本發明涉及一種精密機械裝置，具體涉及一種基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構及注油方法，適用于望遠鏡主鏡與軸向解耦的徑向支撐機構的需求。

背景技術：

望遠鏡的主鏡是望遠鏡系統最大的光學元件，主鏡的支撐效果對望遠鏡的成像質量有很大的影響。而主鏡的支撐一般由軸向支撐和徑向(或側向)支撐組成，好的支撐系統要求，軸向和徑向支撐完全解耦，互不干涉。芯軸機構是一種常用的主鏡徑向支撐機構，常見的芯軸機構由芯軸外圈、芯軸內圈和芯軸支柱等組成。芯軸機構主要有兩種：一種內圈和外圈采用硬性接觸，此時外圈外形一般設計為鼓型，外圈和主鏡中孔之間是線接觸；另一種外圈和主鏡中孔之間采用柱面接觸，利用結構膠粘接在一起，而內圈和外圈采用彈性膜片連接，彈性膜片軸向剛度小而徑向剛度大。但這兩種方式都不能做到和軸向支撐完全解耦，第一種方式的鼓型外圈和主鏡中孔之間存在摩擦力；第二種方式使用的彈性膜片剛度不是無限小。因此需要設計一種和軸向支撐完全解耦的徑向支撐。

技術實現要素：

本發明為了解決現有的望遠鏡主鏡芯軸無法做到和軸向支撐完全解耦的問題，提供一種基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構及注油方法。

基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構，包括芯軸外圈、芯軸內圈和芯軸立柱，還包括芯軸壓塊、上薄膜內壓盤、上薄膜外壓盤、下薄膜外壓盤、滾動薄膜和下薄膜內壓盤；所述芯軸外圈和主鏡中孔接觸并通過膠粘結固定，所述芯軸內圈通過芯軸壓塊固定在芯軸立柱上，芯軸立柱安裝在鏡室上；所述芯軸內圈和芯軸外圈通過上下兩片滾動薄膜連接，通過上薄膜內壓盤和上薄膜外壓盤固定在芯軸外圈上，通過下薄膜內壓盤和下薄膜外壓盤固定在芯軸內圈上；所述芯軸內圈、芯軸外圈和滾動薄膜構成密閉腔；液壓油通過芯軸外圈上的兩個注油口注入所述密閉腔中，注滿后通過內六角塞柱密封。

基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構的注油方法，該方法由以下步驟實現：

首先將芯軸機構水平放置，將內六角柱塞卸掉，然后通過芯軸外圈上的注 油輸入口注油，液壓油通過注油輸入口向上流動，最后從注油輸出口流出；

當注滿后，采用六角柱塞將注油輸出口密封，再將芯軸機構旋轉180度將注油輸入口朝上放置，靜置一段時間后，用內六角柱塞將注油輸入口密封，完成注油。

本發明的有益效果：本發明利用靜壓原理設計的密閉油腔來作為主鏡的徑向支撐，可以做到徑向剛度無限大而軸向剛度無限小，滿足徑向支撐和軸向支撐完全解耦的需求。可以保證主鏡在兩種狀態下軸向支撐和芯軸機構可以完全解耦，互不干涉，主鏡始終保持理想的支撐效果。

