CN111585039B - 一种fast反射面单元自适应连接机构更换方法 - Google Patents

一种fast反射面单元自适应连接机构更换方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及FAST射电天文望远镜技术领域，尤其是涉及一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，该方法包括：翻转移除待更换自适应连接机构相对应位置的反射面单元角点处小面板；安装力系转换装置；调整反射面面板端轴的位置；反射面面板重力转换至相邻索体上；拆除待更换自适应连接机构；安装新自适应连接机构并与节点盘紧固连接；力系转换装置解除并恢复反射面单元角点处小面板的安装。该方法在反射面单元自适应连接机构更换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小，实现反射面单元自适应连接机构快速更换，人工作业强度小，进度快，对反射面单元无损伤，可周转使用，便于标准化施工，工效高，施工成本较小。

Description

一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法
技术领域
本发明涉及FAST射电天文望远镜技术领域，尤其是涉及一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法。
背景技术
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope，FAST)是我国十一五期间的重大科学装置，是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址、主动变形的反射面、采用六索并联拖动的柔性轻型馈源支撑。
FAST反射面采用柔性索网作为主要支承结构和主动变形的关键部件。索网结构共包括6670根主索、2225根下拉索和2225个索网节点盘。每一根下拉索和一台液压促动器连接并锚固于地面基墩。每个节点盘和相邻6 根主索相互连接，共同编织形成了巨大的主索网，也是FAST反射面几何面形的基础。通过协调控制2225台液压促动器的伸缩运动，进而带动主索和节点盘的运动，可以实现反射面面形的改变，如基准球面(曲率半径300 米)和天文观测所需的旋转抛物面(口径300米)等。
主索网所构成的曲面面域主要采用短程线分割方法，全域被划分为 4300个近似等边三角形域和150个边缘四边形域，每一个节点盘均位于这些三角形和四边形的顶点位置。主索网的每个三角形域和四边形域均安装全铝合金反射面单元，覆盖整个面域，构成FAST反射面。相邻反射面单元之间留有约65mm的间隙，保证反射面面形改变时相邻单元不会发生碰撞干涉。其中三角形单元边长约11米，重量约450-480Kg。反射面单元的每个顶点分别通过一个自适应连接机构与其对应的索网节点盘进行约束连接。对于三角形单元而言，不同的顶点连接不同的自适应连接机构，可分为0# 连接机构、1#连接机构和2#连接机构三种。0#连接机构约束3个平动自由度，1#连接机构约束2个平动自由度，2#连接机构约束1个平动自由度。通过这样的约束连接方式约束刚性反射面单元的六个自由度，从而保证了反射面单元以简支约束的方式与索网结构连接，不会因为索网结构自身的运动变形而引起附加内力。
FAST反射面单元的自适应连接机构是一种完全创新的产品，没有现成的实例可供参考，需要在故障-改进-更新的循环中不断完善原有产品设计和安装工艺。自适应连接机构的润滑非常重要，但因长期暴露在野外环境下工作，随着工作时间增长，润滑性能变差，甚至可能失效，导致自适应连接机构无法通过内部滑动消解反射面主动变形时的相对位置变化，从而危及反射面单元。当反射面单元自适应连接机构出现问题时，会造成连接机构润滑困难和复位卡滞现象，从而造成反射面单元之间间隙异常，情况严重时造成连接螺栓断裂和单元背架杆件损伤，需对自适应连接机构进行更换，目前尚无有效更换方法。
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反射面单元自适应连接机构更换方法，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：
