DE102011108377A1

DE102011108377A1 - Radio- Teleskopsystem

Info

Publication number: DE102011108377A1
Application number: DE201110108377
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Stenvers; Volker Leschik; Uwe Mutzberg; Tobias Will
Original assignee: Vertex Antennentechnik GmbH
Current assignee: Vertex Antennentechnik GmbH
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Es wird ein Radio-Teleskopsystem mit einem statischen ersten Teil vorzugsweise in Turmform und einem zum statischen ersten Teil bewegbaren zweiten Teil vorgeschlagen, wobei der zweite Teil eine Reflektortragstruktur umfasst, die ein Raumfachwerk aufweist, in die ein Ballast als tragendes Element integriert ist, wobei das Raumfachwerk unterhalb einer Elevations-Achse einen Öffnungsbereich aufweist, in der eine Azimuthstruktur des Teleskopsystems angeordnet ist, die eine Relativdrehung des zweiten Teils zum ersten Teil um eine Azimuth-Achse ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Radio-Teleskopsystem mit einem statischen ersten Teil, vorzugsweise in Turmform, und einem zum statischen ersten Teil bewegbaren zweiten Teil.
Aus der DE 10 2006 025 413 A1 geht beispielsweise ein Radio-Teleskopsystem hervor, welches eine Hauptreflektoreinheit, eine Sockeleinheit und einen Motor aufweist, der die Hauptreflektoreinheit antreibt. Die Sockeleinheit wiederum trägt die Hauptreflektoreinheit drehbar um die Azimuth-Achse beziehungsweise um die Elevations-Achse. Diese werden auch als Az-Achse beziehungsweise EL-Achse bezeichnet. Aus dieser Druckschrift geht hervor, dass eine Richtgenauigkeit der Sockeleinheit und der Hauptreflektoreinheit dadurch verbessert wird, dass eine Deformation eines Teleskops durch die Windkraft und einen durch die Deformation verursachter Richtfehler aus Drehmomentsignalen der Motordrehmomente vorhergesagt und daraus eine Korrektur des Richtfehlers vorgenommen wird. Die dort vorgeschlagene technische Lehre geht somit davon aus, dass ein Richtfehler des Teleskopsystems durch eine Deformation eines strukturellen Teils, nämlich der Sockeleinheit, und einer elastischen Deformation eines Hauptreflektors erzeugt wird, die jeweils durch den wirkenden Winddruck beziehungsweise durch thermische Beeinflussung aufgrund von Sonnenstrahlung nebst einer Eigengewichts-Deformation durch Verschwenken der Antenne erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der obigen Problematik Rechnung zu tragen und ein verbessertes Radio-Teleskopsystem für spezielle Einsatzbereiche zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Radio-Teleskopsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem Verfahren zur Auslegung eines Radio-Telekopsystems mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den jeweiligen Unteransprüchen hervor. Die vorgeschlagenen Merkmale der jeweiligen unabhängigen Ansprüche sind jedoch nur als jeweilige Vorschläge aufzufassen und können jeweils durch ein oder mehrere Merkmale aus der nachfolgenden Beschreibung beziehungsweise aus den Figuren ergänzt beziehungsweise ersetzt werden.
Es wird ein Radio-Teleskopsystem mit einem statischen ersten Teil, vorzugsweise in Turmform, und einem zum statischen ersten Teil bewegbaren zweiten Teil vorgeschlagen, wobei der zweite Teil eine Reflektortragstruktur umfasst, die ein Raumfachwerk aufweist, in die ein Ballast als tragendes Element integriert ist, wobei das Raumfachwerk unterhalb einer Elevations-Achse einen Öffnungsbereich aufweist, in der eine Azimuth-Struktur des Teleskopsystems angeordnet ist, die eine Relativdrehung des zweiten Teils zum ersten Teil um eine Azimuth-Achse ermöglicht.
