CN201345409Y - 均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置。它涉及反射面天线领域中的一种均衡稳定空间网格型反射面天线背架部件的制造。它由上、下弦节点件，上、下弦面构件，上、下弦杆，腹杆，四角锥等部件组成。采用空间网格的原理制造天线反射面背架结构，把四角锥结构作为基本的连接单元，整个反射面背架结构由多个尺寸不等的四角锥单元组成，形成稳定的三维空间网格结构。本实用新型具有三维受力特征，因此结构整体性好、分布均衡、受力均匀，所有的杆件通常都能分担到荷载的作用，结构的整体比刚度大幅度提高，且还具有加工简单及经济合理等特点。特别适用于口径大于25米的大型反射面天线结构中作主反射器的背架结构制造。

Description

均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置

技术领域

本实用新型涉及反射面天线领域中的一种均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置，特别适用于口径大于25米的大型反射面天线结构中作主反射器的背架结构装置。

背景技术

目前大型反射面天线的背架结构形式均是传统的由辐射梁和环向桁架或环向拉杆组成的空间桁架(简称传统天线背架)，这种天线背架存在以下不足：传统天线背架虽然可以满足电气要求，但由于它的三维空间桁架是由平面形式的辐射梁桁架和平面形式的环向桁架或环向拉杆组成，其各个杆件的受力不尽均匀，比刚度较小，在使用要求的刚度下，使得主反射器的整体结构重量较大，从而导致天线系统的配重增加，动力加大，成本提高。随着天线口径的增大和工作频率的提高，尤其是口径在25米以上、工作在Ka频段以上时，这种影响就显得尤为突出。制造大比刚度天线背架，已成为制造大型天线背架的关键技术。

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种拚弃了平面桁架元素的大型天线的均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置，它具有三维受力特征，结构整体性好，结构杆件分布均衡，杆件受力均匀，所有的杆件通常都能分担到荷载的作用，而荷载会较均匀地通过这整个结构分配到所有的支座，结构的整体比刚度大幅度提高，且本实用新型的均衡稳定空间网格式天线反射面背架还具有加工简单及经济合理等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：

它包括上弦节点件1、上弦面构件2、下弦节点件3、下弦面构件4、上弦杆5、下弦杆6、腹杆7、四角锥8，其中依据天线每块反射面单元的四个顶点在反射面的非工作面方向，沿法向移动100至500毫米的距离，放置上弦节点件1，用上弦杆5将各上弦节点件1分别与半径方向、圆周方向相邻的上弦节点件1相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架上弦面构件2，根据背架结构参数要求，确定反射面背架的下弦轮廓面结构，与上弦节点件1相对应，在下弦轮廓面上放置下弦节点件3，用下弦杆6将各下弦节点件3分别与半径方向、圆周方向相邻的下弦节点件3相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架下弦面构件4，在上弦面构件2和下弦面构件4之间，以上弦面构件2为底面，用腹杆7连接成不同尺寸结构的四角锥8单元，不同尺寸结构的四角锥8单元按照背架的结构装配构成整体结构的均衡稳定空间网格型天线反射面背架装置。

本实用新型反射面背架的最大厚度处的四角锥8单元连接的腹杆7长度尺寸大于上弦面构件2的长边尺寸，空间网格结构制造成双层或大于双层。

本实用新型反射面背架的最大厚度处的四角锥8单元连接的腹杆7长度尺寸大于下弦面构件4的长边尺寸，空间网格结构制造成双层或大于双层。

本实用新型与背景技术相比具有如下优点：

1.本实用新型采用空间网格的原理制造天线反射面背架结构，克服了传统天线背架中平面桁架元素的不足，形成全三维的四角锥8单元结构，具有三维受力特征，因此结构整体性好，杆件受力更均匀，所有的杆件通常都能分担到荷载的作用，而荷载会较均匀地通过这整个结构分配到所有的支座。

2.本实用新型制造的反射面背架采用的空间网格属于高次超静定结构，这意味在一个或有限数量的杆件遭破坏时，总的来讲也未必会导致整个结构坍塌，因此其结构的坚固性好。

3.本实用新型制造的反射面背架的四角锥8单元，和传统天线背架相比，杆件在三维空间分布更均衡，受力更均匀，因此整体比刚度大幅度提高，这就意味着，在同样重量和荷载的条件下产生的变形更小，天线精度更高，或者说在同样允许的变形条件下，所需的重量更小或承受更大的荷载，成本更合理。

4.本实用新型制造的反射面背架的四角锥8单元，可以工厂预制，现场安装，也可以用加工杆件在现场直接装配。因此容易制造，经济合理，采用一般机械加工设备就能生产，尤其是采用在现场直接装配方案，能节省大量的运输费用。

附图说明

图1是本实用新型65米天线反射面背架的30°网格结构最佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型采用空间网格的原理制造天线反射面背架结构，把四角锥结构作为基本的连接单元，整个反射面背架结构由多个尺寸不等的四角锥单元组成，形成稳定的三维空间网格结构。

本实用新型包括上弦节点件1、上弦面构件2、下弦节点件3、下弦面构件4、上弦杆5、下弦杆6、腹杆7、四角锥8，图1是本实用新型65米天线反射面背架的30°网格结构最佳实施例的结构示意图。

