Fast射電望遠(yuǎn)鏡空間五等分反射面單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種FAST射電望遠(yuǎn)鏡反射面單元，是射電望遠(yuǎn)鏡反射面的組成部分。
【背景技術(shù)】
[0002] FAST 為 500m 口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hun化ed-meter Aperture S地erical radio Telescope)的簡稱，為國家重大科學(xué)工程，目前正在貴州省駭南布依族苗族自治州 平塘縣克度鎮(zhèn)金科村大窩幽珪地建造中。本工程利用大窩幽天然喀斯特珪地作為望遠(yuǎn)鏡的 臺址，建造世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。
[0003] FAST主動反射面基準(zhǔn)面是一個口徑500m、半徑300m的球面，由主體支承結(jié)構(gòu)、促 動器、反射面單元組成。主動反射面主體支承結(jié)構(gòu)由圈梁和格構(gòu)柱W及格構(gòu)柱基礎(chǔ)、主索 網(wǎng)、下拉索組成。主索網(wǎng)為短程線型=角形網(wǎng)格。反射面單元安裝在主索網(wǎng)上，邊長約為 10. 4m ~12. 4m，數(shù)量約 4300 個。
[0004] FAST反射面單元設(shè)計、技術(shù)主要要求：
[000引設(shè)計使用年限；30年；反射面單元曲率半徑；315m ;拼裝調(diào)整后面形精度；RMS < 2. 5mm ;使用環(huán)境；戶外、多雨。
[0006] 為滿足FAST反射面單元的技術(shù)要求，因此必須設(shè)計一種精度、剛度、強(qiáng)度、重量、 防腐、成本、安裝和運輸?shù)染C合性能好的FAST反射面單元。前期主要采用傳統(tǒng)設(shè)計理念進(jìn) 行了一些不同結(jié)構(gòu)形式反射面單元的研制，例如：單層鋼背架反射面單元，該種單元變形與 重量較大；弦支預(yù)張拉鋼背架反射面單元，該種單元變形大、穩(wěn)定性差；角鋼栓接空間鋼背 架反射面單元，該種單元安裝效率低，重量大，防腐性能差。W上幾種傳統(tǒng)類型均不能滿足 FAST的使用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的FAST反射面單 元，該反射面單元設(shè)置有雙層背架，上層為五等分，下層為四等分，均采用侶合金材質(zhì)，面板 子單元由侶合金面板馴接在侶合金方管標(biāo)條上組成，本發(fā)明采用全侶空間結(jié)構(gòu)，較大程度 的降低了自重，因此降低了支撐結(jié)構(gòu)的制造成本及其安裝、運輸成本；由于本發(fā)明采用了侶 合金材料，其本身具有良好的防腐能力，不需要再進(jìn)行其它防腐措施即可滿足FAST的防腐 要求。
[000引為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0009] FAST射電望遠(yuǎn)鏡空間五等分反射面單元，包括雙層背架，背架整體呈S角形，每層 均由若干個=角形結(jié)構(gòu)單元組成，=角形結(jié)構(gòu)單元由支撐桿通過關(guān)節(jié)球連接構(gòu)成，上層每 條邊為五等分，下層每條邊為四等分，兩層中間設(shè)置有腹桿斜支撐，所述腹桿也連接在所述 關(guān)節(jié)球上；W所述背架上層為基座安裝有若干個面板子單元，面板子單元呈=角形，所述面 板子單元通過節(jié)點支撐裝置固定安裝在背架上層的支撐桿和關(guān)節(jié)球上，節(jié)點支撐裝置可調(diào) 節(jié)對所述面板子單元的支撐高度，所述支撐桿、關(guān)節(jié)球、腹桿、面板子單元均采用侶合金制 造。
[0010] 進(jìn)一步，所述面板子單元設(shè)置有=角形侶合金穿孔面板，所述面板背面沿著每條 邊均設(shè)置有支撐標(biāo)條，所述標(biāo)條為侶合金矩形管，所述面板通過侶合金馴釘固定在所述標(biāo) 條管壁上，相鄰標(biāo)條在面板頂角處設(shè)置侶合金連接板連接；所述支撐桿、腹桿均為侶合金圓 管。
[0011] 進(jìn)一步，所述面板采用侶合金網(wǎng)代替。
[0012] 進(jìn)一步，所述面板上的穿孔直徑5mm，兩孔中屯、距6. 7mm。
[0013] 進(jìn)一步，所述節(jié)點支撐裝置包括侶合金托盤，所述托盤下方設(shè)置高度可調(diào)節(jié)的支 撐座，該支撐座與所述背架上層的支撐桿和關(guān)節(jié)球連接固定；所述托盤上設(shè)置若干連接孔， 分別連接支撐座和所述面板子單元，每個托盤同時連接3個或6個所述面板子單元。
[0014] 進(jìn)一步，所述支撐座包括螺桿，螺桿軸線垂直所述托盤的盤體，通過成對螺母與所 述托盤連接，對所述螺母調(diào)節(jié)即可W調(diào)節(jié)螺桿對托盤的支持高度；所述支撐座下方通過所 述螺桿連接所述關(guān)節(jié)球，或者設(shè)置卡具連接所述背架上層支撐桿；所述面板頂角處的連接 板與所述托盤通過螺栓連接。
[0015] 進(jìn)一步，所述支撐座還包括連接座，該連接座為侶合金矩形管，矩形管上下管壁均 設(shè)置連接孔，所述螺桿通過成對螺母與連接座下管壁連接固定，所述托盤通過螺栓與連接 座上管壁連接固定，對所述螺母調(diào)節(jié)即可W調(diào)節(jié)螺桿對托盤的支持高度；或者所述螺桿分 為上、下螺桿，中間通過套筒連接，該套筒內(nèi)壁上下兩端均帶有螺紋，旋轉(zhuǎn)所述套筒即可W 調(diào)節(jié)螺桿對托盤的支持高度，所述套筒外壁中部設(shè)置有卡接槽連接旋轉(zhuǎn)工具。
[0016] 進(jìn)一步，所述卡具包括半圓形上、下輛塊，上、下輛塊通過螺栓連接；或者所述卡具 包括U型螺栓和壓塊，U型螺栓兩端帶螺紋，和壓塊通過螺母連接。