Durch einen derartigen Aufbau des Radio-Teleskopsystemes ist es ermöglicht, zum einen eine ausreichende Festigkeit wie auch Steifigkeit zur Verfügung zu stellen. Zum anderen ermöglicht die Nutzung des Raumfachwerks unter Einbeziehung des Ballasts als tragendes Element die zur Verfügungsteilung eines steifen Konstrukts, welches die Antenne abstützen kann. Insbesondere ermöglicht die Ausbildung des Raumfachwerks in der Form von zumindest Obergurt und Untergurt, vorzugsweise mittels Untergurt, Diagonalen und Obergurt, die Nutzung eines gekrümmten Raumfachwerkes, welches bevorzugt auch einlagig ausgestaltet sein kann. Beispielsweise kann bei der Erstellung des Raumfachwerkes auf Dodekaeder oder Ikosaeder abgestellt werden, die eine ausreichende Versteifung unter gleichzeitiger Nutzung einer Leichtbauweise ausreichende Festigkeitswerte auch unter Windkraft wie auch unter Eigengewichtaspekten aufweisen. So können beispielsweise Rohre beziehungsweise Profilträger aus Stahl, Aluminium oder auch aus Kohlestofffaser-verstärktem Kunststoff beziehungsweise aus Materialmixen der vorgenannten eingesetzt werden. Die Rohre können beispielsweise rund oder auch eckig, insbesondere rechteckig sein.
Die Integration des Ballasts als tragendes Element des Raumfachwerkes erlaubt darüber hinaus eine raumsparende Konstruktion. Zum einen wird der Ballast vorzugsweise nicht als ein einzelnes Bauelement am Radio-Teleskop angeordnet. Vielmehr wird bevorzugt der Ballast aufgeteilt in das Raumfachwerk hineinverteilt. Dieses kann gemäß einer Ausgestaltung beispielsweise in zwei Teilen erfolgen. Als Ballast ist hierbei eine derartige Gewichtsansammlung zu verstehen, die als Ausgleich für das Gewicht zumindest eines Teils des Raumfachwerks, insbesondere des aber durch das Raumfachwerks gehaltenen Parabolspiegels am zweiten Teil angeordnet ist. Der Ballast gilt als Gegengewicht, so dass ein Drehen um die Elevations-Achse mit geringer Motorkraft und aufzubringendem Drehmoment ermöglicht ist. Eine Ausgestaltung sieht hierbei vor, dass ein Ballastteil sichelförmig geformt ist und jeweils Ankerpunkte für das Raumfachwerk liefert, insbesondere einen Untergurt des Raumfachwerkes mitbildet. So kann der Ballast beispielsweise zumindest teilweise einen Außenbereich des Raumfachwerks bilden, insbesondere in demjenigen Bereich, in dem eine Steigungsänderung einer Krümmung des Raumfachwerks vorliegt. So können die Ballastteile als vorgefertigte Bauteile hergestellt werden, beispielsweise aus Beton, der stahlbewehrt ist. In diese können sodann die Knotenpunkte für den Obergurt des Raumfachwerks befestigt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass an dein Ballast beispielsweise eine Azimuth-Struktur des Teleskop-Systems angelenkt sein kann, zumindest aber in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil des Raumfachwerks mit integriertem Ballast ist es, dass aufgrund einer möglichen Vorfertigung von Einzelbauteilen die Fertigungskosten gering gehalten werden können. Darüber hinaus wird ermöglicht, dass durch Vorfertigung von einzelnen Bauteilen die Bauzeit sodann ebenfalls verkürzt werden kann. Insbesondere besteht die Möglichkeit, einen Voraufbau vornehmen zu können, um beispielsweise die auf der Reflektortragstruktur angeordnete Parabolantenne überprüfen und gegebenenfalls sogar testen zu können. Anschließend kann das getestete Exemplar wieder auseinander in einzelne Baugruppen zerlegt und beispielsweise an den Einsatzort des Radio-Teleskopsystems zum dortigen Aufbau verbracht werden.
