大口径快速密闭窗口的设计及测试.pdf

第 2 3卷第 9 期 2 0 1 5 年 9月 光学 精密工程 Op t i c s a n d P r e c i s i o n E n g i n e e r i n g V01 2 3 NO 9 Se pt 2 01 5 文章编号1 0 0 4 9 2 4 X(2 0 1 5)0 9 2 5 7 8 0 7 大 口径快 速密 闭窗 口的设计及测试 刘旭堂 ，高云国 ，曹佃生 (1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 1 3 0 0 3 3；2 中国科学院大学，北京 1 0 0 0 3 9)摘要：针对 大 V I 径 宽波段高能激光发射系统使用环境复杂、激 光发 射间歇 时问长，晶体窗 口无法满足使 用要求等情况，为 发射 系统设计 了一套快 门式机械窗 口。该 机械窗 口采用聚氯 乙烯(P VC)薄板作为 防尘罩，利用 弹簧 和密封环组成 半 固 定式滑槽，采用步进 电机驱动。利用圆形薄板的大挠度变形原理，建立 了防尘罩挠 曲变形量与正压风载问的非线性微 分 方程；以中心挠度 为摄动参数用摄动法求解微分方程，获得 防尘 罩挠 曲变形 量与风压 载荷问的关 系，并进一 步求 出电机 的负载扭 矩。由于电机 的输 出扭矩是一定 的，为了使防尘罩抗风载能力达到最大，利用 电机负载与防尘罩挠 曲变形 量间 的解 析关 系式进一 步优 化了防尘罩 的弯曲刚度。实 际测试结 果显示，防尘罩挠 曲变形量 的求解误 差不超过 1 5 ；当防 尘罩弯曲厚度为 0 8 r n m 时，防尘罩可以抵御 1 2 m s 风载作用，电机负载扭矩 为 0 3 4 N m；开启与关 闭 的最短 时间小于 3 S，窗 口运行可靠，符合设备 使用要求。关 键 词：光 电探测设备；激光发射 窗 口；快 门式机械 窗口；圆形 薄板；正压风栽 中图分类号：V5 5 6；T N2 4 3 文献标识码：A d o i：1 0 3 7 8 8 O P E 2 0 1 5 2 3 0 9 2 5 7 8 De s i g n a n d t e s t f o r l a r g e di a me t e r f a s t s e a l wi n d o w LI U Xu t a n g ，GAO Y u n g uo ，CAO Di a n s he n g (1。C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f Op t i c s，Fi n e Me c h a n i c s a n d Ph y s i c s。C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s，C h a n g c h u n 1 3 0 0 3 3，C h i n a；2 U n i v e r s i t y o f C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s，B e i j i n g 1 3 0 0 3 9，C h i n a)*C0 r j 5 p 0 g a u t h o r，E-ma i l：g a o y u n h u o 1 6 3 t o m Ab s t r a c t：As h i g h po we r l a s e r l a u nc h s y s t e m wi t h l a r ge c a l i b e r a nd mul t i b a nd h a s c omp l e x s e r vi c e e nv i r o n m e n t a n d a l o ng l a s e r e mi s s i on i nt e r va【，a nd i t s c r y s t a l wi n do w c a n n o t m e e t u s e r e qu i r e m e nt s t hi s p a p e r d e s i g ns a n a ut o m a t i c s hut t e r t y pe me c ha n i c a l wi