本发明提供一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其包括如下步骤：
翻转移除待更换自适应连接机构相对应位置反射面单元角点处的小面板；
安装力系转换装置；
调整反射面面板端轴的位置；
反射面面板重力转换至相邻索体上；
拆除待更换自适应连接机构；
安装新自适应连接机构并与节点盘紧固连接；
力系转换装置解除并翻转恢复反射面单元角点处的小面板位置。
作为一种进一步的技术方案，所述力系转换装置包括：第一手拉葫芦、第二手拉葫芦、第三手拉葫芦、第四手拉葫芦和第五手拉葫芦；
建立F1受力体系：
将第一手拉葫芦连接在第一主索的索体和第一个面板下节点之间，将第四手拉葫芦连接在第二主索的索体和第二个面板下节点之间；
建立F2受力体系：
将第二手拉葫芦连接在第一个面板上节点与第六主索的索头之间，将第三手拉葫芦连接在第二个面板上节点与第三主索的索头之间；
建立F3受力体系：
将第五手拉葫芦连接在第三个面板下节点与第四主索的索头之间；
其中，待更换自适应连接机构对应位置的索节点盘上依次设置有第一主索、第二主索、第三主索、第四主索、第五主索和第六主索，待更换自适应连接机构位于第一主索与第二主索之间的位置；
其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板上节点和第二个面板上节点，第一个面板上节点与第一主索同侧，第二个面板上节点与第二主索同侧；
其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板下节点、第二个面板下节点和第三个面板下节点，第一个面板下节点与第一主索同侧，第二个面板下节点与第二主索同侧，第三个面板下节点位于第一主索与第二主索中间位置且靠近索节点盘。
作为一种进一步的技术方案，第一手拉葫芦、第二手拉葫芦、第三手拉葫芦、第四手拉葫芦和第五手拉葫芦的两端分别通过吊带连接。
作为一种进一步的技术方案，所述调整反射面面板端轴的位置包括：通过控制第二手拉葫芦和第三手拉葫芦以调节F2，通过F2调整反射面面板节点轴至中心位置。
作为一种进一步的技术方案，在拆除待更换自适应连接机构相对应位置的反射面面板之前还包括如下步骤：
安装吊点；
爬升吊篮安装并爬升至施工位置；
待更换连接机构两侧各安装一套吊篮并加固吊篮，用于载人施工平台。
作为一种进一步的技术方案，所述安装吊点包括：第一吊点、第二吊点和第三吊点；在第六主索的索头位置安装第一吊点；在第五主索的索头位置安装第二吊点；在第三主索的索头位置安装第三吊点。
作为一种进一步的技术方案，爬升吊篮安装在第二吊点上并爬升至施工位置；第一简易吊篮安装在第一吊点；第二简易吊篮安装在第三吊点。
作为一种进一步的技术方案，该方法可应用在将FAST反射面单元1# 连接机构更换成0#连接机构，其中，1#连接机构为待更换自适应连接机构， 0#连接机构为新自适应连接机构。
作为一种进一步的技术方案，该方法可应用在将FAST反射面单元0# 连接机构更换成1#连接机构，其中，0#连接机构为待更换自适应连接机构， 1#连接机构为新自适应连接机构。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1.该方法在反射面单元自适应连接机构更换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小，实现自适应连接机构快速更换，人工作业强度小，进度快，对原反射面单元无损伤；
2.便于标准化施工，工效高，施工成本较小。
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FAST反射面单元自适应连接机构更换方法的施工示意图；
图2为本发明提供的FAST反射面单元1#连接机构更换成0#连接机构方法的施工示意图；
图3为本发明提供的FAST反射面单元0#连接机构更换成1#连接机构方法的施工示意图；
图4为本发明提供的FAST反射面单元0#连接机构拆卸后的施工示意图；
图5为本发明提供的FAST反射面单元1#连接机构更换后的施工示意图；
图6为本发明提供的吊点的结构示意图；