Des Weiteren weist das Raumfachwerk unterhalb einer Elevations-Achse einen Öffnungsbereich auf. Als Öffnungsbereich ist hierbei ein offener Bereich im Raumfachwerk zu verstehen, in dem ein Ein- und Austauchen eines Teiles des Turmes ermöglicht ist, wenn das Raumfachwerk und damit die daran angeordnete Antenne um die Elevations-Achse verschwenkt wird. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass eine Azimuth-Struktur des Teleskop-Systems in diesem Öffnungsbereich angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Azimuth-Struktur auf dem ersten statischen Teil angeordnet, bevorzugt in Form eines aufzubringenden Kopfes. So kann beispielsweise ein Kugellager vorgesehen sein, auf dem dieser Kopf gelagert wird. Mittels eines Antriebes, vorzugsweise eines Getriebeantriebes, kann sodann eine Verstellung um die Azimuth-Achse erfolgen. Bevorzugt verläuft die Azimuth-Achse senkrecht zur bevorzugt ebenen Fundamentoberfläche, bevorzugt senkrecht in Richtung auf einen Erdmittelpunkt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Azimuth-Achse in einem Inneren eines Turmes des Radio-Teleskopsystemes verläuft. Bevorzugt ist hierbei die Azimuth-Achse mittig in einem Querschnitt durch diesen Turm angeordnet. Die Azimuth-Achse ist hierbei nicht materiell sondern nur als eine gedachte Drehachse zu verstehen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass ein Kopf des Radio-Teleskopsystems, der auf dem ersten Teil aufsitzt, gleichzeitig auch einen Antrieb für eine Schwenkbewegung um die Elevations-Achse aufweist. Insbesondere wird eine Welle der Elevations-Achse auf diesem Kopf abgestützt, vorzugsweise gelenkig gelagert.
Eine Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass das erste Teil des Radio-Teleskopsystems in Form eines zylindrisch geformten Turmes aus zwei oder mehr Segmenten hergestellt wird. Diese Segmente werden vorzugsweise über Flansche miteinander verbunden, wobei vorzugsweise ein Fuß an einem Ende von einem der Segmente gebildet wird. Dieser Fuß kann sodann über ein Fundament verankert und eine Stabilität für das Radio-Telekopsystems zur Aufnahme von Kräften und Momenten bilden. Auf diesem so hergestellten Turm kann sodann ein Kopf aufgesetzt werden, so dass eine Relativdrehung zwischen erstem und zweiten Teil damit ermöglicht werden kann. Im Inneren des Turm wird hierbei bevorzugt abgeschirmt von äußeren Witterungseinflüssen ein Antrieb für die Relativdrehung vom ersten zum zweiten Teil um die Azimuth-Achse vorgesehen. Auch wird beispielsweise vorgesehen, dass Versorgungsleitungen aber auch Datenleitungen im Inneren des Turmes verlaufen, so dass eine Beeinträchtigung durch Umwelteinflüsse hierdurch ebenfalls minimiert werden kann.
Eine Ausgestaltung sieht des Weiteren vor dass die Elevations-Achse räumlich feststeht in Bezug auf den zweiten Teil des Radio-Teleskopsystems. Das Raumfachwerk mit der zugehörigen Antenne wie auch das Ausgleichsgewicht hierzu in Form im wesentlichen des Ballastes wird um die Elevations-Achse verschwenkt. Eine Verschwenkung kann beispielsweise über einen Stellantrieb, insbesondere mittels eines Servomotors erfolgen. Auch kann hierzu eine hydraulische Anbindung vorgesehen sein, bei der ein oder mehrere lineare Hubelemente wie beispielsweise Hydraulikzylinder oder andere eine entsprechende Kraft zum Verschwenken auf das zu verschwenkende Gebilde aufbringen Vorzugsweise handelt es sich im Falle des Stellantriebs um ein oder mehrere lineare Hubelemente, vorzugsweise um sogenannte Spindeln, die beispielweise durch einen Motor und ein Getriebe angetrieben werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Elevations-Achse derart am Radio-Teleskopsystem angeordnet ist, dass sie außerhalb einer Grundfläche des Kopfes, bevorzugt außerhalb eines Durchmessers des Turmes angeordnet ist. Befindet sich die Antenne auf dem Raumfachwerk in zumindest annähernd vertikaler Position, ist sodann der Ballast zumindest zum wesentlichen Teil ebenfalls außerhalb einer Grundfläche gegenüber liegend zu der Elevations-Achse vom Kopf angeordnet, ebenfalls bevorzugt außerhalb eines Durchmessers des Turmes. Auf diese Weise gelingt es, ein besonders ausgeglichenes Kräftegleichgewicht unter Nutzung des Ballastes mit eingebundenem Hebelarm zur Elevations-Achse bilden zu können.
Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass die Elevations-Achse in einem Bereich innerhalb des Raumfachwerks angeordnet wird, der unterhalb eines Durchmessers durch eine horizontal verlaufende Mitte der Antenne verläuft. Insbesondere kann die Elevations-Achse in einem Bereich angeordnet sein, in dem die Antenne einen Umkehrpunkt der Wölbung somit überschritten hat. Eine derartige Anordnung erlaubt es ebenfalls beispielsweise, dass der Ballast als Gegengewicht bezogen auf einen Umkehrpunkt einer Krümmung seiner Außenfläche ungleich verteilt wird. Beispielsweise ist vorgesehen, dass ein höherer Gewichtsanteil des Ausgleichgewichts des Ballast in einem oberen Bereich in Bezug zum Wendepunkt angeordnet ist. Vorzugsweise ist darüber hinaus ein Arm vorgesehen, an dem der Ballast angeordnet ist, der gleichzeitig an einem zum Ballastgewicht entgegengesetzten Endbereich mit Lagern versehen ist, in denen die Elevationswelle angeordnet ist.
Die Position der Elevationsachse in Bezug auf den Reflektor ist bevorzugt so gewählt, dass die zu erwartenden, vom Wind hervorgerufenen „Elevationswindmomente” über alle Elevationsstellungen, das bedeutet Reflektorstellungen in Elevation betraglich möglichst klein, also minimal sind bzw. minimiert angestrebt werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass die Elevations-Achse nicht fest am zweiten Teil angeordnet ist. Vielmehr wird für die Elevation die Elevations-Achse selbst verschwenkt. Die Verschwenkung kann beispielsweise entlang einer gekrümmten Bahnkurve erfolgen. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor dass die Bahnkurve zumindest abstandsweise eine Gerade aufweist. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Bahnkurve verschiedene Krümmungen und insbesondere auch einen Wendepunkt aufweisen kann. Bevorzugt jedoch ist, dass die Position der Elevationsaschse nicht veränderbar ist. Ein sogenanntes Elevationsteil ist um die Elevationsachse hierbei schwenkbar. Alle zusammenhängenden Bauteile, die um die Elevationsachse geschwenkt werden können, werden als zum Elevationsteil gehörend angesehen bzw. als Elevationsteil bezeichnet.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Reflektortragstruktur um die Elevations-Achse herum in Richtung einer zumindest annähernd horizontalen Ebene verschwenkbar ist. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Öffnungsbereich einen Turm des Teleskopsystems zumindest teilweise aufnimmt. Hierbei kann insbesondere die Azimuth-Struktur innerhalb des Öffnungsbereiches verbleiben. Des Weiteren ist beispielsweise vorgesehen, dass das Gegengewicht in Form eines aufgeteilten Ballastes ebenfalls um den Turm jeweils seitlich herum verschwenken kann. Gemäß einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass der Ballast geteilt im Raumfachwerk angeordnet ist, bevorzugt jeweils seitlich zum Öffnungsbereich. Durch das Verschwenken beispielsweise von einer vertikalen Position in eine horizontale Position bei Verschwenken der Reflektortragstruktur wird dadurch der Ballast jeweils seitlich am Turm vorbeigeschwenkt. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass zum einen ein aufzubringendes Drehmoment verringert werden kann. Zum anderen wird eine Belastung des Turms durch wirkende Kräfte und Momente ebenfalls verringert. Eine derartige Konstruktion erlaubt es insbesondere, mit geringen Stellkräften auskommen zu können. Des Weiteren erlaubt eine derartige Konstruktion eine insbesondere in Bezug auf Windkräfte, aber auch in Bezug auf das Eigengewicht eine sehr stabile Gestalt des Radio-Teleskopsystems. Beispielsweise kann dadurch eine ausgeglichene Eigengewichtslast um die Elevationsachse eingestellt werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn an der Reflektortragstruktur in einem unteren Bereich die Reflektortragstruktur einen Feed-Arm ebenfalls bevorzugt in Raumfachwerkweise aufweist. Dieser Feed-Arm trägt beispielweise einen Subreflektor und zumindest eine Empfangseinheit, auch Feed genannt. Insbesondere lässt sich auf diese Art und Weise eine Offset-Antenne vorsehen, die durch die Reflektortragstruktur