nd o w f o r t he 1 a s e r e m i s s i on s y s t e mThe m e c ha ni c a l wi nd o w c o ns i s t s of a Po l yv i n yI Chl o r i de(PVC)s h e e t dus t c o v e r a nd a s e mi p e r ma ne nt c hu t e e s t a b l i s he d by a s pr i n g a nd a p r e s s ur e r i ng，d r i v e n by a s t e ppi ng mot o r Ba s e d o n t he l a r g e r ou nd p l a t e de f l e c t i on p r i nc i pl e，i t e s t a b l i s h e s t h e no nl i n e a r di f f e r e nt i a l e q ua t i o ns f or t he d e f o r m a t i o n of d us t c o ve r a n d p os i t i v e wi nd 1 o a d The c e n t e r d e f l e c t i o n p e r t u r b a t i on i S t a ke n a s t he pe r t u r ba t i o n p a r a me t e r t o s o l v e t he d i f f e r e nt i a l e q ua t i o n t o o bt a i n t h e r e l a t i on s hi p b e t we e n t he du s t d e f l e e t i o n d e f or ma t i on an d wi nd l o a d a n d t o f ur t he r de t e r mi ne t h e mo t o r l o a d t o r qu e Due t o t he c e r t a i n mot or l o a d t or q ue，t he d us t c o v e r be nd i ng s t i f f ne s s i s o pt i m i z e d by us i n g t he r e l a t i o n be t we e n mo t or o ut p ut t or q ue a n d d e f o r ma t i on t o m a x i mi z e c a pa c i t y a ga i ns t t he wi n d l o a dEx pe r i m e nt a l t e s t s h ows t ha t t he 收 稿 日期：2 0 1 4 1 1 1 2；修 订 日期：2 0 1 5 0 1 1 7 基金项 目：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所三期创新工程资助项 目(No 0 5 7 X 2 2 C 0 5 0)第 9 期 刘 旭堂，等：大 口径快 速密 闭窗 口的设 计 及测试 s o l v i ng e r r o r f or t h e d e f l e c t i o n of d us t c ov e r do e s no t e x c e e d 1 5 W he n t he t hi c kn e s s o f t he d us t c o v e r i s 0 8 mm，i t c a n r e s i s t 1 0 m s wi n d I o a d a n d t h e mo t o r I o a d t o r q u e i s 0 3 4 NmTh e i n t e r v a l s o f t h e wi nd o w a r e s t a bl y f r o m 2 t o 3 S no m a t t e r i t i s o pe ne d or c l os e