图7为本发明提供的手拉葫芦和吊带的连接示意图；
图8为本发明提供的力系连接示意图。
图标：1-1#端轴连接件更换成0#端轴新连接件位置；2-0#端轴连接件更换成1#端轴新连接件位置；3-第一吊点；4-第二吊点；5-第三吊点；6-第一简易吊篮；7-第二简易吊篮；8-爬升吊篮；10-第一手拉葫芦；11-第二手拉葫芦；12-第三手拉葫芦；13-第四手拉葫芦；14-第五手拉葫芦；15-中心位置；16-六角套筒；31-1t手拉葫芦；32-吊带；33-花篮螺栓；34-钢丝绳；35-卸扣；36-软吊带；101-第一主索；102-第二主索；103-第三主索； 104-第四主索；105-第五主索；106-第六主索。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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。
实施例一
本发明提供一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其包括如下步骤：
安装吊点；
爬升吊篮8安装并爬升至施工位置；
待更换连接机构两侧各安装一套吊篮并加固吊篮，用于载人施工平台。
翻转移除待更换自适应连接机构相对应位置(1#端轴连接件更换成0# 端轴新连接件位置1或者0#端轴连接件更换成1#端轴新连接件位置2)反射面单元角点处的小面板；
安装力系转换装置；
调整反射面面板端轴的位置；
反射面面板重力转换至相邻索体上；
拆除待更换自适应连接机构；
安装新自适应连接机构并与节点盘紧固连接；
力系转换装置解除并翻转恢复反射面单元角点处的小面板位置。
本实施例中，优选地，所述力系转换装置包括：第一手拉葫芦10、第二手拉葫芦11、第三手拉葫芦12、第四手拉葫芦13和第五手拉葫芦14；
建立F1受力体系：将第一手拉葫芦10连接在第一主索101的索体和第一个面板下节点之间，将第四手拉葫芦13连接在第二主索102的索体和第二个面板下节点之间，用于解除连接机构时承受面板重力；
建立F2受力体系：将第二手拉葫芦11连接在第一个面板上节点与第六主索106的索头之间，将第三手拉葫芦12连接在第二个面板上节点与第三主索103的索头之间，用于定位防滑以及调整面板间距；
建立F3受力体系：将第五手拉葫芦14连接在第三个面板下节点与第四主索104的索头之间，用于保险及面板承重；
为了更好地描述各个手拉葫芦的安装位置，将待更换自适应连接机构各个部件定义命名：其中，待更换自适应连接机构对应位置的索节点盘上依次设置有第一主索101、第二主索102、第三主索103、第四主索104、第五主索105和第六主索106，待更换自适应连接机构位于第一主索101与第二主索102之间的位置；其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板上节点和第二个面板上节点，第一个面板上节点与第一主索101同侧，第二个面板上节点与第二主索102同侧；其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板下节点、第二个面板下节点和第三个面板下节点，第一个面板下节点与第一主索101同侧，第二个面板下节点与第二主索102同侧，第三个面板下节点位于第一主索101 与第二主索102中间位置且靠近索节点盘。
本实施例中，优选地，第一手拉葫芦10、第二手拉葫芦11、第三手拉葫芦12、第四手拉葫芦13和第五手拉葫芦14的两端分别通过吊带32连接。
本实施例中，优选地，第一手拉葫芦10、第二手拉葫芦11、第三手拉葫芦12、第四手拉葫芦13和第五手拉葫芦14均为1t手拉葫芦31。
本实施例中，优选地，所述调整反射面面板端轴的位置包括：通过控制第二手拉葫芦11和第三手拉葫芦12以调节F2，通过F2调整反射面面板节点轴至中心位置(自适应连接机构的节点轴所处轴线的位置)。
本实施例中，优选地，所述安装吊点包括：第一吊点3、第二吊点4和第三吊点5；在第六主索106的索头位置安装第一吊点3；在第五主索105 的索头位置安装第二吊点4；在第三主索103的索头位置安装第三吊点5。各个吊点具体可通过“蜘蛛人”从圈梁位置顺着主索滑动至需要更换连接机构的节点盘位置。
