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2017年12月13日 星期三

丁酉(鸡)年十月廿六

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反射望远镜的机械结构 - 正文 [回目录]

  对大望远镜结构的要求是:①支承巨大而精密的光学主镜,对任何指向,镜面变形应在λ/8甚至λ/20以内;②保持光学元件间的正确位置;③有足够的刚度;④望远镜整体平稳并能准确“跟星”;⑤便于在各个焦点上操作相应的接收器;⑥制造成本低等。
  主镜支承
 设计的原则是把定位和承重分离,径向和轴向分离。轴向定位的三点,只承受镜子重量的3%左右,其余重量可用各种方式托起。早期的大望远镜多用机械杠杆在背面将镜子托起,点的多少取决于主镜的直径和厚度。近代大望远镜多采用气垫,这是一些压力随天顶距而变化的气枕。径向支承的结构要考虑镜室与主镜的膨胀系数不同所造成的影响,即必须的温差补偿措施。
  镜筒桁架 口径2米以上的大望远镜,其镜筒绝大多数为平移桁架结构。因为薄壁结构的镜筒在倾斜时,巨大的镜室重量会使镜筒弯曲,导致主副镜光轴失调。平移桁架结构是在1938年提出的,首先用于美国口径5米望远镜上获得成功。这种结构可使镜筒两端有相等的平行下沉,使光轴仍保持正确状态。
  油垫轴承 为使大望远镜平稳而准确地跟踪天体,其转动轴的摩擦系数必须很小。在望远镜的巨大重量下,普通的滑动轴承结构不可能保持油膜。滚动轴承的摩擦系数也过大。所以望远镜多采用油垫轴承。它是在轴和轴承之间,注入高压油形成一层厚度约 0.1毫米的油膜,以承受负荷,其动摩擦系数极小,约为10-6量级。
  驱动 在过去,大望远镜都采用精密蜗轮副传动,用高速电机经变速箱减速或用直流力矩电机直接驱动蜗杆。这种方式要求蜗轮有极高的精度。近年来出现直齿轮传动,用电子计算机根据精密编码器测出的传动误差作自动校正。这种传动的优点是加工较易,传动效率高。
  主焦点笼 在口径3米以上的大望远镜主焦点处,安置有观测者能进出的小笼,观测装置一般附在笼内。在整个观测过程中,观测者可以在笼里进行操作。

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更新时间 : 2009-03-17

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