dThi s p r op os e d wi nd o w wor ks r e l i a bl y，s a t i s f y i ng wor ki ng r e q ui r e m e nt s Ke y wo r d s：o pt o e l e c t r o d e t e c t i on e qu i pme n t；l a s e r l a un c h wi n do w；s hut t e r t y pe me c h a n i c a l wi n do w；r ou nd p l a t e：po s i t i v e wi nd l o a d 引 言 窗 口是 保证 光学 系统 能够 正 常工作 的关 键部 件n ，其 主要 作 用 是保 护 内部 光 学 元件 免受 外 界 环境的影响，增强系统的环境适应性，提高设备的 使用寿命和可 靠性l 2 。因此，密封性好、可靠 性 高、适 应 能力强、对 光束 质量 影 响小 的激光 发射 窗 口对提高激光发射系统的性能至关重要。激光发 射窗口按工作原理可分为晶体窗 口和气动窗 口。目前能够满足宽波段高能激光束发射要求的窗口 材料稀 少，而且 制 备 困难，晶体 尺 寸也 受 到 限 制 ；而 且 随 着 现 代 光 电探 测 设 备 口径 不 断 增 大 ，晶体窗口越来越难 以满足使用要求。气动 窗 口设计复杂，单一使用时氮气和能源消耗量大，长 时 间工作 时使 用价 格 昂贵。本文 针对 大 口径宽 波段高能激光发射系统工作时间短、间歇时间长 等 情况，依 据薄 板 大 挠度 变 形 原 理 设 计 了 一套 机 械窗 口。该窗 口可在设备使用 的大部分时间里用 于窗 口密封，仅在激光发射的短暂时刻需启动气 动窗 口，由此不仅减少了能源和气体的消耗，而且 提高了窗 口抵御 风沙等外界环境侵袭的能力，改 善 了设 备 的环境 适 应性。板壳变形量不超过 自身厚度 1 5可视为小挠 度变形，可采用传统力学中板壳变形 的线性微分 方程求解 。当板壳变形量大于 自身厚度 的 1 5 小于 自身厚度的 1 O倍 时属于大挠度变形。传统 板壳变形计算公式的计算误差较大，而且误差随 变形 量 的增大 会迅 速增 大，因此，需要 重新 建立 含 有薄膜力作用的非线性微分方程 。摄动法是求 解非 线性 微分 方 程 的 常用 方 法，其 将 非 线 性 边 界 问题 中各 待定 函 数展 开 为 载 荷 的幂 级数(相 应 系 数为未知函数)，通过代入原方程、比较载荷 的同 次幂系数，得到一 系列 的确定未知函数 的线性边 界 问题，再进 一步 求解 线性 方程 组，得 到挠 度 与正 压 载荷 和 挠 度 与 径 向应 力 间 的解 析 关 系 1。其 中以中心挠度作 为摄动法的摄动参数，求解更加 简便，计算结果与实验结果更 加接近。本文依据 圆形薄 板 的大挠 度变 形 原 理，建 立 了防尘 罩变 形 的非线 性 微分 方 程，并 利 用摄 动 法 解 出对 应 不 同 风压载荷下防尘罩的挠曲变形量。依据机构传动 过程 中的受力情况和电机的最大输出扭矩对机构 做了进一步优化。2 窗 口的基 本 结构 窗 口基 本结 构 和尺寸 如 图 1 所 示。图 1 机构整体装配 图 Fi g 1 Ov e r a l l s t r uc t u r e d i a gr a m o f wi n do w 该机构主要 由电机、齿轮、同步带、弹簧、滑槽 和连杆 等组成。水 平方 向电机通 过 同 步带 带动 导 向杆 沿水平方 向运动。防尘 罩 一端 固定在 防尘 罩 卷筒 上；另一端 固定在 导 向杆 上，随导 向杆 同步运 动。竖直方向连杆通过 3 组 弹簧压紧下方 的密封 环，密封 环可 以沿 竖直方 向运 动，既 允 许导 向杆从 下方 通过，又可 以压紧下方 的防尘罩。其 中弹簧 与 光学精密工程 第2 3 卷 密封圈间的连接机构如图 2 所示，连杆上固定有轴 套，密封圈上固定有球形轴套，轴套与球形轴套通 过球头导杆连接。弹簧一端固定在轴套上，另一端 固定在球形轴套 上，利 用球 头导杆导 向。图 2 连接机构 的结构示意 图 Fi g 2 Sc he ma t i c d i a gr a m o f c o nne c t i n g me c ha ni s m 电机 与 同步 带 间 配 有 2：1的齿 轮 减 速 器。