getragen wird. Durch die Anordnung des Feed-Arms in einem unteren Bereich der Reflektortragstruktur kann dem dadurch wirkenden Gewicht durch entsprechende Anordnung eines dazu passenden Gegengewichts in Form eines Ballasts in einem oberen Bereich der Reflektortragstruktur Rechnung getragen werden. Die Nutzung der Raumfachwerkweise für den Feed-Arm erlaubt beispielweise, dass dieser vorgefertigt in Teilsegmenten hergestellt werden kann. Ein Zusammenbau des Feed-Arms kann sodann vor Ort erfolgen. Des Weiteren besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, dass zu Testzwecken eine Vormontage im Zusammenspiel mit einer Parabolantenne getragen durch die Reflektortragstruktur erfolgt. Das Raumfachwerk des Feed-Arms kann gemäß einer Ausgestaltung einen Untergurt und einen Obergurt aufweisen. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass ein einlagiges Raumfachwerk genutzt wird, insbesondere um den Feed-Arm mit einer Krümmung zu versehen. Bevorzugt wird beim Feed-Arm eine Kombination von Tetraedern und Halboktaedern genutzt, wobei jedoch ebenfalls die Möglichkeit der Nutzung von Dodekaedern und Ikosaedern bzw. Teilen davon zur Erstellung einer Krümmung besteht. Der Feed-Arm weist vorzugsweise Stäbe auf, deren Längen kürzer sind als Stäbe aus dem Raumfachwerk, welches die Parabolantennen tragen. Bevorzugt wird der Feed-Arm im Wesentlichen an der durch das Raumfachwerk getragenen Parabolantenne vorbei am unteren Rand geführt. Allerdings können einer oder mehrere Stäbe in einem unteren Bereich seitlich vorbei an der Parabolantenne zur Stützung des Raumfachwerks des Feed-Arms geführt werden.
Die Konstruktion des Raumfachwerks für die Reflektortragstruktur mit Übergang in den Feed-Arm erlaubt unter Einbindung des Ballasts, dass ein Elevationslager der Elevations-Achse in einem Obergurt des Raumfachwerks angeordnet ist. Auf diese Weise wird mit ausgenutzt, dass der Feed-Arm einen Hebel um die Elevations-Achse bildet, worüber ein Moment durch eine entsprechende Anpassung des Ballasts ausgeglichen werden muss. Die Anordnung der Elevations-Achse im Obergurt ermöglicht es, mit kleinen Hebellängen um die Elevations-Achse auskommen zu können. Dadurch werden wirkende Drehmomente gering gehalten, ebenso wie notwendige Abmessungen des Raumfachwerks.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Elevations-Welle, die die Elevations-Achse bildet, nicht nur oberhalb des ersten Teils im zweiten Teil des Radio-Teleskopsystems angeordnet ist, sondern auch innerhalb eines Durchmessers des ersten Teils, insbesondere des Turms. Bevorzugt wird hierbei die Elevations-Welle etwa mittig in Bezug zu einem oberen Durchmesser des Turms angeordnet. Eine Ausgestaltung hierbei sieht beispielsweise vor, dass um die Elevations-Achse ein Zweiarmhebel drehbar angeordnet ist. Ein Arm wird beispielsweise über mindestens ein lineares Hubelement, insbesondere einem Spindelsystem, wie beispielweise oben beschrieben, gehalten, der andere Arm beispielsweise über einen Stellmotor. Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielweise vor, dass das Schwenken des Elevationsteils um die Elevationsachse mittels einer Spindel als bevorzugt lineares Hubelement durchgeführt wird. Die Spindel wird durch mindestens einen Motor und einem Getriebe angetrieben. Am oberen Ende des linearen Hubelementes befindet sich der Anschluss zum Elevationsteil. Bei einer vorgeschlagenen Offset-Antenne ist der genannte Anschluss im Reflektorfachwerk integriert. Vorzugsweise besteht der Anschluss aus einer kugelgelagerten Bolzenverbindung in einer Konsole mit Augenblechen, in denen der Bolzen zur Befestigung des Spindelkopfes gelagert ist. Des Weiteren ist das lineare Hubelement am drehenden Teil des Azimutturms befestigt. Die Befestigung erfolgt über einen Anschluss des Spindelflansches an einen Lagerbock mit Kardanmechanismus. Der Lagerbock ist auf der sogenannten Plattform, am oberen Ende des drehenden Azimutteils befestigt bevorzugt verschraubt. Alle Bauteile des AZ-Gebildes bis zur Elevationsachse und oberhalb des Azimutlagers bilden hierbei das drehende Azimutteil.
