Fast射电望远镜空间五等分反射面单元的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种FAST射电望远镜反射面单元，是射电望远镜反射面的组成部分。
【背景技术】
[0002] FAST 为 500m 口径球面射电望远镜（Five-hun化ed-meter Aperture S地erical radio Telescope)的简称，为国家重大科学工程，目前正在贵州省駭南布依族苗族自治州 平塘县克度镇金科村大窝幽珪地建造中。本工程利用大窝幽天然喀斯特珪地作为望远镜的 台址，建造世界最大单口径射电望远镜。
[0003] FAST主动反射面基准面是一个口径500m、半径300m的球面，由主体支承结构、促 动器、反射面单元组成。主动反射面主体支承结构由圈梁和格构柱W及格构柱基础、主索 网、下拉索组成。主索网为短程线型=角形网格。反射面单元安装在主索网上，边长约为 10. 4m ~12. 4m，数量约 4300 个。
[0004] FAST反射面单元设计、技术主要要求：
[000引设计使用年限；30年；反射面单元曲率半径；315m ;拼装调整后面形精度；RMS < 2. 5mm ;使用环境；户外、多雨。
[0006] 为满足FAST反射面单元的技术要求，因此必须设计一种精度、刚度、强度、重量、 防腐、成本、安装和运输等综合性能好的FAST反射面单元。前期主要采用传统设计理念进 行了一些不同结构形式反射面单元的研制，例如：单层钢背架反射面单元，该种单元变形与 重量较大；弦支预张拉钢背架反射面单元，该种单元变形大、稳定性差；角钢栓接空间钢背 架反射面单元，该种单元安装效率低，重量大，防腐性能差。W上几种传统类型均不能满足 FAST的使用需求。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种改进的FAST反射面单 元，该反射面单元设置有双层背架，上层为五等分，下层为四等分，均采用侣合金材质，面板 子单元由侣合金面板馴接在侣合金方管標条上组成，本发明采用全侣空间结构，较大程度 的降低了自重，因此降低了支撑结构的制造成本及其安装、运输成本；由于本发明采用了侣 合金材料，其本身具有良好的防腐能力，不需要再进行其它防腐措施即可满足FAST的防腐 要求。
[000引为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0009] FAST射电望远镜空间五等分反射面单元，包括双层背架，背架整体呈S角形，每层 均由若干个=角形结构单元组成，=角形结构单元由支撑杆通过关节球连接构成，上层每 条边为五等分，下层每条边为四等分，两层中间设置有腹杆斜支撑，所述腹杆也连接在所述 关节球上；W所述背架上层为基座安装有若干个面板子单元，面板子单元呈=角形，所述面 板子单元通过节点支撑装置固定安装在背架上层的支撑杆和关节球上，节点支撑装置可调 节对所述面板子单元的支撑高度，所述支撑杆、关节球、腹杆、面板子单元均采用侣合金制 造。
[0010] 进一步，所述面板子单元设置有=角形侣合金穿孔面板，所述面板背面沿着每条 边均设置有支撑標条，所述標条为侣合金矩形管，所述面板通过侣合金馴钉固定在所述標 条管壁上，相邻標条在面板顶角处设置侣合金连接板连接；所述支撑杆、腹杆均为侣合金圆 管。
[0011] 进一步，所述面板采用侣合金网代替。
[0012] 进一步，所述面板上的穿孔直径5mm，两孔中屯、距6. 7mm。
[0013] 进一步，所述节点支撑装置包括侣合金托盘，所述托盘下方设置高度可调节的支 撑座，该支撑座与所述背架上层的支撑杆和关节球连接固定；所述托盘上设置若干连接孔， 分别连接支撑座和所述面板子单元，每个托盘同时连接3个或6个所述面板子单元。
[0014] 进一步，所述支撑座包括螺杆，螺杆轴线垂直所述托盘的盘体，通过成对螺母与所 述托盘连接，对所述螺母调节即可W调节螺杆对托盘的支持高度；所述支撑座下方通过所 述螺杆连接所述关节球，或者设置卡具连接所述背架上层支撑杆；所述面板顶角处的连接 板与所述托盘通过螺栓连接。
[0015] 进一步，所述支撑座还包括连接座，该连接座为侣合金矩形管，矩形管上下管壁均 设置连接孔，所述螺杆通过成对螺母与连接座下管壁连接固定，所述托盘通过螺栓与连接 座上管壁连接固定，对所述螺母调节即可W调节螺杆对托盘的支持高度；或者所述螺杆分 为上、下螺杆，中间通过套筒连接，该套筒内壁上下两端均带有螺纹，旋转所述套筒即可W 调节螺杆对托盘的支持高度，所述套筒外壁中部设置有卡接槽连接旋转工具。
