大型地基光学望远镜三维隔震系统

胡守伟; 张勇; 王跃飞; 王佑

doi:10.37188/OPE.20223006.0659

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

大型地基光学望远镜三维隔震系统

现代应用光学 | 更新时间：2022-04-26

- 大型地基光学望远镜三维隔震系统
- Three dimensional isolation system for large ground-based optical telescope
- 光学精密工程 2022年30卷第6期页码：659-666
- 作者机构：
  
  1.中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏南京 210042
  2.中国科学院天文光学技术重点实验室，江苏南京 210042
- 作者简介：
  
  [ "胡守伟（1987-），男，山东临沂人，博士，特别研究助理，2011年于中国海洋大学获得学士学位，2018年于中国科学院南京天文光学技术研究所获得博士学位，现为中国科学院南京天文光学技术研究所工程师，主要从事大型望远镜机械结构技术方面的研究。E-mail： swhu@niaot.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金天文联合基金重点项目(U2031207);国家自然科学基金天文联合基金培育项目(U1931126)
- DOI：10.37188/OPE.20223006.0659
  中图分类号： P111;TH122
- 收稿日期：2021-08-19，
  
  修回日期：2021-10-11，
  
  纸质出版日期：2022-03-25
- 稿件说明：
移动端阅览
胡守伟,张勇,王跃飞等.大型地基光学望远镜三维隔震系统[J].光学精密工程,2022,30(06):659-666.

HU Shouwei,ZHANG Yong,WANG Yuefei,et al.Three dimensional isolation system for large ground-based optical telescope[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(06):659-666.
胡守伟,张勇,王跃飞等.大型地基光学望远镜三维隔震系统[J].光学精密工程,2022,30(06):659-666. DOI： 10.37188/OPE.20223006.0659.

HU Shouwei,ZHANG Yong,WANG Yuefei,et al.Three dimensional isolation system for large ground-based optical telescope[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(06):659-666. DOI： 10.37188/OPE.20223006.0659.

摘要

地震灾害是天文台规划和望远镜结构建设时迫切需要重视的一个重要安全问题。为了满足大型地基光学望远镜的抗震要求，本文设计了具有独特特点的基于液压阻尼技术的三维隔震系统，该系统主要由望远镜液压支撑系统中的附加被动元件组成，能够感知临界震动，并在达到临界加速度值时启动整个减震系统，将载荷限制在可接受的范围内。大量有限元分析结果表明：一方面，没有隔震系统的望远镜系统会发生明显的输入震动放大响应，其对输入地震波的放大率在NS方向约为142%，EW方向约为145%，UD方向约为369%；另一方面，与输入地震波相比，隔震系统可以抑制响应加速度，其响应函数在NS方向约为22%，EW方向约为38%，UD方向约为4%。上述结果验证了该三维隔震系统具有良好的隔震性能，能够满足大型地面光学望远镜的抗震设计要求。

Abstract

Seismic hazards are an important issue for both observatory and telescope structures. In order to meet the anti-seismic requirements of large ground-based optical telescopes， a three-dimensional isolation system with unique characteristics is proposed and designed. A hydraulic damping system， which consists of additional passive components in the hydraulic supporting system of the telescope， senses critical oscillations and initiates the isolation system of the telescope before critical acceleration values are reached， in order to limit the loads to acceptable values. Finite element analysis results indicate that responses of the telescope main structure without the isolation system show significant dynamic amplification， and their amplification to input ratios for the NS， EW， and UD directions are about 142%， 145%， and 369%， respectively. By contrast， the isolation system suppresses response acceleration compared with input， and their amplification ratios for the NS， EW， and UD directions are about 22%， 38%， and 4%， respectively. Simulation analyses show that the isolation system can achieve adequate seismic isolation performance and meets the anti-seismic design requirements of large ground-based optical telescopes.

关键词

Keywords

references

KAN F W ， ANTEBI J . Seismic hazard： analysis and design of large ground-based telescopes ［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes II. Marseille， France. SPIE ， 2008 ： 7012 ： 70122E . doi: 10.1117/12.791243 http://dx.doi.org/10.1117/12.791243

COUGHLIN M ， STUBBS C ， BARRIENTOS S ， et al . Real-time earthquake warning for astronomical observatories ［J］. Experimental Astronomy ， 2015 ， 39 （ 2 ）： 387 - 404 . doi: 10.1007/s10686-015-9454-1 http://dx.doi.org/10.1007/s10686-015-9454-1

GRIEBEL M ， BULERI C ， BAYLOR A ， et al . Nonlinear transient survival level seismic finite element analysis of Magellan ground based telescope ［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes VI . Edinburgh ， United Kingdom. SPIE ， 2016 ： 9906 ： 99061N . doi: 10.1117/12.2230725 http://dx.doi.org/10.1117/12.2230725