本实施例中，优选地，爬升吊篮8安装在第二吊点4上并爬升至施工位置；第一简易吊篮6(不锈钢吊篮)安装在第一吊点3；第二简易吊篮7 (不锈钢吊篮)安装在第三吊点5。
综上，该方法在反射面单元自适应连接机构更换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小，实现反射面单元自适应连接机构快速更换，人工作业强度小，进度快，对反射面单元无损伤，可周转使用，便于标准化施工，工效高，施工成本较小。
实施例二
实施例二提供了一种FAST反射面单元1#连接机构更换成0#连接机构方法，该实施例是在实施例一的基础上增加了一种针对FAST反射面单元1# 连接机构更换成0#连接机构的另一技术方案，实施例一所公开的技术特征也适用于该实施例二，实施例一已公开的技术特征不再重复描述。
FAST反射面单元1#连接机构更换成0#连接机构方法包括如下步骤：
(1)由“蜘蛛人”从圈梁位置顺着主索滑动至需要更换连接机构的节点盘位置，安装吊点第一吊点3、第二吊点4和第三吊点5，第一吊点3、第二吊点4和第三吊点5的具体形式为软吊带36、卸扣35、花篮螺栓33 和钢丝绳34组成；
(2)安装爬升吊篮8并爬升至施工位置；
(3)旧连接机构两侧主索索头位置各安装第一简易吊篮6、第二简易吊篮7并加固吊篮，用于载人施工平台；
(4)翻转移除须更换连接机构相对应位置反射面单元角点处的三角小面板的压紧螺母，向后翻转该小面板，空出操作空间；
(5)安装力系转换装置，力系转换装置由第一手拉葫芦10、第二手拉葫芦11、第三手拉葫芦12、第四手拉葫芦13和第五手拉葫芦14组成。F1 受力第一手拉葫芦10、第四手拉葫芦13作用于面板下节点及拉索索体上，用于解除连接机构时承受面板重力；F2受力由第二手拉葫芦11、第三手拉葫芦12作用于上面板及相邻拉索索头上，用于定位防滑以及调整面板间距； F3受力由第五手拉葫芦14作用于下节点及对角拉索索头上，用于保险及面板承重。手拉葫芦两端吊带连接；
(6)通过F2调整反射面面板连接机构至中心位置15即连接机构的节点轴处于轴线位置；
(7)反射面面板重力转换至相邻索体上；
(8)拆除旧连接机构连接件；
拆除1#轴座—拆除螺钉—拆除防松垫圈—拆除螺钉。
(9)安装新连接机构连接件并与节点盘紧固连接；
安装套筒—安装挡圈—安装拆除防松垫圈—安装螺钉—将轴座固结在节点盘上。
(10)待0#改1#连接机构施工完成，一起解除力系并翻转反射面板角点处小面板恢复到原位。
实施例三
实施例三提供了一种FAST反射面单元0#连接机构更换成1#连接机构方法，该实施例是在实施例一的基础上增加了一种针对FAST反射面单元0# 连接机构更换成1#连接机构的另一技术方案，实施例一所公开的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的技术特征不再重复描述。
FAST反射面单元0#连接机构更换成1#端轴新连接件方法主要步骤如下：
(1)由“蜘蛛人”从圈梁位置顺着主索滑动至需要更换连接机构的节点盘位置，安装第一吊点3、第二吊点4和第三吊点5，第一吊点3、第二吊点4和第三吊点5的具体形式为软吊带36、卸扣35、花篮螺栓33和钢丝绳34组成；
(2)安装爬升吊篮8并爬升至施工位置；
(3)旧连接机构两侧主索索头位置各安装第一简易吊篮6、第二简易吊篮7并加固吊篮，用于载人施工平台；
(4)拆除须更换连接机构相对应位置的单元三角小面板；
(5)安装力系转换装置，F4受力由第一手拉葫芦10、第四手拉葫芦13作用于面板下节点及拉索索体上，用于解除端轴杆时承受面板重力；F5 受力由第五手拉葫芦14作用于下节点及对角拉索索头上，用于保险及面板承重，通过F2受力于上面板及相邻拉索索头上调整面板角度。手拉葫芦两端吊带连接；
(6)通过F2调整反射面面板节点轴至中心位置15即连接机构的节点轴处于轴线位置；
(7)反射面单元重力转换至相邻索体上；
(8)拆除旧的0#连接机构；
拆除0#节点轴轴座的2个螺栓副，拆除0#连接机构与上节点盘的连接。分别反向旋转反射面板背架2根上弦杆、1根腹杆与0#连接机构连接处的六角套筒16，拆除3根杆件与0#连接机构的连接，整体拆卸掉0#连接机构。
