CN108360668B - 一种fast反射面中心孔索张拉封堵结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，可满足FAST观测工况、维护工况的需求。该结构包括：索网、桁架梁、封堵面板以及附属连接件；该结构采用10根钢索与反射面原索网节点盘、中心处节点盘连接，张拉成由五个等边三角形组成的预应力正五边形轴对称网格，支撑桁架梁，再由桁架梁支撑小面板的方案。钢索长度和应力可以通过附属的花篮螺母进行调节，桁架梁与钢索之间、面板与桁架梁和节点盘之间均可以自由滑动，以此自适应因FAST反射面变形带来的正五边形孔几何形状的改变。该封堵结构完全采用人工组装/拆卸方式。

Description

一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构

技术领域

本发明涉及一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，该结构安 装、拆卸完全采用人工操作，可满足FAST观测工况、维护工况的需 求。

背景技术

FAST反射面是用钢缆编成柔性三角形网格的索网，在上面安装 4450块边长约11m的三角形铝合金反射面单元，在2225个索网节点 上用下拉索和安装在地面的液压促动器连接。在观测工况，由于地球 自转运动，射电波的入射角度会随着天体东升西落而同步发生变化。 为了满足这一变化要求，FAST通过促动器驱动下拉索和索网节点的 径向运动，使300米口径反射面主动变形，由球面形成瞬时抛物面，保证抛物面始终指向需要观测的天体，并将来自天体的射电波信号进 行聚焦。同时，处于焦点位置的馈源接收机接收电波信号并进行处理， 这个过程是连续的。

反射面外边缘直径600米的圆周上均布着6座百余米高的馈源支 撑塔，每座塔支撑有一条直径46mm的钢丝绳，每条钢丝绳由各塔底 的驱动卷扬机驱动，经地面导向滑轮、塔中心索通道、塔顶导向滑轮 机构与馈源舱可靠连接，6条钢丝绳进行并联运动，拖动馈源舱进行天文跟踪观测轨迹的初步定位。

馈源舱是承载馈源接收机，并对其位姿进行进一步精调控制的主 体设备，主要包括星形框架、AB轴机构、Stewart平台、多波束接收 机转向装置、舱罩和其他附属设备/设施等。馈源舱总体尺度为直径 13米、高6米，重约30吨。

在FAST反射面底部中心处建造了一套光电一体化的舱停靠平台 设备，用于馈源舱的检修维护等。舱停靠平台在FAST观测状态处于 收藏状态，其高度小于等于3.5米，其水平投影在直径为16米的圆 内。当舱入港检修维护时，舱停靠平台承接馈源舱的升降立柱升高至 5.02米，避免6索及缆线入舱机构与反射面单元干涉。

为了方便馈源舱的建造、入港停靠，反射面底部中心处留有内切 圆直径为16.8米的正五边形孔，孔下面建有一直径26米的基础圆台。 当FAST观测时，馈源舱离港，需要将该正五边形孔进行封堵，以便 有效屏蔽地面热辐射产生的噪声。馈源舱入港停靠时，需将覆盖正五 边形孔用的封堵结构、机构等移除。

当FAST反射面主动变形时，索网中心正五边形在水平投影面内 会沿钢索轴向和垂直钢索轴向两个方向上分别产生侧偏量，最大侧偏 量为140mm，同时5套节点盘的高度会产生变化，变化量±500mm。 中心处正五边形孔的封堵结构和机构，应满足反射面变形要求。

本发明涉及一种FAST反射面底部中心处正五边形孔封堵的结 构，该结构要满足中心5块面板移除、复位、参与反射面板变形等工 况的要求，实现结构、操作简单可靠，且不能与其相邻反射面板、索网、舱停靠平台、馈源舱、拖动馈源舱的6索及缆线入舱机构干涉。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背 景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已 为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结 构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明采用一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，包括：索 网、桁架梁以及封堵面板；其中，

所述索网包括5根边索和5根向心索；5根所述边索通过5个节 点盘转接件与FAST反射面底部中心处正五边形孔周向的五个节点盘 连接构成正五边形结构；5根所述向心索的一端与所述节点盘转接件 连接，另一端均连接至所述正五边形结构中心的中心节点盘，所述中 心节点盘的下方连接下拉索以及液压促动器；

所述桁架梁包括5个长桁架梁以及15个短桁架梁；其中，5个 所述长桁架梁首尾相连构成五边形结构，且相邻的长桁架梁之间通过 转动连接组件转动连接后通过旋转压板机构与所述向心索滑动连接； 15个所述短桁架梁的一端与长桁架梁的中部固定连接，另一端均通过所述旋转压板机构与所述向心索或边索滑动连接；最终在每根边 索、向心索上均形成两个连接节点；