车载激光发射系统使用环境复杂_】，窗 口的防 尘罩要抵御不同程度的风沙侵袭。防尘罩所能承 受 的风压 载荷决 定 了窗 口的密 封 和 防 护效 果，是 窗 口最 重要 的设 计指标。由于尺 寸空 间和质 量 的 限制，驱动 电机所能提供 的输 出功率是 固定 的。为使窗口获得最大 的抗风载能力，必须合理设计 压 紧弹簧 刚度、防尘 罩弯 曲刚度 和 电机输 出扭矩。3 防尘罩挠 曲变形的计算分析 3 1防尘罩 的风载 计算 为准确计算窗 口的抗风载 能力，须确定在窗 口防尘 罩 的挠 曲变 形 量、正压 风 载和 防 尘罩 刚度 三者之间的解析关系。当防尘罩的挠曲变形量超 过 1 0 mm时，防尘罩会从 滑槽 中脱 出，窗 口的密 封效果将会受到影响。防尘罩在正压风载作用下 产生变 形 的力学模 型 如 图 3所示。图 3 防尘罩风载变形示意图 Fi g 3 De f o r ma t i o n o f dus t c or e r und e r p os i t i v e l o a d 为方便计算先假设防尘罩所承受的风压载荷 为均布 载荷，依据 工程风 载计 算公 式口 ：q一 0 5 CD p ，(1)来 获得 防尘 罩 在 不 同 风 压 条件 下 受 到 的压 力 q，式 中：C o是风 阻系数，为平 均风 速，为 空气 密 度。防尘罩承受风载部分的半径 为 R，为方便计 算，首先 建立 以下 两个 假 设：(1)中面法 线 在 板变 形后仍在垂直于中面；(2)在变形过程 中，板厚近 似不变 跚。薄 板 的大挠度 方程 为嘲：D d 新导(r)。)一 g，r d 1 dr(2 h O r)十 譬(警)一 o，(3)式 中：是 薄板的径 向切应力，矗是防尘 罩的厚 度，r 是 求解 单元 的径 向 坐标，q是 窗 口所 受 的正 压风 载。式(2)左 边 第 一 项是 防尘 罩 弯 曲 刚度 对 挠 曲变 形量 的影 响，第 二 项 是 防尘 罩 薄 膜 应力 对 挠曲变形量的影响。当防尘罩的挠 曲变形量较小 时，薄膜应力 的影响较小，式(2)可以简化为薄 板小挠度变形的线性微分方程 ：。1 新(r 警)其中：D一 是防尘罩的弯曲刚度，是泊 松 比。利 用薄板 小 挠度 变 形 的 线性 微 分 方 程(4)求解，结 果显示 防尘 罩 变形 量 远 超 出小 挠 度 变 形 的范畴，此时 防尘 罩 挠 曲变 形 过 程 中薄 膜 力 的影 响不能忽略。由于使用式(4)求解防尘罩 的挠 曲 变形量存在较大误差，需要求解式(2)来获得防尘 罩 的挠 曲 变形 量。式(2)属 于 非 线 性 微 分 方 程。摄 动法 是求解 非线 性微 分方 程最 常用 的求解 方法 之一，这里选取防尘罩的中心挠度作 为摄动参数。假设防尘罩承受风载部分为 圆形，因此防尘罩 中 心 的挠 曲变 形量 达 到 最 大；防尘 罩 周 边 通过 密封 圈压 紧，因此 防尘 罩周 边 的变形量 和变 化率 为零。综上，防尘 罩挠 曲变形 的边 界条件 可 以简化 为：当 r 一0时，训一叫 ，Tdw O，(5)dr 当 r R 时，叫 一 0，一 0(6)光学精密工程 第2 3 卷 当风速不 同时，防尘 罩 的挠 曲变 形 量 和 径 向 拉力的数值不同，但分布规律基本一致。防尘罩 中心的挠曲变形量最大，防尘罩周边的变形量为 零，与式(1 1)的计算结果相 同。防尘罩径 向拉力 的计算偏差小于 5 ，压环 的密封压力有 1 5倍 的安全 系数，因此 式(1 2)的计 算 偏 差 可 以忽 略 不 计。当风速超 过 8 m s时，对 于不 同 厚度 的 防尘 罩，有限元计算结果和式(1 1)计算结果的偏差如 表 1 所 示。防尘 罩实 际变形量 比式(1 1)计算结 果 高 8 左右，但两者计算结果偏差不超过 1 0 ，防 尘罩的最大变形量小于8 mm，因此式(1 1)计算结 果的最大偏差量不超过 1 mm符合设计要求。由 此可知，防尘罩实际边界条件与假设边界条件 的 偏 差 对 计 算 结 果 的 影 响较 小 可 以 忽 略 不 计，式(1 4)可作 为进 一步优 化改 进 的依 据。