該高度結(jié)構(gòu)是一種輕量化的等格柵焊接結(jié)構(gòu)，等格柵網(wǎng)格由一系列鈑金組件組成，通過沿不同方向延伸的一系列肋條彼此焊接，并使用三角形結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)力流的傳遞采用拱形鋼架橋模式，這種設(shè)計(jì)可以使支撐結(jié)構(gòu)達(dá)到輕質(zhì)且各向同性的效果。

這種等柵格結(jié)構(gòu)的制造和裝配比傳統(tǒng)的M1支撐結(jié)構(gòu)空間桁架的解決方案更簡單。該結(jié)構(gòu)還可以減輕主鏡結(jié)構(gòu)和副鏡結(jié)構(gòu)關(guān)于高度軸系不平衡帶來的配重設(shè)計(jì)難題。等格柵結(jié)構(gòu)允許在鏡子下方有更多的開放空間，以便以簡單的方式實(shí)現(xiàn)從下方到鏡子的維護(hù)，這在空間桁架的情況下是很難實(shí)現(xiàn)的。

2.分析與討論

模態(tài)分析

為了評估該30 m CFGT望遠(yuǎn)鏡方案結(jié)構(gòu)的性能，使用ANSYS進(jìn)行建模，采用質(zhì)量單元對非對稱結(jié)構(gòu)儀器和反射鏡進(jìn)行建模，主鏡M1每塊子鏡單元質(zhì)量為270 kg，副鏡單元質(zhì)量為2 t，三鏡質(zhì)量為1.2 t。

當(dāng)指向天頂和水平方向時(shí)，望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的主要特征頻率如表1和表2所示。

表1.中國未來巨型望遠(yuǎn)鏡指向天頂時(shí)的模態(tài)值

表2.中國未來巨型望遠(yuǎn)鏡指向水平時(shí)的模態(tài)值

望遠(yuǎn)鏡第一模出現(xiàn)在M1桁架中心，表現(xiàn)為扭曲變形。經(jīng)過仔細(xì)分析以及研究發(fā)現(xiàn)，為了避免高度軸系側(cè)向液壓支撐出現(xiàn)過約束現(xiàn)象，采用圖3所示的液壓油路設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)將在后續(xù)文章中展開。

 

圖3.最新高度軸液壓whiffletree控制系統(tǒng)

表3展示了該設(shè)計(jì)與GMT、TMT以及E-ELT主模態(tài)頻率的對比，其第一頻率略好于TMT的2.0 Hz，這主要是因?yàn)榈雀駯藕附咏Y(jié)構(gòu)具有高剛度-重量比的優(yōu)勢。

表3.中國未來巨型望遠(yuǎn)鏡與其他極大望遠(yuǎn)鏡主模態(tài)頻率對比