設(shè)備，采用圖2所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0034]結(jié)合圖1和圖2所示，檢測裝置2和被檢測件11分別放置在真空容器I內(nèi)光學檢測架3的上部和下部的安裝平臺上。光學檢測架3的支撐臂5伸到真空容器筒壁4豎向中部位置的凸形腔體7內(nèi)，并與支撐立柱9連接。支撐立柱9垂直貫穿凸形腔體7下部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器12，隔振器基礎(chǔ)15支承隔振器12。在光學檢測架3的底部可設(shè)有阻尼裝置14 (例如磁阻尼器)，用于抑制光學檢測架3的低頻擺動。
[0035]其中，凸形腔體7為腔體殼與開孔的真空容器筒壁4連接(例如法蘭連接或固定焊接)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。真空密封法蘭8的真空密封件6為撓性或柔性器件(例如金屬波紋膜片或不銹鋼波紋管)，撓性或柔性器件的形變補償光學檢測架3升降產(chǎn)生的位移和抽真空時容器的形變。真空容器通過容器支座16固定在地基17上。當光學檢測架3不需要懸浮或建造、維修時，可坐落在真空容器I內(nèi)的卸載支承臺13上。檢測裝置2與被檢測件11的位置可以互換。阻尼裝置14也可設(shè)在光學檢測架3的頂部。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，隔振機構(gòu)及其載荷的質(zhì)量中心落在隔振器12形成的剛度中心。
[0036]實施例2
[0037]對立式真空設(shè)備，采用圖3所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0038]實施例2與實施例1的不同之處在于:實施例2增加了隔振器平臺10。實施方式是:支撐立柱9垂直貫穿凸形腔體7下部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器平臺10。隔振器12支承隔振器平臺10，隔振器基礎(chǔ)15支承隔振器12。其余實施方式與實施例1相同。
[0039]實施例3
[0040]對立式真空設(shè)備，采用圖4所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0041]實施例3與實施例1的不同之處在于:實施例3去除了實施例1的隔振器基礎(chǔ)15，增加了隔振器支架18。實施方式是:隔振器支架18支承隔振器12。
[0042]其中，隔振器支架18為在凸形腔體7下方設(shè)立的隔振器支承結(jié)構(gòu)，該支架固定到真空容器筒壁4。其余實施方式與實施例1相同。
[0043]實施例4
[0044]對立式真空設(shè)備，采用圖5所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0045]實施例4與實施例1的不同之處在于:實施例4去除了實施例1的隔振器基礎(chǔ)15，增加了隔振器平臺10和隔振器支架18。實施方式是:支撐立柱9垂直貫穿凸形腔體7下部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器平臺10。隔振器12支承隔振器平臺10，隔振器支架18支承隔振器12。
[0046]其中，隔振器支架18為在凸形腔體7下方設(shè)立的隔振器支承結(jié)構(gòu)，該支架固定到真空容器筒壁4。其余實施方式與實施例1相同。
[0047]實施例5
[0048]對立式真空設(shè)備，采用圖6所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0049]檢測裝置2和被檢測件11分別放置在真空容器I內(nèi)光學檢測架3的上部和下部的安裝平臺上。光學檢測架3的支撐臂5伸到真空容器筒壁4豎向中部位置的凸形腔體7內(nèi)，并與吊桿19連接。吊桿19垂直貫穿凸形腔體7上部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器12。隔振器支架18支承隔振器12。在光學檢測架3的底部設(shè)有阻尼裝置14(例如磁阻尼器)，用于抑制光學檢測架3的低頻擺動。
[0050]其中，凸形腔體7為腔體殼與開孔的真空容器筒壁4連接(例如法蘭連接或固定焊接)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。真空密封法蘭8的真空密封件6為撓性或柔性器件(例如金屬波紋膜片或不銹鋼波紋管)，撓性或柔性器件的形變補償光學檢測架3升降產(chǎn)生的位移和抽真空時容器的形變。隔振器支架18為在凸形腔體7上方設(shè)立的隔振器支承結(jié)構(gòu)，該支架固定到真空容器筒壁4或固定到周圍建筑結(jié)構(gòu)。真空容器通過容器支座16固定在地基17上。當光學檢測架3不需要懸浮或建造、維修時，可坐落在真空容器I內(nèi)的卸載支承臺13上。檢測裝置2與被檢測件11的位置可以互換。阻尼裝置14也可設(shè)在光學檢測架3的頂部。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，隔振機構(gòu)及其載荷的質(zhì)量中心落在隔振器12形成的剛度中心。
[0051]實施例6
[0052]對立式真空設(shè)備，采用圖7所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0053]實施例6與實施例5的不同之處在于:實施例6增加了隔振器平臺10。實施方式是:吊桿19垂直貫穿凸形腔體7上部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器平臺10。隔振器12支承隔振器平臺10，隔振器支架18支承隔振器12。其余實施方式與實施例5相同。
[0054]實施例7
