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專為南極低溫 -125 C 設計的驅動裝置

Admin 2019-01-083136

專為南極低溫 -125 C 設計的驅動裝置

?Dome C? 望遠鏡在南極以無間斷方式運作;必須承受的是堪稱地球上最惡劣的氣候條件。

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telescope on Astro-Physics, Antarctica

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南極之夏:望遠鏡的安裝作業

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自帶無鐵芯繞組型

 

?Station Concordia?(簡稱Dome C)研究站位于南極東部海拔3200 m 處,是地球上最冷的地方之一。 2010 年這里的溫度下降到–84.6 °C,創最低紀錄。就在這個全世界最偏僻的角落,一架望遠鏡已經站在這 里好幾年了。它是由法國尼斯大學天文觀測所 (Universitaire d'Astrophysique de Nice,LUAN) 所架設-每 天二十四小時不間斷地運作。 

這架望遠鏡的的基座(望遠鏡架臺)由 Astro-Physics 公司制造,型號為 3600GTO,具備傳動電機。Astro-Physics 為美國制造商,專門研發以及制造高精度望遠鏡架臺,對于各種不同的應用環境都有非常豐富的經驗。自從 2000 年初起至今,其 900GTO 以及 1200GTO 系列產品已在南極地區毫無間斷地為研究團隊服務。其無障礙且不間斷的運行能力對研究人員來說是最重要的,因為維修保養作業極為困難,而且非常危險。在南極的寒酷低溫以及難以預測的風勢之下,維修團隊幾乎不可能在露天下執行作業,而長達六個月的極夜更使得維修工作成為不可能的任務。這也代表,整個系統必須達到至少六個月無間斷并且無故障的運行。 

可想而知,減速箱是望遠鏡架臺中最重要的一部份:為了使望遠鏡能夠不斷地將視線固定在天空某一個目 標上,望遠鏡必須要能夠持續穩定地移動,并且不可有晃動情形出現。如果追蹤系統失效,那么很快就會  失去觀察目標,因而無法繪制其連續軌跡。為了能將目標「固定」在視野內,必須將重量約 250 公斤的基 架視情況進行移動。 

Astro-Physics 公司的生產部負責人 Wally Piorkowski-同時也是科學家-以他的實際經驗作出說明:「為 了確保所有望遠鏡架臺的低故障率和耐久性,Astro-Physics 公司只采用 maxon motor 生產的驅動系統?!?而他們也采用專為極低溫調制的軸承潤滑劑,讓 Dome C 克服南極的嚴酷條件。maxon 的電機在安裝完成 之后,不需要再補充潤滑劑-在這種環境條件下,其實也幾乎不可能完成這項工作。maxon 的電機采用無 鐵芯繞組設計和釹合金磁鐵,以最小的結構體積發揮最高性能。電機的機械式整流則透過碳刷或金屬刷進 行。其線性特性使機械換向在天文望遠鏡架臺內很容易實現。

在每一個底座內都有兩個軸:
其中一根軸為赤經軸,走向與地軸平行,作用在于讓望遠鏡在沿赤道上方移動。。為了使運動精確;電機 逆地球旋轉方向進行驅動,這樣天空中的觀測對象看起來好像保持固定狀態。這種減速傳動就是Astro- Physics 公司自己開發的產品。第二根軸為赤緯軸,與赤經軸呈垂直,作用在于將望遠鏡周期性地以目標和 天球赤道之間的角距移動。兩根軸的電機都配備了 HEDS 5540 型 3 信道編碼器。^藉由兩軸互相垂直的設計,可對望遠鏡向任一方位進行定向 

Wally 繼續說明:「針對小型基座,我們采用 maxon A-max 電機,對于望遠鏡架臺,例如 Dome C,則采 用 RE 25?!?RE 25 能夠提供最大的扭矩以及最高性能密度,擊敗所有同級產品?!噶硗庖豁椷x擇 maxon 電機的關鍵原因是」,Wally 另外補充說道:「因為它不會產生頓轉轉矩?!?頓轉轉矩是一種突然其來的 猛力晃動,常見于含鐵芯電機。相較之下,maxon 的無鐵芯電機即使在低轉速情形下也可達成無頓轉轉矩 的要求,完全符合望遠鏡架臺的基本使用條件。 “經常有用戶分開購買底座與望遠鏡” Wally 說?!氨热?,天文天文聯合考察機構、學校、研究所等購買望 遠鏡設備,而不一定買底座,然后他們自已進行組裝?!盇 Astro-Physics 的 3600GTO 和 3600GTOPE 型 天文望遠鏡架臺被許多私人家庭、大學、研究單位和教育機構、天文聯合考察機構、聯合性組織或者太陽 能技術公司等采用。

 


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