[0016] 进一步，所述卡具包括半圆形上、下辆块，上、下辆块通过螺栓连接；或者所述卡具 包括U型螺栓和压块，U型螺栓两端带螺纹，和压块通过螺母连接。
[0017] 进一步，所述背架的支撑杆、腹杆的侣合金型号为6061-T6 ;所述关节球的侣合金 型号为2A12 ;所述穿孔面板、侣合金网的侣合金型号为5050 ;所述连接板的侣合金型号为 2A12。
[001引进一步，所述背架顶角处伸出端杆连接射电望远镜主索网，所述端杆连接在所述 关节球上。
[0019] 采用上述结构设置的FAST反射面单元，具有W下优点：
[0020] 1、创造性的将轻质、高强度且刚度大的空间侣合金网架应用到巨型射电望远镜 上。
[0021] 2、采用的空间五等分侣合金背架反射面单元，增加了 FAST反射面单元的刚度且 减轻了重量、减少了螺栓关节球种类及数目，提高了经济性。
[0022] 3、采用的侣合金背架反射面单元，解决了 FAST反射面单元防腐的问题。
[0023] 4、背架采用了侣合金螺栓关节球网架结构，使得FAST反射面单元安装运输更方 便。
[0024] 5、设计了易于调整面形的节点支撑装置，解决了 FAST反射面单元的面形精度调 整问题。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明所采用的背架上弦结构图；
[0026] 图2为本发明所采用的背架下弦结构图；
[0027] 图3为本发明所采用的背架腹杆结构图；
[002引图4为网架上弦、下弦、腹杆组合成的背架结构图；
[0029] 图5为本发明所采用的標条组装结构图；
[0030] 图6为本发明所采用的面板子单元结构图；
[0031] 图7为面板子单元顶角部位放大图；
[0032] 图8为面板子单元中標条与穿孔侣板的组装结构图；
[0033] 图9为面板子单元顶角部位与侣托盘的组装结构图；
[0034] 图10为面板子单元顶角部位与侣托盘的组装结构图；
[0035] 图11为面板子单元节点支撑装置的结构图；
[0036] 图12为面板子单元节点支撑装置的结构图；
[0037] 图13-16为面板子单元节点支撑装置所采用的辆块结构图；
[003引图17-21为面板子单元节点支撑装置的结构图；
[0039] 图22为11米等边反射面单元变形的仿真云图。
[0040] 图中；1.背架上弦；1-1.支撑杆；1-2.关节球；2.背架下弦；2-1.支撑杆；2-2.关 节球；3.腹杆；3-1.支撑杆；4.面板组合点面板子单元；5-1.穿孔面板；5-2.標条；5-3. 连接板；5-4.馴钉；6.托盘；6-1.螺钉；7.节点支撑装置；7-1.螺栓；7-2.连接座；7-3.螺 杆；7-4.螺杆；7-5.套筒；7-6.上螺杆；7-7.下螺杆；7-8.加强座；8.卡具；8-1.上辆块； 8-2.下辆块；9. U型卡具。
【具体实施方式】
[0041] 为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，W下结合 附图和较佳实施例，对本发明的结构、特征W及功效详细说明如后。
[0042] 本发明中所描述的FAST射电望远镜空间五等分反射面单元，结构如图1、图2、 图3、图4所示，具体包括双层背架，背架整体呈=角形，每层均由若干个=角形结构单元组 成，=角形结构单元由支撑杆通过关节球连接构成，上层每条边为五等分，下层每条边为四 等分，两层中间设置有腹杆斜支撑，腹杆也连接在关节球上。
[0043] 其中的支撑杆、关节球、腹杆均采用侣合金制造。支撑杆、腹杆的侣合金型号为 6061-T6 ;关节球的侣合金型号为2A12,当然也可W根据实际需要选用其他侣合金型号。支 撑杆、腹杆均为侣合金圆管，总数120根，截面尺寸为040mm X 2左右。
[0044] 背架上层即图1中的背架上弦1，共包括25个S角形结构单元，部分支撑杆1-1和 全部关节球1-2在=角形结构单元之间是共用的，所谓的空间五等分即是指背架上层每条 边为五等分，因为W背架上层为基座安装有若干个面板子单元，背架上层是直接支撑结构。 背架下层即图2中的背架下弦2,共包括16个=角形结构单元，部分支撑杆2-1和全部关节 球2-2在S角形结构单元之间是共用的。
[0045] 为什么不选择空间四等分或空间六等分的侣合金背架反射面单元？经仿真计算