地基极大光学红外望远镜机架系统研究

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	地基极大光学红外望远镜机架系统研究
	胡守伟
学位类型	博士
导师	崔向群 ; 李国平
	2018-06
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位专业	天文技术与方法
关键词	极大望远镜机架静液压油垫直接驱动隔震系统
摘要	为了获得遥远宇宙天体的各种信息，天文望远镜的口径越来越大，分辨率越来越高，但同时带来了诸如主次镜支撑，视轴稳定，结构过于复杂等一系列问题。望远镜的机架系统在各种干扰如重力、温差、风扰、载荷波动以及望远镜本身的巨型尺寸、设计结构等方面导致的有限刚度的条件下，要保证系统的指向精度和跟踪精度高于望远镜要求的角分辨率。这对望远镜的机架系统提出了很大的挑战。为了研究极大口径望远镜机架系统结构，概述了地基大口径望远镜的发展状况及实现的关键技术途径。介绍了国内外几种典型的大口径望远镜系统，它们代表了当前地基大口径和极大口径望远镜发展的最高技术水平。从轴承系统、驱动系统及结构形式等几个方面论述了极大口径望远镜机架的结构特点及关键技术。然后以在研的30米口径地基极大光学红外望远镜为研究对象，采用理论分析，结构设计和有限元分析等方法进行研究，具体内容包括：（1）提出了一种集成具有轴承及驱动两个功能的方位轴机械装置，此机械装置采用静液压油垫和直接驱动技术，由一套与现有望远镜不同的运动副连接，可以自动实现底部静液压油垫与滑动导轨紧密贴合，上部连接到方位轴移动结构上，机械装置在运行时只会受到底部滑动轨道平整度的影响而不受上部移动结构大尺度变形的影响；直接驱动和液压油垫组合安装在承载机构上可以减小电机间隙变化以便提高驱动系统的效率。这种机械装置解决了极大口径望远镜潜在的结构变形对方位轴系支撑和精密驱动产生的影响。为了验证模型的准确性，通过ANSYS对此机械装置进行了静力学和动力学仿真。（2）建立了一种新的基于液压whiffletree辅助控制系统的高度轴系支撑和精密驱动的集成系统。该液压whiffletree辅助控制系统可以自动调节高度轴系结构中心到耐焦平台相应仪器之间的距离变化在合理的范围之内。并对高度轴系采用该液压whiffletree装置和不采用该whiffletree装置两种情况下的望远镜整体模型分别在重力、温度以及风荷载三种载荷作用下进行了有限元分析，验证了该液压whiffletree辅助控制系统的有效性。（3）设计了三种不同类型的极大望远镜轴系支撑结构，用ANSYS有限元软件对三种极大望远镜轴系支撑结构进行了有限元静态分析和模态分析。并且对三种轴系支撑结构在承受相同载荷条件下的位移、应力以及模态进行了综合分析，对三种轴系支撑结构的情况进行了比较。（4）提出了一套隔震控制系统，可以在地震发生时为望远镜机架提供一种有效的隔离作用，保护极大望远镜机架结构免受高强度地震的影响，并且在正常的观测条件时，其可以表现出高刚度以避免对望远镜指向精度造成干扰。
学科领域	天文学其他学科
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1475
专题	学位论文
作者单位	南京天文光学技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	胡守伟. 地基极大光学红外望远镜机架系统研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018.