表 1 防尘罩挠 曲变形量计算偏差 Ta b1 Ca l c u l a t i on de v i a t i on of de f or ma t i on f or du s t c o r e r 风 速 (m s )防尘罩厚度 mm 0 6 0 8 1 o 1 2 4 电机 负载扭矩计算 由于电机的最大输 出扭矩一定，要合理优化 弹簧 刚度 和 防尘 罩厚 度还需 要确 定这 两个优 化参 数 与电机 负载扭 矩 间的关 系。电机 的负载 扭矩 主 要 由滑槽 的摩擦 阻力 和 防尘罩 的抗 弯扭矩 两部分 组成，即 Md M+Mh。其 中防尘 罩 的抗 弯 扭 矩 F 1 L3 M=为定值，10 是防尘罩卷筒半径，为 0 0 0 2 m，1厶D 与运动过程无关。窗口开启和关闭过程中都是导 向杆 带 动防尘 罩 从 滑槽 中通 过，导 向杆 的厚 度 是 防尘罩 厚度 的几 十倍，防尘 罩 与 滑槽 间 的摩 擦 力 可 以忽略，仅把导向杆作 为分析对象。因此 Mh 主要 是 由导 向杆 在滑槽 间运 动时受 到 的阻力产 生 的。M 为变量，随 运 动状 态 的变 化而 变 化，导 向 杆 通过 滑槽 的整 个过程 大致 分为 图 6 所 示 的 3种 情况，即进 入 滑 槽、处 于滑 槽 两 侧 和处 于 滑 槽 正 中间。兰 状 态 三 1 一 图 6滑槽运 动示 意图 Fi g 6 Di a gr a m o f c ammi n g mo r i n g 滑槽对 应 3种 运 动 状 态 的受 力 情 况 如 图 7 所 示。经 初步受 力分 析 发 现，滑 槽 在状 态 一 受 到 水 平 方 向的作用 力 达 到最 大 值，由于 滑槽 与导 向杆 之间的作用力大小相等，方向相反，因此导向杆受 到阻力 也达 到最 大。此 时滑槽 的受 力平衡 式 为：r F1 d+Fz(Z+)+F。(2 1+)一 2 Fh(Z+d)+Fs h 1 t a n(+a r c t a n(h (2 l+2 d)一 F s F L (1 6)其中 F 、F 、F3 为滑槽上弹簧压紧力。Fl 一是(Iz 0 4-h d 2(Z+)，F2 一点(。4-h 2)，F。一k(z。4-h(2 l 4-)2(z 4-d)，0是 滑槽 斜 面 的 倾斜角，z。是弹簧的初始压缩量，F为 防尘罩导 杆对滑槽的作用力。导杆的摩擦阻力为：F f F s 4-F,u F s 4-F 4-F；，(1 7)其 中 是导杆 与滑槽 间的摩擦 系数。求解 式(1 7)可 得：F 一3 3 6 k，F 一5 6 k，是为 弹 簧 刚度。于 是 6 2 2 5 5 8 8 8 8 8 5 7 6 9 9 8 8 8 8 8 5 7 7 5 3 8 8 8 8 8 7 6 8 7 5 8 8 8 8 8 8 0 n 第9 期 刘旭堂，等：大V I 径快速密闭窗 口的设计及测试 2 5 8 3 可得电机最大的负载扭矩为：M d 一 +(F +丽)10 1 0 4 8 kNm+5 1 0。h。Nm (1 8)由于 尺寸 空 间 的限 制，驱 动 电机 的最 大输 出 扭矩和对应输出转速是一定的，窗 口所选用的驱 动 电机是 由意 美 德公 司提 供 的特 种 步进 电机，其 最大输 出扭矩与输 出转 速的测试结果 如表 2所 示，电机 配有 2：1的减 速 器。当 电机 的输 出转 速 达 到 2 r s以上 时才 能满 足 窗 口开 启 和关 闭 的时 间要 求，由表 2可 知此 时 电机 的 最 大输 出扭 矩 为 0 5 3 Nm，减 速 的输 出扭 矩 为 1 0 6 Nm。取 2倍 的安 全 系 数，机 构 能 够 获 得 的 最 大 设 计 扭 矩 为 0 5 3 Nm，因此本 文优 化 的第二 个约 束条 件 是 Md 4o 5 3 Nm。在满足约束条件 的前提下，为获得 最 大 的抗 风载能 力，选 取 防 尘 罩 的挠 曲变 形 量 训 最小 作为 优化 目标，由式(1 1)和 式(1 2)可 以 获得 目标 函数：G(h)=2 5 0 3 9 h S()9 0 0 2 6 h Q()5 6 7 (1 9)优化 模 型 的数 学描 述：G()一2 5 0 3 9 h S(h)9 0 0 2 6 h Q()5 6 7-mi n S t 0 4 8 k+5 1 0。