Statt der Verwendung eines linearen Hubelementes ist aber auch der Antrieb über einen Zahnkranz mit Ritzel mit der Wirkungsweise eines Stirnradgetriebes möglich. Andere Stellantriebe, die auch nichtlinear sein können, können ebenfalls zur Anwendung gelangen.
Bei einer Krafteinleitung in das System verlaufen bei zwei oder mehr Kraftlinien, vorzugsweise zumindest zwei davon, in einem Winkel zueinander. Dadurch können die Linearantriebe bzw. der jeweilige Stellmotor beispielsweise in Form eines Elektromotors bzw. Servomotors ein jeweiliges Drehmoment um die Elevations-Achse aufprägen, was zur Verstellung der die Parabolantenne tragenden Reflektortragstruktur führt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels einem Antrieb insbesondere eine Grobverstellung ausgeführt wird, während mittels einem anderen Antrieb eine Feinverstellung ausführbar ist.
Die jeweils aktuelle Antenneposition wird bevorzugt mittels hinreichend genau arbeitender Encodereinheiten bestimmt. Auf diese Weise kann eine besonders genaue Verfahrbarkeit sichergestellt werden. Dieses ist insbesondere vorteilhaft, wenn um eine Elevationsachse der wirkende zweite Teil eine zumindest annähernd ausgeglichene Eigengewichtslast in zumindest einer Position aufweist.
Bevorzugt weist das Radio-Teleskopsystem eine Parabolantenne auf. im Allgemeinen geht es um Parabolantennen und hier im speziellen bevorzugt um den Ausschnitt einer Parabolantenne, die auch als Offset-Parabolantenne oder kurz Offset-Antenne genannt wird. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Reflektortragstruktur die Offset-Antenne trägt. Insbesondere ist für das Radio-Teleskopsystem vorgesehen, dass die durch das Raumfachwerk getragene Parabolantenne einen Durchmesser zwischen 9 und 18 m insbesondere bevorzugt zwischen 13 und 15 m und noch mehr bevorzugt von 13,5 m aufweist.
