大型望遠鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析面臨著許多嚴峻的挑戰(zhàn)。一般來說,在考慮系統(tǒng)控制設(shè)計時,結(jié)構(gòu)通常被“假定”為剛性。隨著這些結(jié)構(gòu)越來越大,為支撐結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度成為一個嚴峻的挑戰(zhàn)。因此,結(jié)構(gòu)不是剛性的,控制問題往往不能解決這一事實。此外,風作為系統(tǒng)的主要激振源,難以準確識別。
顯然,結(jié)構(gòu)是望遠鏡整體性能的重要考慮因素??紤]到越來越大的結(jié)構(gòu),風對結(jié)構(gòu)的影響以及結(jié)構(gòu)柔度的包含可能在這些大型結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范中變得更加重要。隨著對未來設(shè)計規(guī)定了更嚴格的性能規(guī)范,以及環(huán)境荷載特性的不確定性,設(shè)計人員面臨的問題很簡單:“我們能建造一個對環(huán)境風荷載不敏感的大型結(jié)構(gòu)來滿足設(shè)計性能規(guī)范嗎?”“
影響性能的環(huán)境參數(shù)很多,以風為主。不幸的是,由于對實際風功率譜的了解有限,以及風與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜相互作用,風的動力效應(yīng)很難精確建模。風對指向誤差和表面誤差的影響需要更準確地定義和識別。還必須根據(jù)風在結(jié)構(gòu)上的相關(guān)性確定風的性質(zhì)。此外,具體的風荷載分布、風的頻率含量以及結(jié)構(gòu)的模式是否被顯著激活也值得關(guān)注。為了進一步了解這些影響,必須使用專***評估系統(tǒng)性能。-
測試
為了更好地理解其中的一些影響,對位于夏威夷莫納凱亞和智利塞羅帕喬的雙子座南北光學(xué)望遠鏡進行了幾次測試。這種特殊的望遠鏡是研究風荷載效應(yīng)的理想望遠鏡。這種大型結(jié)構(gòu)被安置在一個外殼中,允許風荷載條件從幾乎完全保護到幾乎完全暴露在環(huán)境中變化。此外,塞羅·帕喬正在建造階段,望遠鏡可以在完全控制下運行,但目前還沒有安裝昂貴的鏡子。
冒納凱亞山的望遠鏡用于調(diào)查目的,以確定響應(yīng)水平是否足以進行大規(guī)模測試。馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾模態(tài)分析與控制實驗室(MACL)對這一大型結(jié)構(gòu)進行了幾次探索性試驗。
由于這架望遠鏡是可操作的,因此嚴格禁止進入鏡面上方的結(jié)構(gòu)區(qū)域。
主焊件
因此,只能在支撐主后視鏡總成的主焊件上進行測量。
在焊接件內(nèi)部的關(guān)鍵響應(yīng)點放置非常高靈敏度的PCB ICpaccelemometer(1 V/g和10 V/g)。這些響應(yīng)位置選擇在后視鏡執(zhí)行器支撐位置附近。典型的加速度計安裝位置如下圖所示。所有數(shù)據(jù)采集均采用小型便攜式8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在運行期間,為了考慮正常的環(huán)境條件以及望遠鏡運行期間通常經(jīng)歷的一些操作操作操作,采集了數(shù)據(jù)。®
除了進行環(huán)境風荷載測量外,還對二次風荷載進行了一些探索性沖擊試驗。
PCB系列393加速度計