具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜

摘要

本发明公开了一种具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜，包括若干个主索节点盘，各个主索节点盘之间通过拉索相互连接，整体组合形成球面主索网，其中，在拉索与主索节点盘的连接部设置有关节轴承，索网变位过程中，拉索通过所述关节轴承与主索节点盘进行适应性变位，以消除连接部的附加弯曲应力。本发明可以有效缓解索结构在锚具附近的弯曲应力，提高索网结构的整体可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜。

背景技术

五百米口径球面射电望远镜（简称FAST--Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）工程，于2007年7月10日获得国家发改委立项批准，隶属于国家“十一五”重大科学工程项目。该望远镜具有极高的探测灵敏度和巨大的观测天区覆盖，投入使用后将提供人类以大量新发现和新突破的机遇。同时，它将把我国深空探测及通讯能力延伸至外行星空间，有能力成为我国未来深空探测计划的强大地面支撑。

该望远镜采用柔性索网作为反射面支撑结构，反射面板直接铺设在球面主索网上，每个主索节点通过下拉索与地面促动器连接。整个索网采用短程线网格划分方法，共由约6800余根间断的主索组成。根据需要观测天体的天区角度，利用促动器控制下拉索，在球面索网上形成直径为300米的抛物面，以汇聚电磁波对天体进行观测。索网由球面到抛物面的反复变化过程，称之为索网变位工作；抛物面的几何形状（或函数），称之为索网变位策略。

在变位观测过程中，钢索将长期承受高达约500MPa的疲劳应力幅（约为相关标准规定值的2.5倍），是望远镜的关键易损部位。由于索网是主动变位式工作模式，索节点与索结构的存在一定的角度摆动。这种角度的摆动会造成索结构在锚具附近承受较大的附加弯曲应力，从而使疲劳问题更加严重。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构经过改进，以提高使用寿命的具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜。

为实现上述目的，本发明具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜，包括若干个主索节点盘，各个主索节点盘之间通过拉索相互连接，整体组合形成球面主索网，其中，在拉索与主索节点盘的连接部设置有关节轴承，索网变位过程中，拉索通过所述关节轴承与主索节点盘进行适应性变位，以消除连接部的附加弯曲应力。

进一步，所述关节轴承为向心关节轴承。

进一步，所述主索节点盘上沿圆周方向均匀设置有若干个连接孔，所述关节轴承安装在连接孔内。

进一步，所述拉索的端部通过索头锚具固定安装在双叉耳连接部上，该双叉耳连接部包括设置在其端部的U型叉结构。

进一步，所述U型叉结构插接在所述主索节点盘上，所述U型叉结构与所述关节轴承之间通过销轴相连接。

进一步，所述主索节点盘上沿圆周方向还均匀设置有若干个反射面板预留孔，该射面板预留孔与所述连接孔相间隔设置。

进一步，所述主索节点盘的下部通过下拉索连接促动器。

进一步，所述下拉索与所述主索节点盘之间设置有推力关节轴承。

进一步，所述主索节点盘的材质为42CrMo。

本发明具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜，可以有效缓解索结构在锚具附近的弯曲应力，提高索网结构的整体可靠性。

附图说明

图1为本发明中主索节点结构示意图一；

图2为本发明中主索节点结构示意图二；

图3为本发明中主索节点结构示意图三；

图4为本发明中双叉耳连接部结构剖视示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1至图4所示，本发明具有主动变位式索网节点支撑结构的大射电望远镜，包括若干个主索节点盘1，各个主索节点盘1之间通过拉索2相互连接，整体组合形成球面主索网。

其中，在拉索2与主索节点盘1的连接部3设置有关节轴承4，索网变位过程中，拉索2通过关节轴承4与主索节点盘1进行适应性变位，以消除连接部3的附加弯曲应力。本发明中，关节轴承4可采用向心关节轴承。

具体的连接结构为：主索节点盘1上沿圆周方向均匀设置有若干个连接孔5，关节轴承4安装在连接孔5内。拉索2的端部通过索头锚具6固定安装在双叉耳连接部7上，双叉耳连接部7包括设置在其端部的U型叉结构8。U型叉结构8插接在主索节点盘1上，U型叉结构8与关节轴承4之间通过销轴9相连接。

主索节点盘1上沿圆周方向还均匀设置有若干个反射面板预留孔10，射面板预留孔10与连接孔5相间隔设置。主索节点盘1的下部通过下拉索11连接促动器，下拉索11与主索节点盘1之间设置有推力关节轴承（图中未示）。

本发明中主索节点盘1的相关要求为：

1、主索节点盘1的材质为42CrMo。满足《合金结构钢》（GB/T 3077-1999）的相关要求。应对材料进行锻打和调质处理，调质处理后屈服强度≥810MPa，抗拉强度≥930MPa，延伸率≥18%，断面收缩率≥65%；

2、当拉索所需的节点板厚度t小于节点板最大厚度T时，需要对节点板相应区域进行削薄处理，板厚不同的区域之间采用1:1放坡；

3、不同销孔对应的拉索编号需在节点板相应位置做出标记，方便施工安装；

4、索头锚具应与索规格配套，锚具绕向心关节轴承旋转5°时保证与节点板不干涉，锚具承载力与疲劳性能不应低于索体的相应数值；

5、销轴应与向心关节轴承内圈直径配合，满足安装精度要求。销轴的承载力与疲劳性能不应低于索体的相应数值；

6、索节点板与向心关节轴承过盈配合，索节点板与向心关节轴承接触面满足轴承的精度与光洁度要求。

本发明中节点整体采圆盘方式，相比于传统索节点模型，其受力更加合理，可以有效降低节点的重量，节省材料，降低成本。其次，在节点的细部构造方面，在拉索与节点盘的连接部位放置关节轴承，可以有效缓解索网变位过程中造成索结构承受的附加弯曲应力，提高索网在长期变位工作载荷下的整体可靠性。