所述封堵面板包括5块大三角形面板，5块所述大三角形面板与 5根边索构成的正五边形结构被5根向心索划分的五个等腰三角形空 间一一对应；每个大三角形面板均包括9块小三角形面板；所述中心 节点盘、正五边形孔周向的五个节点盘、长桁架梁与向心索的连接位 置、短桁架梁与长桁架梁的连接位置、短桁架梁与边索和向心索的连接位置上均设置用于支撑所述小三角形面板的小节点盘；每一个所述 三角形空间内的9块小三角形面板的三个角均通过支撑件支撑在所 述小节点盘上；除支撑在中心节点盘、正五边形孔周向的五个节点盘 上的小节点盘上以外的所有小三角形面板的角均通过定位连接件与 小节点盘定位连接。

作为一种进一步的技术方案，5根所述边索以及5根所述向心索 中任意相邻的两根的中部均设置有花篮螺母。

作为一种进一步的技术方案，所述转动连接组件包括设置在相邻 的所述长桁架梁中其中一个长桁架梁上的转轴，所述转轴上、个各套 设一个套管，所述套管上设置有连接耳板；另一个长桁架梁上设置有 与所述连接耳板连接的连接板，所述连接耳板与所述连接板通过螺栓 固定连接。

作为一种进一步的技术方案，所述旋转压板机构包括下端面带有 U型凹槽的连接块和旋转固定板；所述旋转固定板的一端通过销轴与 所述连接块的一侧端面转动连接，旋转固定板的另一端设置有侧开口 的固定孔，连接块的另一侧端面设置有与所述固定孔相适配的锁紧用 内六角螺钉；所述连接块的上端面固定在所述长桁架梁或所述短桁架 梁的下方。

作为一种进一步的技术方案，所述连接块的U型凹槽的宽度大于 所述向心索或边索的直径。

作为一种进一步的技术方案，所述支撑件为设置在所述小三角形 面板角上的万向球。

作为一种进一步的技术方案，所述定位连接件包括定位孔和定位 销，二者分别设置在所述小三角形面板和所述小节点盘上。

作为一种进一步的技术方案，所述定位孔和定位销的间隙为3mm。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

该结构采用10根钢索与反射面原索网节点盘、中心处节点盘连 接，张拉成由五个等边三角形组成的预应力正五边形轴对称网格，支 撑桁架梁，再由桁架梁支撑小面板的方案。

钢索长度和应力可以通过附属的花篮螺母进行调节，桁架梁与钢 索之间、面板与桁架梁和节点盘之间均可以自由滑动，以此自适应因 FAST反射面变形带来的正五边形孔几何形状的改变。

该封堵结构完全采用人工组装/拆卸方式。

当馈源舱准备入港前，该封堵结构按面板、桁架梁、钢索和中心 节点盘的次序被依次快速拆除，腾出空间容纳馈源舱入港停靠。当 FAST馈源舱离港后，可按照与拆卸相反的顺序快速恢复封堵结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方 案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简 单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的索网结构示意图；

图2为本发明提供的索网与桁架梁的连接结构示意图；

图3为本发明提供的索网与桁架梁的连接俯视图；

图4为本发明提供的相邻的长桁架梁连接结构示意图；

图5为本发明提供的相邻的长桁架梁连接另一视角结构示意图；

图6为本发明提供的旋转压板机构与向心索或边索的连接结构示意 图；

图7为本发明提供的小三角形面板和小节点盘的连接结构示意图；

图8为本发明提供的小三角形面板的俯视结构示意图；

图9为本发明提供的小三角形面板的角部结构示意图；

图10为本发明提供的安装有两块小三角形面板的封堵结构的三维结 构示意图；

图11为发明提供的安装有两块小三角形面板的封堵结构的三维放大 结构示意图；

图标：1-边索；2-向心索；3-节点盘转接件；4-节点盘；5-中心节点 盘；6-长桁架梁；7-短桁架梁；8-连接节点；9-小节点盘；10-花篮 螺母；11-转轴；12-套管；13-连接耳板；14-连接板；15-螺栓；16- 连接块；17-旋转固定板；18-销轴；19-固定孔；20-内六角螺钉；21- 万向球；22-定位孔；23-定位销；24-小三角形面板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解 的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用 于限制本发明。

结合图1至图10所示，本申请提供了一种FAST反射面中心孔索 张拉封堵结构，包括：索网、桁架梁以及封堵面板；其中，

所述索网包括5根边索1和5根向心索2；5根所述边索1通过5个节点盘转接件3与FAST反射面底部中心处正五边形孔周向的五 个节点盘4连接构成正五边形结构；5根所述向心索2的一端与所述 节点盘转接件3连接，另一端均连接至所述正五边形结构中心的中心节点盘5，所述中心节点盘5的下方连接下拉索以及液压促动器；本 发明用5根边索、5根向心索、5个节点盘转接件、1个中心节点盘、 7个花篮螺母等张拉成一个由5个三角形组成的正五边形新索网，该 索网与原索网连接成一个整体，中心节点盘下方连接下拉索和液压促 动器，可以使该新索网与原索网一起变形。该新索网是桁架梁部分的 支撑。