附圖說明

圖1為本發明所述的基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構的結構示意圖；

圖2為圖1中A的局部放大圖；

圖3為本發明所述的基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構中密閉腔的注油原理示意圖；

圖4為本發明所述的基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構的徑向受力原理圖。

圖中：1、芯軸壓塊，2、上薄膜內壓盤，3、密閉腔，4、上薄膜外壓盤，5、芯軸外圈，6、內六角柱塞，7、主鏡，8、軸向支撐，9、芯軸內圈，10、下薄膜外壓盤，11、滾動薄膜，12、下薄膜內壓盤，13、芯軸立柱，14、鏡室。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1至圖4說明本實施方式，基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構，包括芯軸壓塊1、上薄膜內壓盤2、上薄膜外壓盤4、芯軸外圈5、內六角柱塞6、芯軸內圈9、下薄膜外壓盤10、滾動薄膜11、下薄膜內壓盤12和芯軸立柱13。芯軸組件主要由芯軸內圈9、芯軸外圈5和芯軸立柱13組成。其中芯軸外圈5和主鏡1中孔接觸，兩者之間通過膠粘結在一起。芯軸立柱13通過螺釘安裝在鏡室14上，芯軸內圈9則通過芯軸壓塊1固定在芯軸立柱13上。芯軸內圈9和芯軸外圈5則通過上下兩片滾動薄膜11連接在一起，滾動薄膜11通過上薄膜內壓盤2、上薄膜外壓盤4、下薄膜內壓盤10和下薄膜外壓盤12分別固定在芯軸外圈5和芯軸內圈9上。芯軸內圈9、芯軸外圈5和滾動薄膜11一起構成一個密閉腔3，密閉腔3中充滿了低溫液壓油，液壓油是 通過芯軸外圈9上的兩個注油口注入，注滿后通過內六角柱塞6密封。

本實施方式中，當主鏡指向豎直時，由于本發明的芯軸機構使用的密閉腔充滿液壓油，而液體沒有切向剛度，而滾動薄膜的切向剛度也很小，因此主鏡的重量完全由軸向支撐負擔。當主鏡指向水平時，主鏡的重力會引起密閉腔的體積改變，而液體不可壓縮，即此時芯軸機構的油腔剛度無限大，因此主鏡重量完全由芯軸機構承擔。

具體實施方式二、結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式一所述的基于靜壓原理的望遠鏡主鏡芯軸機構的注油方法，該方法通過以下過程實現：

首先將芯軸機構水平放置，將內六角柱塞6卸掉，然后通過圖3中給出的注油輸入口注油，低溫液壓油通過最低處逐步向上流動，最后從注油輸出口流出。當注滿后，首先將注油輸出口的六角柱塞6旋進芯軸外圈5，將注油輸出口密封。

然后將芯軸機構旋轉將原來的注油輸入口朝上放置，靜置一段時間后(一般為七天左右)，在用內六角柱塞6將注油輸入口也密封，完成芯軸機構的注油。

本實施方式所述的低溫液壓油的溫度范圍在-30℃至-50℃之間。

結合圖4說明本實施方式，圖4中給出了芯軸機構作為徑向支撐時的密閉油腔受力原理圖。從圖中可以看到，當主鏡7指向水平時主鏡的重量完全由芯軸機構承擔。假設密閉腔3受主鏡重力作用向下有位移ΔZ，則密閉腔3截面的圓弧部分A和B，分別變形為橢圓弧A'和B'。圓弧A和橢圓弧A'的長度一致，圓弧B和橢圓弧B'的長度一致。由于同樣材料構成的幾何圖形，圓形的面積最大，圓弧A和B的面積一定大于橢圓弧A'和B'。即密閉腔3在受到主鏡重力作用時體積會縮小，密閉腔3中充滿了低溫液壓油，液體的體積模量很大，液體的體積幾乎不可壓縮，密閉腔3產生的體積壓縮很小，主鏡7的重力方向位移ΔZ就很小，因此芯軸機構的徑向支撐剛度非常大，主鏡重量完全由芯軸機構支撐。而液體內部切向摩擦力很小，滾動薄膜11切向剛度也很低，當主鏡指向豎直時，主鏡重量完全由軸向支撐8。因此使用該芯軸機構可以保證主鏡在不同的俯仰狀態時，徑向支撐和軸向支撐完全解耦，互不干涉。

本實施方式中設計的芯軸機構采用靜壓原理對主鏡進行徑向支撐，可以保 證徑向剛度大而軸向剛度幾乎為零，從而很好地和軸向支撐解耦，保證望遠鏡主鏡不同俯仰狀態下良好的支撐效果。