Mit einem derartigen Radio-Teleskopsystem ist es möglich, eine Antennengenauigkeit bis zu 20 GHz zu ermöglichen. Des Weiteren ist der strukturelle Aufbau derart, dass eine Pointing- und Trekking-Genauigkeit bis zu 9 arcsec für Tag- und Nachtbetrieb mit bis zu 36 km/h Windgeschwindigkeit eingehalten werden kann. Insbesondere ermöglicht die Nutzung des Raumfachwerks, dass angreifbare Flächen für den Wind minimiert und somit Windmomente um die Elevations-Achse wie auch um die Azimuth-Achse minimiert sind. Das ermöglicht wiederum eine Minimierung eines Energieverbrauchs im Betrieb des Radio-Teleskopsystems. So kann aufgrund der geringen Windmomente eine Nachjustierung gegebenenfalls sogar entfallen. Unter Nachjustierung ist eine Pointingkorrektur bzw. eine Richtfehlerkorrektur zu verstehen. Richtfehler infolge Wind können wegen der Böigkeit entstehen und sind nur sehr begrenzt korrigierbar. Hierzu sind aktuelle Bauteilverformungen mit Hilfe von z. B. Inklinometern zu ermitteln. Nur der nichtböige Windanteil ist damit korrigierbar. Davon zu unterscheiden ist eine Justage. Hierbei wird eine Paneeljustage ausgeführt. Diese dient dazu, die Paneele als reflektierende Oberfläche unter der Einwirkung von Eigengewicht in einer besonders ausgewählten Reflektorposition, der Justierposition, beispielsweise von Hand in eine nominelle Reflektorfläche zu positionieren. Dies kann z. B. unter Zuhilfenahme von photogrammetrischen Messverfahren geschehen. Darüber hinaus ist durch eine ausgeglichene Eigengewichtslast um die Elevations-Achse die hierfür aufzubringende Kraft und letztendlich Energie ebenfalls minimierbar. Bevorzugt hat es sich herausgestellt, wenn für den Betrieb untersucht wird, in welcher Position voraussichtlich das Radio-Teleskopsystem bzw. dessen Antenne vorzugsweise ausgerichtet vorliegen wird. Durch die Auslegung der Gewichte an diese Vorzugsposition kann sodann das ausgeglichene Eigengewicht und damit eine Minimierung von Drehmomenten um die Elevationsachse erzeugt werden.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung, der auf unabhängig von den oberen Gedanken sein kann, wird ein Verfahren zur Auslegung eines Radio-Teleskopsystems vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist:

– Mathematische Formulierung von mehreren Optimierungszielen, zum Beispiel in Form von Designvariablen, einer Antenne des Radio-Teleskopsystems in Form von Funktionen;
– Festlegung von zu minimierenden Entwurfsvariablen bevorzugt für die Designvariablen;
– Ausführung einer Optimierung eines ersten Designentwurfs mit einer ersten Wichtung der formulierten Optimierungsteilzielen unter Heranziehung der Funktionen und der zu minimierenden Entwurfsvariablen.

Eine mathematische Formulierung der Funktionen kann beispielsweise wie folgt aussehen: min.{f(x)|g(x) > 0, h(x) = 0}

x:: design variables (Entwurfsvariablen)
f:: objective functions (Zielfunktion, Teilzielfunktionen)
g:: in equality constrains (Ungleichheitsnebenbedingungen)
h:: equality constrains (Gleichheitsnebenbedingungen)

Durch diese mathematische Formulierung kann das Minimum einer übergeordneten Zielfunktion, die eine Reihe von Teilzielfunktionen beinhalten kann, angestrebt werden. Designvariablen können zum Beispiel sein: Querschnittwerte wie Durchmesser, Wandstärke, Ortskoordinaten, etc. Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise als ein Teilziel vorgesehen, dass das Eigengewicht minimiert werden soll. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass als weitere Teilziele die rms, Abkürzung für root-mean-square, Oberflächengenauigkeit unter Einwirkung der Eigengewichtwirkung vorzugsweise für verschiedene Reflektorstellungen und des Windes, vorzugsweise ebenfalls für verschiedene Reflektorstellungen und für verschiedene Windanblasrichtungen, und/oder verschiedener weiterer Lasteinwirkungen herangezogen werden. Weitere zu minimierendes Teilziele können die Pointingfehler, d. h. Richtfehler, unter den genannten Lasteinwirkungen sein.
Weiterhin besteht bei der Auslegung des Radio-Teleskopsystems die Möglichkeit, die folgenden speziellen Optimierungsziele jeweils wie auch gemeinsam anzustreben:

– einen zu minimierenden Oberflächenfehler aufgrund seitlicher Winde bei einer horizontalen Positionierung der Parabolantenne bzw. bei frontalem Windauftreffen bei einer Zenithposition der Parabolantenne;
– einen minimalen Pointingfehler aufgrund eines Eigengewichts bei horizontaler Positionierung wie auch bei einer Positionierung in einer Zenithposition bzw. aufgrund von seitlichen Winden in einer horizontalen Position bzw. aufgrund von frontalen Winden bei einer Zenithposition.

