南极大型精密光学仪器减振技术研究

NIAOT OpenIR > 学位论文

	南极大型精密光学仪器减振技术研究
	温海焜
学位类型	博士
导师	李国平
	2015-04
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	天体物理
关键词	南极道路减振
摘要	Dome A 具有良好的天文观测条件和极大的科学价值，但是DOME A 自然环境却极为恶劣，现场装配调试精密科学仪器的时间和条件都极为有限，很多运行设备和科学仪器必须在运输前就全部装配调试好，现场拆箱就能使用，然后这些精密仪器的运输要经历，长期的海上运输的风浪颠簸以及腐蚀、最低-40℃的南极内陆低温以及超过200g 的内陆运输道路的颠簸等恶劣情况，因此需要设计一套减振系统以保证仪器能够安全运抵Dome A。第一、本文主要介绍了课题来源及背景、课题的目的和意义，减振器的介绍，被动、主动减振方法的概述、国内外研究现状和本课题研究的目的及意义。第二、本文研究了振动/冲击的定义及振动加速度的形成机理以及随机振动的特点和分析方法，对时域信号分析法和功率谱密度分析法做了总结，对从上海到中山站附近海域的海上运输、中山站附近海域到南极内陆出发基地的空中运输、南极内陆地区软雪带、硬雪带的路面运输产生的振动加速度进行分析，分析了振动加速度的均方根值，最大值以及功率谱密度，分析了各个路段容易产生剧烈振动的地区，以及不同的运输路段、不同的运输方式产生振动加速度的原因，总结了南极运输道路的总体特点，以及运输包装时需要注意防护的频率和峰值大小。第三、本文根据南极巡天望远镜的光学参数，设计了机架的结构形式，分析了南极巡天望远镜镜筒的桁架平移量以及失稳性。对南极望远镜的总体结构进行了模态、变形量的分析。文章重点介绍了南极望远镜主镜的设计结构，对南极望远镜主镜支撑所使用的柔性元件进行了预分析，并分析了南极巡天望远镜主镜在垂直状态下的应力变化以及中孔定位支撑的应力和位移情况，建立了南极巡天望远镜主镜、改正镜、机架的动力学模型，分析主镜、改正镜、机架的固有频率及振型，并根据分析的结果，确立了减振运输时重点需要保护的部位及相应的保护方法。第四、本文研究了隔振原理，以及隔振系统的组成、阻尼在隔振器中的作用和振动传递率的表达式；研究了常用的隔振元件和隔振垫以及常用的隔振器布置形式；设计了一种适合于南极恶劣运输条件下使用的南极望远镜主镜的隔振设计方案，其中包括雪橇的减振设计，减振器的固有频率设计，创新设计了一种浮筏式减振系统，并阐述了该系统的布置形式和原理，根据该系统详细设计了减振器的结构。对主镜、改正镜及机架的缓冲包装设计进行了计算和分析，取得了包装结构的固有频率和模态，验证了该结构设计的合理性，并通过实际采集的振动数据作为激励源，用功率谱密度分析的方法验证了包装设计的可行性和效果。最后文章根据跟随南极科考队测得了第一手的振动数据和减振数据，并对该数据进行整理和分析，验证了主镜包装系统的减振效果，并对下一阶段的科研进行了展望。
学科领域	天文技术与方法
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/844
专题	学位论文
作者单位	中科院南京天文光学技术研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	温海焜. 南极大型精密光学仪器减振技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.