本实用新型依据天线每块反射面单元的四个顶点在反射面的非工作面方向，沿法向移动100至500毫米的距离，放置上弦节点件1，实施例天线每块反射面单元的四个顶点在反射面的非工作面方向，沿法向移动500毫米的距离，放置上弦节点件1，其作用一是形成为反射面单元提供调整机构安装界面，二是与上弦杆5共同构成背架上弦面构件2。用上弦杆5将各上弦节点件1分别与半径方向、圆周方向相邻的上弦节点件1相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架上弦面构件2，其作用是与腹杆7构成四角锥8。根据背架结构参数要求，确定反射面背架的下弦轮廓面结构，与上弦节点件1相对应，在下弦轮廓面上放置下弦节点件3，其作用是与下弦杆6共同构成背架下弦面构件4。用下弦杆6将各下弦节点件3分别与半径方向、圆周方向相邻的下弦节点件3相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架下弦面构件4，其作用是与腹杆7构成四角锥8。在上弦面构件2和下弦面构件4之间，以上弦面构件2为底面，用腹杆7连接成不同尺寸结构的四角锥8单元，其作用是形成全三维受力特征的背架结构单元。不同尺寸结构的四角锥8单元按照背架的结构装配形成整体结构的均衡稳定空间网格型天线反射面背架装置。实施例本实用新型上弦节点件1和下弦节点件3采用钢球结构制造。上弦面构件2采用钢管材料的上弦杆5与钢球结构的上弦节点件1，焊接成不同尺寸的梯形平面构件，上弦杆5的长度根据反射面单元的尺寸确定。下弦面构件4采用钢管材料的下弦杆6与钢球结构的下弦节点件3，焊接成不同尺寸的梯形平面构件，下弦杆6的长度根据上弦杆5的长度对应形成。腹杆7采用钢管材料制造，其长度根据上、下弦面构件2、4之间距离制造。四角锥8采用钢球结构节点件与上弦面构件2、下弦面构件4、腹杆7焊接而成。

本实用新型反射面背架的最大厚度处的四角锥8单元连接的腹杆7长度尺寸大于上弦面构件2的长边尺寸或下弦面构件4的长边尺寸，空间网格结构制造成双层或大于双层。实施例空间网格结构制造成双层，如图1所示。空间网格结构制造成双层的作用是使各个四角锥8单元尺寸结构更加均匀，背架整体受力均匀，所有的杆件都能分担到荷载的作用，结构的整体比刚度大幅度提高。

本实用新型实施例通过采用MSC公司的Nastran分析软件对均衡稳定空间网格型反射面天线背架进行计算、优化及校核后，获得均衡稳定空间网格型反射面天线背架模型(称分析模型)结构，该分析模型和传统天线背架模型(称比较模型)结构在外形尺寸、支点约束等要素完全相同，仅在内部结构上，分析模型是均衡稳定空间网格型，而比较模型则是平面辐射梁桁架和环向平面桁架或环向平面拉杆式。

采用MSC公司的Nastran分析软件对两种背架模型分析结果如表1所示：

表1分析结果：

背架结构的最小刚度 ${\mathrm{EI}}_{\min }\∝\frac{1}{F_{\max }},$ F_max为结构的最大变形，背架结构的最小比刚度K是最小刚度EI_min与其重量W的比值，即 $K=\frac{\mathrm{EI}\min }{W}\∝\frac{1}{F_{\max }W}.$

Claims (3)

1.一种均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置，它包括腹杆(7)、四角锥(8)，其特征还在于：上弦节点件(1)、下弦节点件(3)、上弦面构件(2)、下弦面构件(4)、上弦杆(5)、下弦杆(6)，其中依据天线每块反射面单元的四个顶点在反射面的非工作面方向，沿法向移动100至500毫米的距离，放置上弦节点件(1)，用上弦杆(5)将各上弦节点件(1)分别与半径方向、圆周方向相邻的上弦节点件(1)相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架上弦面构件(2)，根据背架结构参数要求，确定反射面背架的下弦轮廓面结构，与上弦节点件(1)相对应，在下弦轮廓面上放置下弦节点件(3)，用下弦杆(6)将各下弦节点件(3)分别与半径方向、圆周方向相邻的下弦节点件(3)相连，构成不同尺寸结构的梯形平面构成的背架下弦面构件(4)，在上弦面构件(2)和下弦面构件(4)之间，以上弦面构件(2)为底面，用腹杆(7)连接成不同尺寸结构的四角锥(8)单元，不同尺寸结构的四角锥(8)单元按照背架的结构装配构成整体结构的均衡稳定空间网格型天线反射面背架装置。

2.根据权利要求1所述的均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置，其特征在于：反射面背架的最大厚度处的四角锥(8)单元连接的腹杆(7)长度尺寸大于上弦面构件(2)的长边尺寸，空间网格结构制造成双层或大于双层。

3.根据权利要求1所述的均衡稳定空间网格型反射面天线背架装置，其特征在于：反射面背架的最大厚度处的四角锥(8)单元连接的腹杆(7)长度尺寸大于下弦面构件(4)的长边尺寸，空间网格结构制造成双层或大于双层。