Fast射電望遠鏡空間五等分反射面單元的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種FAST射電望遠鏡反射面單元，是射電望遠鏡反射面的組成部分。
【背景技術】
[0002] FAST 為 500m 口徑球面射電望遠鏡（Five-hun化ed-meter Aperture S地erical radio Telescope)的簡稱，為國家重大科學工程，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鏡的 臺址，建造世界最大單口徑射電望遠鏡。
[0003] FAST主動反射面基準面是一個口徑500m、半徑300m的球面，由主體支承結構、促 動器、反射面單元組成。主動反射面主體支承結構由圈梁和格構柱W及格構柱基礎、主索 網、下拉索組成。主索網為短程線型=角形網格。反射面單元安裝在主索網上，邊長約為 10. 4m ~12. 4m，數量約 4300 個。
[0004] FAST反射面單元設計、技術主要要求：
[000引設計使用年限；30年；反射面單元曲率半徑；315m ;拼裝調整后面形精度；RMS < 2. 5mm ;使用環境；戶外、多雨。
[0006] 為滿足FAST反射面單元的技術要求，因此必須設計一種精度、剛度、強度、重量、 防腐、成本、安裝和運輸等綜合性能好的FAST反射面單元。前期主要采用傳統設計理念進 行了一些不同結構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；弦支預張拉鋼背架反射面單元，該種單元變形大、穩定性差；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上幾種傳統類型均不能滿足 FAST的使用需求。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種改進的FAST反射面單 元，該反射面單元設置有雙層背架，上層為五等分，下層為四等分，均采用侶合金材質，面板 子單元由侶合金面板馴接在侶合金方管標條上組成，本發明采用全侶空間結構，較大程度 的降低了自重，因此降低了支撐結構的制造成本及其安裝、運輸成本；由于本發明采用了侶 合金材料，其本身具有良好的防腐能力，不需要再進行其它防腐措施即可滿足FAST的防腐 要求。
[000引為實現上述目的，本發明采用W下技術方案：
[0009] FAST射電望遠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=角形結構單元組成，=角形結構單元由支撐桿通過關節球連接構成，上層每 條邊為五等分，下層每條邊為四等分，兩層中間設置有腹桿斜支撐，所述腹桿也連接在所述 關節球上；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 板子單元通過節點支撐裝置固定安裝在背架上層的支撐桿和關節球上，節點支撐裝置可調 節對所述面板子單元的支撐高度，所述支撐桿、關節球、腹桿、面板子單元均采用侶合金制 造。
[0010] 進一步，所述面板子單元設置有=角形侶合金穿孔面板，所述面板背面沿著每條 邊均設置有支撐標條，所述標條為侶合金矩形管，所述面板通過侶合金馴釘固定在所述標 條管壁上，相鄰標條在面板頂角處設置侶合金連接板連接；所述支撐桿、腹桿均為侶合金圓 管。
[0011] 進一步，所述面板采用侶合金網代替。
[0012] 進一步，所述面板上的穿孔直徑5mm，兩孔中屯、距6. 7mm。
[0013] 進一步，所述節點支撐裝置包括侶合金托盤，所述托盤下方設置高度可調節的支 撐座，該支撐座與所述背架上層的支撐桿和關節球連接固定；所述托盤上設置若干連接孔， 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，對所述螺母調節即可W調節螺桿對托盤的支持高度；所述支撐座下方通過所 述螺桿連接所述關節球，或者設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，對所述螺母調節即可W調節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，該套筒內壁上下兩端均帶有螺紋，旋轉所述套筒即可W 調節螺桿對托盤的支持高度，所述套筒外壁中部設置有卡接槽連接旋轉工具。
[0016] 進一步，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] 進一步，所述背架的支撐桿、腹桿的侶合金型號為6061-T6 ;所述關節球的侶合金 型號為2A12 ;所述穿孔面板、侶合金網的侶合金型號為5050 ;所述連接板的侶合金型號為 2A12。
[001引進一步，所述背架頂角處伸出端桿連接射電望遠鏡主索網，所述端桿連接在所述 關節球上。
[0019] 采用上述結構設置的FAST反射面單元，具有W下優點：
[0020] 1、創造性的將輕質、高強度且剛度大的空間侶合金網架應用到巨型射電望遠鏡 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、減少了螺栓關節球種類及數目，提高了經濟性。
[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節球網架結構，使得FAST反射面單元安裝運輸更方 便。
[0024] 5、設計了易于調整面形的節點支撐裝置，解決了 FAST反射面單元的面形精度調 整問題。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明所采用的背架上弦結構圖；
[0026] 圖2為本發明所采用的背架下弦結構圖；
[0027] 圖3為本發明所采用的背架腹桿結構圖；
[002引圖4為網架上弦、下弦、腹桿組合成的背架結構圖；
[0029] 圖5為本發明所采用的標條組裝結構圖；
[0030] 圖6為本發明所采用的面板子單元結構圖；
[0031] 圖7為面板子單元頂角部位放大圖；
[0032] 圖8為面板子單元中標條與穿孔侶板的組裝結構圖；
[0033] 圖9為面板子單元頂角部位與侶托盤的組裝結構圖；
[0034] 圖10為面板子單元頂角部位與侶托盤的組裝結構圖；
[0035] 圖11為面板子單元節點支撐裝置的結構圖；
[0036] 圖12為面板子單元節點支撐裝置的結構圖；
[0037] 圖13-16為面板子單元節點支撐裝置所采用的輛塊結構圖；
[003引圖17-21為面板子單元節點支撐裝置的結構圖；
[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.關節球；2.背架下弦；2-1.支撐桿；2-2.關 節球；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.標條；5-3. 連接板；5-4.馴釘；6.托盤；6-1.螺釘；7.節點支撐裝置；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] 為更進一步闡述本發明為達到預定發明目的所采取的技術手段及功效，W下結合 附圖和較佳實施例，對本發明的結構、特征W及功效詳細說明如后。
[0042] 本發明中所描述的FAST射電望遠鏡空間五等分反射面單元，結構如圖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=角形結構單元組 成，=角形結構單元由支撐桿通過關節球連接構成，上層每條邊為五等分，下層每條邊為四 等分，兩層中間設置有腹桿斜支撐，腹桿也連接在關節球上。
[0043] 其中的支撐桿、關節球、腹桿均采用侶合金制造。支撐桿、腹桿的侶合金型號為 6061-T6 ;關節球的侶合金型號為2A12,當然也可W根據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角形結構單元，部分支撐桿1-1和 全部關節球1-2在=角形結構單元之間是共用的，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構。 背架下層即圖2中的背架下弦2,共包括16個=角形結構單元，部分支撐桿2-1和全部關節 球2-2在S角形結構單元之間是共用的。
[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？經仿真計算