中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

本文首先对南极望远镜的发展现状作了简单介绍，然后从材料热膨胀系数的理论出发，研究了测量材料热膨胀系数的新方案。之后分别对铰接和固结节点的基于不同材料的三角形结构高度方向热膨胀系数进行了理论推导，给出了其为零的条件，即设计公式。研究表明，两种三角形单元在结构尺寸一致的条件下，高度方向热膨胀系数接近相同，即与节点型式接近无关。设计了实验装置，采用高分辨率位移传感器和温度传感器，在实验室内对铰接节点的基于普通铝材和钢材的三角形结构高度方向进行了热膨胀系数实测，测量结果显示该结构可以实现高度方向正、负热膨胀系数，验证了利用两种具有不同热膨胀系数的普通材料通过合理设计，有望实现较低的热膨胀系数。文章最后对基于三角形结构的桁架镜筒进行了简要的分析计算，并给出了南极望远镜概念设计图。
 

本文所研究的零热膨胀系数三角形结构有可能替代昂贵的专用贵重材料来制造精密机械的支撑和定位机构，用以消除温度变化引起的热胀冷缩对机械系统性能的影响，尤其适用于基于三角形结构的天文望远镜桁架镜筒的设计。