所述桁架梁包括5个长桁架梁6以及15个短桁架梁7；其中，5 个所述长桁架梁6首尾相连构成五边形结构，且相邻的长桁架梁6 之间通过转动连接组件转动连接后通过旋转压板机构与所述向心索 2滑动连接；15个所述短桁架梁7的一端与长桁架梁6的中部固定连接(如采用螺栓副连接)，另一端均通过所述旋转压板机构与所述向 心索2或边索1滑动连接；最终在每根边索1、向心索2上均形成两 个连接节点8。

需要说明的是，本实施例中，5个长桁架梁6以及15个短桁架 梁7的安装方式如图2和图3所示，但是，其安装方式并不唯一，只 要满足最终在每根边索1、向心索2上均形成两个连接节点8即可； 如此设置，可以将每个由钢索张拉成的等腰三角形区域分为9个小三角形区域。

在张拉完的新索网上安装桁架梁，该桁架梁结构为其上的小面板 提供支撑，通过桁架梁将每个由钢索张拉成的等腰三角形区域分为9 个小三角形区域，上面铺设9块小的三角形面板。桁架梁部分包括6 个8米长的桁架梁、15个3.3米长的短桁架梁，在原正五边形孔的5 个节点盘上，各安装一个小节点盘，来构成所有上部小面板的支撑节 点盘。

所述封堵面板包括5块大三角形面板，5块所述大三角形面板与 5根边索1构成的正五边形结构被5根向心索2划分的五个三角形空 间一一对应；每个大三角形面板均包括9块小三角形面板；所述中心 节点盘5、正五边形孔周向的五个节点盘4、长桁架梁6与向心索2 的连接位置、短桁架梁7与长桁架梁6的连接位置、短桁架梁7与边 索1和向心索2的连接位置上均设置用于支撑所述小三角形面板的小 节点盘9；每一个所述三角形空间内的9块小三角形面板24的三个 角均通过支撑件支撑在所述小节点盘上；除支撑在中心节点盘5、正 五边形孔周向的五个节点盘4上的小节点盘上以外的所有小三角形 面板的角均通过定位连接件与小节点盘定位连接。

作为一种进一步的技术方案，5根所述边索1以及5根所述向心 索2中任意相邻的两根的中部均设置有花篮螺母10。5根向心索分别 与5个节点盘转接件、1个中心节点盘连接，其中3根是完整的索， 2根相邻的索中间由花篮螺母连接来调节长短。张拉时，先连接3根 是完整的索，再连接2根有花篮螺母的索，张拉2根有花篮螺母的索， 使5根向心索张紧。拆卸时，先放松2根有花篮螺母的向心索，然后 再拆卸5索与中心节点盘的连接，将5根中心索移除中心处，5根中 心索与节点盘连接件处的连接不必拆除。

5根边索分别与5个节点盘转接件，这5根边索中间都连接有花 篮螺母，可以张紧。该5根索安装完成后，以后不再拆除。

作为一种进一步的技术方案，所述转动连接组件包括设置在相邻 的所述长桁架梁中其中一个长桁架梁上的转轴11，所述转轴11上、 个各套设一个套管12，所述套管12上设置有连接耳板13；另一个长 桁架梁上设置有与所述连接耳板13连接的连接板14，所述连接耳板 13与所述连接板14通过螺栓15固定连接。

作为一种进一步的技术方案，所述旋转压板机构包括下端面带有 U型凹槽的连接块16和旋转固定板17；所述旋转固定板17的一端通 过销轴18与所述连接块16的一侧端面转动连接，旋转固定板17的 另一端设置有侧开口的固定孔19，连接块16的另一侧端面设置有与 所述固定孔19相适配的锁紧用内六角螺钉20；所述连接块16的上 端面固定在所述长桁架梁6或所述短桁架梁7的下方。因在反射面自 主变形的过程中，5根边索长度最大变化量约为70mm，5根向心索最大变化量约为115mm，所以桁架梁与索连接部分，采取自适应的结构， 为拆装方便，在连接结构处采用旋转压板机构。

作为一种进一步的技术方案，所述连接块16的U型凹槽的宽度 大于所述向心索2或边索1的直径。

作为一种进一步的技术方案，所述支撑件为设置在所述小三角形 面板角上的万向球21。小三角形面板采用铝合金方管连接板、万向 球、冲孔铝合金板等制作。与桁架梁中的三个节点盘的放置采用一面 三孔定位，小三角形面板三个角上的三个万向球在节点盘上支撑小三 角形面板，形成面定位。

