牛反主镜浮动支撑设计

前几天有同好发私信问我203主镜的浮动支撑的具体结构尺寸，我不想直接给出，所以写了本文，粗浅的介绍一下如何计算浮动支撑。

软件：Gui Plop（见附件）
1、点击automatic cell design开始



2、输入参数，单位是毫米。填好点击next


3、选择支撑点数，然后点击done。这些数字都是3的倍数，是基于一个几何公理：过不同直线上的三个点，有且只有一个平面。简单来说就是三点定面。



4、点击start plop，软件就会自动计算，各项误差计算结果在上方显示。基本上看前面两个就可以了，一般PV是若干纳米，大概是1/100。这个误差是支撑系统离完美支撑的误差，跟主镜的PV是两回事，但可以认为是叠加到主镜PV上



5、其实上一步的数据可以直接无脑忽视，我们真正要的数据在这，点击cell design选项卡，可以看到支撑点的分布。
3点和6点支撑只有一圈，圆圈的直径是主镜直径*比例系数，9点和18点是两圈。有了这个数据基本就OK了，圆圈上的N等分点就是支撑点



6、在graphic plots 菜单中点part dimension可以查看各零件的尺寸。



7、6点支撑是杠杆，9点支撑是三角形，18点是杠杆加三角形。



有很多同好认为浮动支撑是吃饱了撑着，直接一块板就可以了，还有一个骇人听闻的说法是浮动支撑对零件加工装配要求很高，差0.1毫米都会产生灾难级别的影响，所以不如一块平板。对此我从“浮动支撑”一词本身解释一下：
一、支撑，理论上点数越多越好，一块平板做支撑，点数应该是很多的，但有一个致命的缺陷，分布不均匀。浮动支撑的点数虽然少，但均匀，保证每个点支撑的主镜重量基本一致。二、浮动，通过跷跷板结构，每个支撑点保证与主镜背面接触。这一点很重要，有同好将支撑的杠杆固定死，这是错误的做法。另外有同好试图用弹性材料保证支撑点的接触，也是错误的，因为会产生应力，破坏面型精度。

望能抛砖引玉，欢迎指点。

浮动支撑分析软件.rar (627.46 KB, 下载次数: 284)

2018-4-13 23:54 上传

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非常感谢

多谢，学习了！

原本別人的詢問是 203 主鏡的支撐。
我這樣回答: 主鏡支撐不同設計的目的是為何?
材料力學之中，最基本的一張圖，應力應變圖闡明了材料
在受到 "應力" 時本體會產的 "形變"，也就是 "應變" 。

以下面作為一個例子:
例如主鏡平放，主鏡本身的重力往下，假設主鏡背面有個一平方公分圓形支撐點
那麼你可以想像，這個支撐點的反射面，必定產生一些型變(應變)。甚至型變超過 1/4波長。
(550nm 的 1/4 = 137nm )，只要超過這個型變，你的鏡子磨到 1/20波長，也是枉然。

好，有機會各位去看看一些市場上牛頓鏡的主鏡支撐機構。到底有多少面積可以與鏡子底部接觸?
一般八寸 203 mm 的主鏡，厚度25mm，重量大約是 1.8公斤左右。
如果有搞機構設計的朋友，把這些東西丟進有限元素分析裡面去模擬模擬...
大概就知道一二了。

其實，不必看到浮動設計就覺得很炫。搞清楚裡面的原理，你想要設計出什麼，才是比較適當的。
其他東西，不想講太多也不想賣弄學院派的東西。

想多看看，找本基本的材料力學的書籍，翻個一兩次就知道別人設計望遠鏡考慮了些什麼。

谈谈理解：
浮动支撑目的是解决光轴调整的问题，在调整的可能性、方便性和减小应力三方面作出的妥协。
光轴要调整，最少就是3个点。支撑点如果太大，会导致实际受力面积减小，增大受力点的应力。
应力是不可避免的，减少应力就必须增加支撑点，并且点越多应力越小。
但点多带来的是不同点间的受力不均匀的问题，除非使用计算机控制和传感器，否则不可能做到精确的均衡。
这才有了6个支撑轴，每个轴上弄个三角形3个支撑点，18个点的玩意。
此外还需要考虑视宁和大气干扰的影响，应力变形对成像的影响，很多情况下以直观的感觉是可以忽略的，就爱好者而言，203毫米的主镜，3个点足矣。

reed 发表于 2018-4-14 20:02
原本別人的詢問是 203 主鏡的支撐。
我這樣回答: 主鏡支撐不同設計的目的是為何?
材料力學之中，最基本的一 ...

仁兄似乎对浮动支撑颇不以为然，其实它只是一个简单实用的基本结构而已，并不是华而不实的炫玩意，PLOP软件就是通过有限元分析的方法计算支撑的。

图片及文字解说很完备，辛苦了！反复看了图，边缘线条很平直，想知道电脑版如何能弄出这么横平竖直的图，有截屏功能么，分享下行么？另，可否附个常见主镜的计算结果，比方说小黑口径150厚度20，三点支撑对PV值的影响因子在多少分之一波长级别，多好，方便直观理解又破除心头迷雾✊

弼马温1984 发表于 2018-4-14 23:04
仁兄似乎对浮动支撑颇不以为然，其实它只是一个简单实用的基本结构而已，并不是华而不实的炫玩意，PLOP软 ...

不，閣下誤會我的意思了。
我的意思是說，在  203mm 這樣口徑下搞浮動支撐，是大砲打小鳥，多此一舉，而且沒增加太多效果，只增加工來搞死自己。
12吋以上口徑的主鏡，因為主鏡面積、重量變大了，原本應用在203mm 的主鏡機構設計已經造成型變過大，而浮動支撐變得有其價值。

所以我第一句話就是說 203mm ...

弼马温1984 发表于 2018-4-14 23:04
仁兄似乎对浮动支撑颇不以为然，其实它只是一个简单实用的基本结构而已，并不是华而不实的炫玩意，PLOP软 ...

tbb1 所回覆的內容其實很實在。光學設計是多方妥協的結果。

的確, 最近來浮動支撐好像引起了點迷思, 有點華而不實之名幸得老弼發此一帖, 撥亂反正, 以理為導, 予眾同鑒

大圣画个圆圈标注下支撑点半径位置呗

这个理论贴不错