h。4o 5 3。是 1 5 f(h)(2 O)利用 MATL AB编写相 关程 序进行 改 进优 化，最终 的优化结果是：密封条压紧弹簧的刚度为 0 5 N mm，防尘 罩 的厚度 为 0 8 mm。表 2电机输 出参数 Ta b 2 Out pu t pa r a m e t e r s of mo t or 扭 矩 Nm 0 5 3 0 5 3 0 5 2 0 5 1 0 4 9 0 4 7 5 实验 测 试 5 1防尘 罩挠 曲变 形量 测试 机构测试方案如图 8所示。由于各种误差 因 素的影响，机构运动规律与设计结果会存在一定 偏 差 l_ 1。为 准 确 测 量 防 尘 罩 所 能 承 受 的最 大 风 载，选 用苏 州艾 美 乐 公 司 的特 种 净 化 送 风机 来 模 拟正 压风 载。输 出 风 速 可 以在 1 1 3 m s内调 控。同时选取直线测位计测量防尘罩的挠曲变形 量。利用皮托管流量计反馈实际风速。当防尘罩 厚度 为 0 8 mm 时，防尘 罩 最 大 挠 曲变 形 量 的 检 测和计算结果如表 3所示。图 8 窗 口风载测试方 案 Fi g 8 W i nd l o a d t e s t of wi n dow 表 3防尘罩挠 曲变形 量检 测结果 Ta b 3 Te s t r e s u l t s o f de f or ma t i o n f o r d us t c or e r 8 2 9 1 1 0 2 11 2 12 9 4 7 5 1 5 5 5 8 6 2 5 2 5 7 6 1 6 5 6 8 1 O 6 1 1 7 1 0 9 1 2 O 9 7 由表 3可知 式(1 4)的计 算 误 差 不超 过 1 5 9 6。防尘罩挠曲变形量的设计要求是不超过 1 0 mm。防尘 罩厚度 为 0 8 mm 时，防尘 罩 可 以抵 御 风 速 为 1 2 m s的风 载作 用，此 时 挠 曲变 形量 小 于 1 0 mm，高于设 备要 求。5 2机构 转速 测试 窗口开启时间是设备 的另一个重要 的设计指 标。利用限位开关检测 防尘罩导杆 的位置，通过 检测限位开关的反馈信号来确定窗口的实际开启 时间。调节电机输出不 同转速，同一转速重复测 量 1 O次，记 录实 际转速与理想转速偏差 的平均 值。测量和计算结果如表 4 所示。2 5 8 4 光学精密工程 第2 3 卷 表 4转速偏差 测试 结果 Ta b 4 Te s t r e s u l t s o f s p e e d d e v i a t i o n 窗 口的开启和关闭时间的设计要求为 3 S，根 据表 4的 检 测 结 果 可 知：当 电 机 的 输 出 转 速 在 2 1 6 r s时，电机输 出转 速 的偏差 和波 动值 不超 过 2 ；当电机输 出转速 为 2 r s 时，窗 口的开启 和 关闭时间为 3 s；当电机输出转速大于2 r s 时，窗口 的开启 和关 闭 时间小 于 3 S，满 足设 计 要求。由以 上两个实验 的检测结果可知，设计 指标均满 足设计 要求。选取的步进电机满足设备使用要求。参考 文献：1 E D ANE E S AO p t o me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g Ha n d b o o k r M B o c a Ra t o n：CRC P r e s s L LC，1 9 9 9 2 P A UL R Y O p t o Me c h a n i c a l S y s t e ms D e s i g n l-M Bo c a Ra t o n：CRC Pr e s s LLC，20 0 6 r 3 YU F P，Z HA0 X S，HU Z，e t a 1 I n f l u e n c e o f t he r ma l d e f or ma t i on s o f t h e ou t put wi n do ws o f h i g h p ower l a s e r s ys t e ms o n be a m c ha r a c t e r i s t i c s J Ap p l i e d