NEILL D R ， WARNER M ， SEBAG J . Seismic design accelerations for the LSST telescope ［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes IV . Amsterdam ， Netherlands. SPIE ， 2012 ： 8444 ： 84440R . doi: 10.1117/12.926264 http://dx.doi.org/10.1117/12.926264

KAN F W ， SARAWIT A T ， CALLAHAN S P ， et al . New finite element models and seismic analyses of the telescopes at W .M. Keck Observatory［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes V. Montréal， Quebec， Canada. SPIE ， 2014 ： 9145 ： 91452G . doi: 10.1117/12.2057329 http://dx.doi.org/10.1117/12.2057329

KAN F W ， PARK S ， SARAWIT A T ， et al . Concept design for seismic upgrade of Keck telescopes ［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes VI . Edinburgh ， United Kingdom. SPIE ， 2016 ： 9906 ： 99061H . doi: 10.1117/12.2233945 http://dx.doi.org/10.1117/12.2233945

MANUEL E ， CONSTANTINOU M C ， BIGELOW B C ， et al . Telescope pier seismic isolation for the Giant Magellan telescope ［C］. Ground-based and Airborne Telescopes VII. June 10 - 15 ， 2018 . Austin， USA. SPIE ， 2018 ： 10700 ： 107005Y . doi: 10.1117/12.2314654 http://dx.doi.org/10.1117/12.2314654

SCHWARTZ D M ， RANKA T ， ASHBY D S . Protecting a fragile giant： seismic design， analysis， results and requirements for the GMT ［C］. Modeling， Systems Engineering， and Project Management for Astronomy IX. December 14 - 18 ， 2020 . Online Only， USA. SPIE ， 2020 ： 11450 ： 114500S . doi: 10.1117/12.2560576 http://dx.doi.org/10.1117/12.2560576

EZAKI Y ， KATO A ， HATTORI T ， et al . Overview of key technologies for TMT telescope structure ［C］. SPIE Proceedings" ， " Ground-based and Airborne Telescopes VI . Edinburgh ， United Kingdom. SPIE ， 2016 ： 9906 ： 99060Y . doi: 10.1117/12.2233847 http://dx.doi.org/10.1117/12.2233847

KAMIKAWA K ， NAGAI A ， ASHIDA T ， et al . High precision machining in TMT （Thirty Meter Telescope） structure manufacturing ［C］. Ground-based and Airborne Telescopes VIII. December 14 - 18 ， 2020 . Online Only， USA. SPIE ， 2020 ： 11445 ： 114451R . doi: 10.1117/12.2560614 http://dx.doi.org/10.1117/12.2560614

The E-ELT Project Office . E-ELT Construction Proposal ［M］. Germany ： European Southern Observatory ， 2011 . doi: 10.1093/elt/ccr075 http://dx.doi.org/10.1093/elt/ccr075

GÓMEZ C ， AVILÉS A ， BILBAO A ， et al . E-ELT seismic devices analysis and prototype testing ［C］. SPIE Proceedings" ， " Modeling ， Systems Engineering ， and Project Management for Astronomy V. Amsterdam ， Netherlands. SPIE ， 2012 ： 8449 ： 844918 . doi: 10.1117/12.925001 http://dx.doi.org/10.1117/12.925001

TAMAI R ， KOEHLER B ， CIRASUOLO M ， et al . The ESO's ELT construction progress ［C］. Ground-based and Airborne Telescopes VIII. December 14 - 18 ， 2020 . Online Only， USA. SPIE ， 2020 ： 11445 ： 114451E . doi: 10.1117/12.2562828 http://dx.doi.org/10.1117/12.2562828

李爱群，丁幼亮 . 工程结构抗震分析［M］. 北京：高等教育出版社， 2010 .

LI A Q ， DING Y L . Aseismic analysis of engineering structures ［M］. Beijing ： Higher Education Press ， 2010 . （in Chinese）

HYDAC INTERNATIONAL GmbH ， Sulzbach/Saar . Hydraulic Bladder Accumulator Standard ［EB/OL］. （ 2016-02-20 ）［ 2021-08-19 ］. http：//www.hydac.com/ http://www.hydac.com/ . doi: 10.25368/2020.83 http://dx.doi.org/10.25368/2020.83

Bosch Rexroth AG Hydraulics ， Lohr am Main . Throttle and throttle check valve， types MG and MK ［EB/OL］. （ 2018-10-15 ）［ 2021-08-19 ］. http：//www.boschrexroth.com/ http://www.boschrexroth.com/ .

浏览量

670

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

谐波减速器集成式扭矩传感器的设计与测试

300 mm晶圆翘曲检测竖直装夹形变分析及验证

微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台

基于气浮轴承的无摩擦气缸设计及参数优化

高频高精快刀伺服系统优化