[0055]對臥式真空設(shè)備，采用圖8所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸水平指向狀態(tài)下的光學檢測。[0056]檢測裝置2與被檢測件11分別放置在真空容器I內(nèi)的光學檢測架3的安裝平臺上。光學檢測架3的支撐臂5伸到真空容器筒壁4豎向中部位置的凸形腔體7內(nèi)，并與支撐立柱9連接。支撐立柱9垂直貫穿凸形腔體7下部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器12，隔振器基礎(chǔ)15支承隔振器12。
[0057]其中，凸形腔體7為腔體殼與開孔的真空容器筒壁4連接(例如法蘭連接或固定焊接)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。真空密封法蘭8的真空密封件6為撓性或柔性器件(例如金屬波紋膜片或不銹鋼波紋管)，撓性或柔性器件的形變補償光學檢測架3升降產(chǎn)生的位移和抽真空時容器的形變。真空容器通過容器支座16固定在地基17上。當光學檢測架3不需要懸浮或建造、維修時，可坐落在真空容器I內(nèi)的卸載支承臺13上。在光學檢測架3的底部可設(shè)有阻尼裝置14 (例如磁阻尼器)，用于抑制光學檢測架3的低頻擺動。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，隔振機構(gòu)及其載荷的質(zhì)量中心落在隔振器12形成的剛度中心。
[0058]實施例8
[0059]對臥式真空設(shè)備，采用圖9所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸水平指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0060]實施例8與實施例7的不同之處在于:實施例8增加了隔振器平臺10。實施方式是:支撐立柱9垂直貫穿凸形腔體7下部的真空密封法蘭8后，固定到隔振器平臺10。隔振器12支承隔振器平臺10，隔振器基礎(chǔ)15支承隔振器12。其余實施方式與實施例7相同。
[0061]實施例9
[0062]對立式真空設(shè)備，采用圖10所示的隔振機構(gòu)在真空容器內(nèi)的光學檢測架上實現(xiàn)光軸垂直指向狀態(tài)下的光學檢測。
[0063]實施例9與實施例1的不同之處在于:實施例9中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例1相同。
[0064]實施例10
[0065]實施例10與實施例2的不同之處在于:實施例10中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例2相同。
[0066]實施例11
[0067]實施例11與實施例3的不同之處在于:實施例11中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例3相同。
[0068]實施例12
[0069]實施例12與實施例4的不同之處在于:實施例12中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例4相同。
[0070]實施例13
[0071]實施例13與實施例5的不同之處在于:實施例13中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例5相同。
[0072]實施例14
[0073]實施例14與實施例6的不同之處在于:實施例14中，凸形腔體7為由真空容器筒壁4直接做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。其余實施方式與實施例6相同。
【權(quán)利要求】
1.一種真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征是:光學檢測架通過支撐臂和支撐立柱固定到隔振器上，或者光學檢測架通過支撐臂和吊桿固定到隔振器上，真空容器筒壁豎向中部位置設(shè)有凸形腔體，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與支撐立柱連接，支撐立柱垂直貫穿凸形腔體殼下部壁后固定到隔振器上；或者，光學檢測架的支撐臂伸到所述凸形腔體內(nèi)與吊桿連接，吊桿垂直貫穿凸形腔體殼上部壁后固定到隔振器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述凸形腔體由腔體殼與開孔的真空容器筒壁連接構(gòu)成，或者，是真空容器筒壁做成的凸形環(huán)狀腔體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述支撐立柱或吊桿垂直貫穿凸形腔體殼壁處設(shè)有真空密封法蘭，真空密封法蘭的真空密封件為撓性或柔性器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述支撐立柱或吊桿直接固定到隔振器上；或先固定到隔振器平臺后，隔振器平臺再固定到隔振器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征在于，在光學檢測架的底部或頂部設(shè)有阻尼裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空容器內(nèi)光學檢測架的隔振機構(gòu)，其特征在于，真空容器內(nèi)設(shè)有光學檢測架的卸載支承臺。
【文檔編號】G01M11/02GK103940589SQ201410114728
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】劉立杰 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所