O p t i c s，2 0 0 4，4 3(3 5)：6 4 6 5 6 4 7 2 4 谢启明，李奕威，潘顺 臣红外窗 口和整流罩材料 的 发展和应用E J 红外技 术，2 0 1 2，3 4(1 0)：5 5 9 5 6 7 XI E Q M，LI Y W，PAN S H CHTh e d e v e l o p me nt a nd a pp l i c a t i on o f t he ma t e r i a l s f o r i n f r a r e d wi n d o ws a n d d o me s J I n f r a r e d T e c h n o l o g y，2 O1 234(1 0)：55 9 5 67 (i n Chi ne s e)5 幺艳平，刘景和Z n S e 红外窗 口材料 的性能及其制 备 J 人 工晶体 学报，2 0 0 6，3 5(1)：1 8 3 1 8 7 YA0 Y P，LI U J HP r o p e r t y a n d f a b r i c a t i o n o f Z n S e i n f r a r e d wi n d o w ma t e r i a l J J o u r n a l o f S y n t h e t i c C r y s t a l s，2 0 0 6 3 5(1)：1 8 3 1 8 7 (i n Ch i n e s e)6 2 VI T AL Y E G。MI cHE L L E D S L a s e r d a ma g e J O p t i c a l E n g i n e e r i n g，2 0 1 2，5 1(1 2)：1 2 18 O卜 l _ 7 孙航，张海渡，曹立华，等 大口径光电探测设备主 镜晃动的误 差 补偿 E J 光 学 精 密工 程，2 0 1 4，2 2 (1)：8 5 9 1 6 结 论 本文针对大 口径多波段高能激光发射系统使 用环境复杂，工作间歇时间长，晶体窗口无法满足 使用要求等情况，设计了一套全 自动机械窗口；并 依据薄板大挠度变形原理对窗 口的抗风载能力进 行了系统的设计和优化。实验测试表 明，该机构 实际运转顺畅、可靠性高，风压载荷引起防尘罩变 形 量 的计 算 结果 与 实 际 测 试 结 果 的偏 差 不 超 过 1 5 。窗 口最 大 可以抵御 1 2 m s的风载作 用，窗 口启动 与关 闭 的最 短时 间小于 3 S，两 项设 计指标 均优于设备使用要求。该窗 口成本低、运行可靠、环境适 应能力 强，可 以满 足 多种 口径 的宽 波 段 高 能激 光 发 射 系 统 的使 用 要 求，具 有 广 泛 的应 用 前 景。SUN H，ZHANG H B，CAO L H，P f nZ Er r or c o mpe ns a t i on f or pr i ma r y mi r r o r s ha ki n g o f l ar g e a p e r t u r e o p t i c a l d e t e c t i o n e q u i p me n t J Op t P r e c i s i on En g，2 01 4，2 2(1)：8 5 9 1(i n Chi ne s e)8 吴建 梁受预 张力薄 膜 的轴对称 大挠 度 问题 D 重 庆：重庆大学，2 0 0 9 WU J LAx i a l s y mme t r i c a l l a r g e d e f l e c t i o n o f r s t r e t c h e d m e m b r a n e s l-D C h o n g q i n g：C h o n g q i n g Un i v e r s i t y，2 0 0 9 (i n Ch i n e s e)E 9 高晓威 轴对称线布载荷作用下 圆薄 膜大挠度问题 研究 D 重庆：重庆 大学，2 0 1 3 GA0 X WSt u d y o n l a r ge d e fl e c t i o n pr o b l e m o f c i r c u l ar me mb r ane un de r axi s ymme t r i c l i n