反射望遠鏡的機械結構
正文
對大望遠鏡結構的要求是:①支承巨大而精密的光學主鏡,對任何指向,鏡面變形應在λ/8甚至λ/20以內;②保持光學元件間的正確位置;③有足夠的剛度;④望遠鏡整體平穩並能準確“跟星”;⑤便於在各個焦點上操作相應的接收器;⑥製造成本低等。主鏡支承 設計的原則是把定位和承重分離,徑向和軸向分離。軸向定位的三點,只承受鏡子重量的3%左右,其餘重量可用各種方式托起。早期的大望遠鏡多用機械槓桿在背面將鏡子托起,點的多少取決於主鏡的直徑和厚度。近代大望遠鏡多採用氣墊,這是一些壓力隨天頂距而變化的氣枕。徑向支承的結構要考慮鏡室與主鏡的膨脹係數不同所造成的影響,即必須的溫差補償措施。
鏡筒桁架 口徑2米以上的大望遠鏡,其鏡筒絕大多數為平移桁架結構。因為薄壁結構的鏡筒在傾斜時,巨大的鏡室重量會使鏡筒彎曲,導致主副鏡光軸失調。平移桁架結構是在1938年提出的,首先用於美國口徑5米望遠鏡上獲得成功。這種結構可使鏡筒兩端有相等的平行下沉,使光軸仍保持正確狀態。
油墊軸承 為使大望遠鏡平穩而準確地跟蹤天體,其轉動軸的摩擦係數必須很小。在望遠鏡的巨大重量下,普通的滑動軸承結構不可能保持油膜。滾動軸承的摩擦係數也過大。所以望遠鏡多採用油墊軸承。它是在軸和軸承之間,注入高壓油形成一層厚度約 0.1毫米的油膜,以承受負荷,其動摩擦係數極小,約為10-6量級。
驅動 在過去,大望遠鏡都採用精密蝸輪副傳動,用高速電機經變速箱減速或用直流力矩電機直接驅動蝸桿。這種方式要求蝸輪有極高的精度。近年來出現直齒輪傳動,用電子計算機根據精密編碼器測出的傳動誤差作自動校正。這種傳動的優點是加工較易,傳動效率高。
主焦點籠 在口徑3米以上的大望遠鏡主焦點處,安置有觀測者能進出的小籠,觀測裝置一般附在籠內。在整個觀測過程中,觀測者可以在籠里進行操作。