作为一种进一步的技术方案，所述定位连接件包括定位孔22和 定位销23，二者分别设置在所述小三角形面板24和所述小节点盘上。 所述定位孔22和定位销23的间隙为3mm。小面板的每一个角与其放 置的节点盘采用一个销和孔定位，孔和销的间隙为3mm，这样可以避 免干涉，同时将9块小面板通过节点盘上销和小面板上的孔定位，形 成一块大面板。大面板三个角上的节点盘上无插销限位，这样可以使 大三角形面板适应节点盘的在反射面自主变形中的位置变化。

本发明中的小三角形面板在安装时，将小面板从下面通过索与桁 架梁形成的菱形孔、大三角形孔、梯形孔，提升到桁架梁上面，先安 装索与桁架梁形成完整小三角形处的面板，后安装索与桁架梁形成菱 形孔等大孔位置的小面板。

综上，本发明提供一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，一 种可覆盖FAST反射面底部中心处正五边形孔的可人工快速组装/拆卸的轻型封堵结构。该结构采用10根钢索与反射面原索网节点盘、 中心处节点盘连接，张拉成由五个等边三角形组成的预应力正五边形 轴对称网格，支撑桁架梁，再由桁架梁支撑小面板的方案。钢索长度 和应力可以通过附属的花篮螺母进行调节，桁架梁与钢索之间、面板 与桁架梁和节点盘之间均可以自由滑动，以此自适应因FAST反射面 变形带来的正五边形孔几何形状的改变。该封堵结构完全采用人工组 装/拆卸方式。当馈源舱准备入港前，该封堵结构按面板、桁架梁、钢索和中心节点盘的次序被依次快速拆除，腾出空间容纳馈源舱入港 停靠。当FAST馈源舱离港后，可按照与拆卸相反的顺序快速恢复封 堵结构。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载 的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，包括：索网、桁架梁以及封堵面板；其中，

所述索网包括5根边索和5根向心索；5根所述边索通过5个节点盘转接件与FAST反射面底部中心处正五边形孔周向的五个节点盘连接构成正五边形结构；5根所述向心索的一端与所述节点盘转接件连接，另一端均连接至所述正五边形结构中心的中心节点盘，所述中心节点盘的下方连接下拉索以及液压促动器；

所述桁架梁包括5个长桁架梁以及15个短桁架梁；其中，5个所述长桁架梁首尾相连构成五边形结构，且相邻的长桁架梁之间通过转动连接组件转动连接后通过旋转压板机构与所述向心索滑动连接；15个所述短桁架梁的一端与长桁架梁的中部固定连接，另一端均通过所述旋转压板机构与所述向心索或边索滑动连接；最终在每根边索、向心索上均形成两个连接节点；

所述封堵面板包括5块大三角形面板，5块所述大三角形面板与5根边索构成的正五边形结构被5根向心索划分的五个三角形空间一一对应；每个大三角形面板均包括9块小三角形面板；所述中心节点盘、正五边形孔周向的五个节点盘、长桁架梁与向心索的连接位置、短桁架梁与长桁架梁的连接位置、短桁架梁与边索和向心索的连接位置上均设置用于支撑所述小三角形面板的小节点盘；每一个所述三角形空间内的9块小三角形面板的三个角均通过支撑件支撑在所述小节点盘上；除支撑在中心节点盘、正五边形孔周向的五个节点盘上的小节点盘上以外的所有小三角形面板的角均通过定位连接件与小节点盘定位连接；

5根所述边索以及5根所述向心索中任意相邻的两根的中部均设置有花篮螺母；

所述转动连接组件包括设置在相邻的所述长桁架梁中其中一个长桁架梁上的转轴，所述转轴上、下各套设一个套管，所述套管上设置有连接耳板；另一个长桁架梁上设置有与所述连接耳板连接的连接板，所述连接耳板与所述连接板通过螺栓固定连接。

2.根据权利要求1所述的FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，所述旋转压板机构包括下端面带有U型凹槽的连接块和旋转固定板；所述旋转固定板的一端通过销轴与所述连接块的一侧端面转动连接，旋转固定板的另一端设置有侧开口的固定孔，连接块的另一侧端面设置有与所述固定孔相适配的锁紧用内六角螺钉；所述连接块的上端面固定在所述长桁架梁或所述短桁架梁的下方。

3.根据权利要求2所述的FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，所述连接块的U型凹槽的宽度大于所述向心索或边索的直径。

4.根据权利要求1所述的FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，所述支撑件为设置在所述小三角形面板角上的万向球。

5.根据权利要求1所述的FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，所述定位连接件包括定位孔和定位销，二者分别设置在所述小三角形面板和所述小节点盘上。

6.根据权利要求5所述的FAST反射面中心孔索张拉封堵结构，其特征在于，所述定位孔和定位销的间隙为3mm。