e ar l y d i s t r i b u t e d l o a d s D C h o n g q i n g：C h o n g q i n g Un i v e r s i t y，2 0 1 3 (i n Ch i n e s e)1 O 胡建力环形 薄膜轴 对称变形 的一 般理论 及其实 践 D 重庆：重庆大 学，2 0 1 2 HU J I Ge n e r a l t h e o r y a n d i t s p r a c t i c e o f a x i s y mme t r i c d e f o r ma t i o n o f a n n u l a r me mb r a n e D C h o n g q i n g：C h o n g q i n g Un i v e r s i t y，2 0 1 2 (i n Ch i n e s e)1 1 徐新行，高云国，杨洪 波，等 车载大 口径刚性 支撑 式快速反射镜 J 光 学 精 密 工程，2 0 1 4，2 2(1)：11 7 12 3 XU X H，GA0 Y G，YANG H B，e t a1 1 a r ge d i a me t e r f a s t s t e e r i ng mi r r or o n r i gi d s u pp or t t e c h n o l o g y f o r d y n a mi c p l a t f o r m E J Op t Pr e c i s i o n En g，2 0 1 4，2 2(1)：1 1 7-1 2 3 (i n Ch i n e s e)第 9 期 刘旭堂，等：大口径快速密闭窗 口的设计及测试 2 5 8 5 1 2 1 3 伞晓 刚 1 m 口径光 电经纬仪关键部 件优 化设计与 仿真分析研究E D 北京：中国科 学院大学，2 0 1 3 SAN X GRe s e ar c h o n o pt i mi z at i o n de s i gn an d s i re u l a t i o n a n a l y s i s f o r t h e k e y c o mp o n e n t s o f l m a p e r t u r e p h o t o e l e c t r i c t h e o d o l i t e D I 3 e ii i n g：Un i v e r s i t y o f Ch i n e s e Ac a d e my o f S e i e n c e s，2 0 1 3 (i n C h i n e s e)周超，杨 洪波，吴 小霞，等1 2 m 望远镜 风载 作 用 分 析 J 红 外 与 激 光 工 程，2 0 1 1，4 0(5)：88 9 8 93 作 者 简 介：_ 刘旭堂(1986一)，男，山东滨州人，博 士，2010年于东北林业大学获学士学 位，主要从事光学精密机械机构设计研 究。Email：liuxutang220163corn ZH()U C，YANG H B，W U X X，e t a1 I n f l u e nc e o f wi n d l o a d i n g o n t h e 1 2 m t e l e s c o p e E J I n fr a r e d a n d l a s e r e n gi n e e r i n g，2 0 1 1，4 0(5)：8 8 9 8 9 3 (i n Ch i n e s e)1 4 钱伟长圆薄板大 挠度 变形E J I 物理 学报，1 9 5 4，1 0(3)：209 2 38 QI AN W CHOn t h e l a r g e d e f l e c t i o n o f c i r c u l a r p l a t e E J Ac t a Ph y s i c a S i n i c a，1 9 5 4，1 0(3)：2 0 9 2 3 8(i n Chi n es e)高云国(1 9 5 5 一)，男，山东乳 山人，研究 员，博士生导 师，主要从 事光 电仪 器 总 体 设 计 的 研 究 E-m a i l：g a o y u n h u o 1 63 c o rn