(10)按拆卸0#连接机构的反顺序安装新的0#改1#连接机构，连接的螺钉要紧固；将新1#连接机构与单元面板杆件连接—调整轴座螺栓孔对中后将轴座与节点盘连接紧固。
(10)拆卸2个施工角点的力系连接，一起解除力系并翻转2处反射面板单元角点处小面板恢复到原位，安装拧紧压紧螺母。
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 (7)

1.一种FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，包括如下步骤：
翻转移除待更换自适应连接机构相对应位置的反射面单元角点处小面板；
安装力系转换装置，所述力系转换装置包括：第一手拉葫芦、第二手拉葫芦、第三手拉葫芦、第四手拉葫芦和第五手拉葫芦；
建立F1受力体系：
将第一手拉葫芦连接在第一主索的索体和第一个面板下节点之间，将第四手拉葫芦连接在第二主索的索体和第二个面板下节点之间；
建立F2受力体系：
将第二手拉葫芦连接在第一个面板上节点与第六主索的索头之间，将第三手拉葫芦连接在第二个面板上节点与第三主索的索头之间；
建立F3受力体系：
将第五手拉葫芦连接在第三个面板下节点与第四主索的索头之间；
其中，待更换自适应连接机构对应位置的索节点盘上依次设置有第一主索、第二主索、第三主索、第四主索、第五主索和第六主索，待更换自适应连接机构位于第一主索与第二主索之间的位置；其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板上节点和第二个面板上节点，第一个面板上节点与第一主索同侧，第二个面板上节点与第二主索同侧；其中，待更换自适应连接机构对应位置的背架上设置有第一个面板下节点、第二个面板下节点和第三个面板下节点，第一个面板下节点与第一主索同侧，第二个面板下节点与第二主索同侧，第三个面板下节点位于第一主索与第二主索中间位置且靠近索节点盘；
调整反射面面板端轴的位置，包括：通过控制第二手拉葫芦和第三手拉葫芦以调节F2，通过F2调整反射面面板节点轴至中心位置；
反射面面板重力转换至相邻索体上；
拆除待更换自适应连接机构；
安装新自适应连接机构并与节点盘紧固连接；
力系转换装置解除并翻转恢复反射面单元角点处的小面板位置。
2.根据权利要求1所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，第一手拉葫芦、第二手拉葫芦、第三手拉葫芦、第四手拉葫芦和第五手拉葫芦的两端分别通过吊带连接。
3.根据权利要求2所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，在拆除待更换自适应连接机构相对应位置的反射面单元角点处的面板之前还包括如下步骤：
安装吊点；
爬升吊篮安装并爬升至施工位置；
待更换连接机构两侧各安装一套吊篮并加固吊篮，用于载人施工平台。
4.根据权利要求3所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，所述安装吊点包括：第一吊点、第二吊点和第三吊点；
在第六主索的索头位置安装第一吊点；
在第五主索的索头位置安装第二吊点；
在第三主索的索头位置安装第三吊点。
5.根据权利要求4所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，
爬升吊篮安装在第二吊点上并爬升至施工位置；
第一简易吊篮安装在第一吊点；
第二简易吊篮安装在第三吊点。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，应用在将FAST反射面单元1#连接机构更换成0#连接机构，其中，1#连接机构为待更换自适应连接机构，0#连接机构为新自适应连接机构。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的FAST反射面单元自适应连接机构更换方法，其特征在于，应用在将FAST反射面单元0#连接机构更换成1#连接机构，其中，0#连接机构为待更换自适应连接机构，1#连接机构为新自适应连接机构。
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