[0017] 進(jìn)一步，所述背架的支撐桿、腹桿的侶合金型號為6061-T6 ;所述關(guān)節(jié)球的侶合金 型號為2A12 ;所述穿孔面板、侶合金網(wǎng)的侶合金型號為5050 ;所述連接板的侶合金型號為 2A12。
[001引進(jìn)一步，所述背架頂角處伸出端桿連接射電望遠(yuǎn)鏡主索網(wǎng)，所述端桿連接在所述 關(guān)節(jié)球上。
[0019] 采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的FAST反射面單元，具有W下優(yōu)點：
[0020] 1、創(chuàng)造性的將輕質(zhì)、高強(qiáng)度且剛度大的空間侶合金網(wǎng)架應(yīng)用到巨型射電望遠(yuǎn)鏡 上。
[0021] 2、采用的空間五等分侶合金背架反射面單元，增加了 FAST反射面單元的剛度且 減輕了重量、減少了螺栓關(guān)節(jié)球種類及數(shù)目，提高了經(jīng)濟(jì)性。
[0022] 3、采用的侶合金背架反射面單元，解決了 FAST反射面單元防腐的問題。
[0023] 4、背架采用了侶合金螺栓關(guān)節(jié)球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使得FAST反射面單元安裝運輸更方 便。
[0024] 5、設(shè)計了易于調(diào)整面形的節(jié)點支撐裝置，解決了 FAST反射面單元的面形精度調(diào) 整問題。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所采用的背架上弦結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明所采用的背架下弦結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明所采用的背架腹桿結(jié)構(gòu)圖；
[002引圖4為網(wǎng)架上弦、下弦、腹桿組合成的背架結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明所采用的標(biāo)條組裝結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明所采用的面板子單元結(jié)構(gòu)圖；
[0031] 圖7為面板子單元頂角部位放大圖；
[0032] 圖8為面板子單元中標(biāo)條與穿孔侶板的組裝結(jié)構(gòu)圖；
[0033] 圖9為面板子單元頂角部位與侶托盤的組裝結(jié)構(gòu)圖；
[0034] 圖10為面板子單元頂角部位與侶托盤的組裝結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖11為面板子單元節(jié)點支撐裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖12為面板子單元節(jié)點支撐裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖13-16為面板子單元節(jié)點支撐裝置所采用的輛塊結(jié)構(gòu)圖；
[003引圖17-21為面板子單元節(jié)點支撐裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖22為11米等邊反射面單元變形的仿真云圖。
[0040] 圖中；1.背架上弦；1-1.支撐桿；1-2.關(guān)節(jié)球；2.背架下弦；2-1.支撐桿；2-2.關(guān) 節(jié)球；3.腹桿；3-1.支撐桿；4.面板組合點面板子單元；5-1.穿孔面板；5-2.標(biāo)條；5-3. 連接板；5-4.馴釘；6.托盤；6-1.螺釘；7.節(jié)點支撐裝置；7-1.螺栓；7-2.連接座；7-3.螺 桿；7-4.螺桿；7-5.套筒；7-6.上螺桿；7-7.下螺桿；7-8.加強(qiáng)座；8.卡具；8-1.上輛塊； 8-2.下輛塊；9. U型卡具。
【具體實施方式】
[0041] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，W下結(jié)合 附圖和較佳實施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征W及功效詳細(xì)說明如后。
[0042] 本發(fā)明中所描述的FAST射電望遠(yuǎn)鏡空間五等分反射面單元，結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、 圖3、圖4所示，具體包括雙層背架，背架整體呈=角形，每層均由若干個=角形結(jié)構(gòu)單元組 成，=角形結(jié)構(gòu)單元由支撐桿通過關(guān)節(jié)球連接構(gòu)成，上層每條邊為五等分，下層每條邊為四 等分，兩層中間設(shè)置有腹桿斜支撐，腹桿也連接在關(guān)節(jié)球上。
[0043] 其中的支撐桿、關(guān)節(jié)球、腹桿均采用侶合金制造。支撐桿、腹桿的侶合金型號為 6061-T6 ;關(guān)節(jié)球的侶合金型號為2A12,當(dāng)然也可W根據(jù)實際需要選用其他侶合金型號。支 撐桿、腹桿均為侶合金圓管，總數(shù)120根，截面尺寸為040mm X 2左右。
[0044] 背架上層即圖1中的背架上弦1，共包括25個S角形結(jié)構(gòu)單元，部分支撐桿1-1和 全部關(guān)節(jié)球1-2在=角形結(jié)構(gòu)單元之間是共用的，所謂的空間五等分即是指背架上層每條 邊為五等分，因為W背架上層為基座安裝有若干個面板子單元，背架上層是直接支撐結(jié)構(gòu)。 背架下層即圖2中的背架下弦2,共包括16個=角形結(jié)構(gòu)單元，部分支撐桿2-1和全部關(guān)節(jié) 球2-2在S角形結(jié)構(gòu)單元之間是共用的。
[0045] 為什么不選擇空間四等分或空間六等分的侶合金背架反射面單元？經(jīng)仿真計算