Auch kann vorgesehen sein, dass eine minimierte Spindel-Last, auch Jackscrew Load genannt, aufgrund des Eigengewichts bei Horizontal- wie aber auch bei Zenitposition angestrebt wird. Durch die Definition eines solchen Optmierungsteilziels wird die Auballastierung des Elevationsteils angestrebt.
Während für die oberen Auslegungsteilziele angestrebt wird, jeweils eine Minimierung zu erzielen, kann die Auslegung doch ebenfalls vorsehen, dass beispielsweise eine Maximierung einer oder mehrerer Teilziele, jedenfalls hierbei, mit angestrebt wird. Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass die unterste dynamische Eigenfrequenz des Systems, insbesondere des zweiten Teils, d. h. des Elevationsteils, maximiert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Figuren näher hervor. Die dabei dargestellten Ausgestaltungen sind jedoch nur beispielhaft und nicht beschränkend. Die jeweils daraus hervorgehenden Merkmale sind nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt, sondern können mit einem oder mehreren Merkmalen aus einer oder mehreren anderen Ausgestaltungen aus den Figuren wie auch aus obigen Beschreibung zu weiteren Kombinationen der Erfindung verknüpft werden.
Es zeigen:
1 ein erstes, schematisch dargestelltes Radio-Teleskopsystem nach dem Stand der Technik;
2 ein zweites Radio-Teleskopsystem nach dem Stand der Technik;
3 eine erste schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des vorgeschlagenen Radio-Teleskopsystems in einer annähernd vertikalen Position;
4 eine zweite Ansicht des aus 3 hervorgehenden vorgeschlagenen Radio-Teleskopsystems mit verschwenkter Parabolantenne in Richtung einer horizontalen Ebene;
5 eine Ansicht des vorgeschlagenen Ausführungsbeispiels aus 3 und 4 in einer Rückansicht;
6 eine Seitenansicht des aus den 3 bis 5 hervorgehenden vorgeschlagenen Radio-Teleskopsystems;
7 eine schematische Ausgestaltung einer Elevationsverstellung;
8 eine schematische Ausgestaltung einer weiteren Elevationsverstellung;
9 eine beispielhafte Darstellung einer Optimierung für das vorgeschlagene Radio-Teleskopsystem in Form einer beispielhaften Darstellung des sogenannten funktionaleffizienten Randes als Gesamtheit der möglichen optimalen Kombinationen der Teilziele minimales Eigengewicht und minimaler Oberflächenfehler hier unter alleiniger Wirkung von Eigengewicht
10 und 11 eine Darstellung von Ergebnissen einer Optimierung bezüglich des vorgeschlagenen Radio-Teleskopsystems für eine Stellung der Parabolantenne von 0° Elevationswinkel; und
12 und 13 eine zweite beispielhafte Berechnung einer Optimierung des vorgeschlagenen Radio-Teleskopsystems für einen Elevationswinkel von 90°.
1 zeigt aus dem Stand der Technik eine Ausführung eines Radio-Teleskopsystems, bei dem ein Turm 1 eine feste Basis bildet. Auf diesem Turm ist ein Drehkopf 2 angeordnet. An dem Drehkopf 2 befindet sich ein Antrieb 3, mittels dem eine Azimuth-Verstellung um eine Azimuth-Achse 4 erfolgt. Eine Verstellung um eine Elevations-Achse 5 erfolgt mittels eines darüber angeordneten Antriebes. Der Aufbau dieses Radio-Teleskopsystems aus dem Stand der Technik zeigt, dass das Antennen-System 6 eine auskragende zweiarmige Anordnung auslaufend in einem Brennpunkt aufweist und die dadurch hervorgerufene Konstruktion hohe Antriebsmomente benötigt, um das bewegliche System verstellen und halten zu können.
Das dargestellte System besitzt ein ausballastiertes Elevationsteil. Der Ballast befindet sich im Boden der Elevationskabine. Der Begriff Brennpunkt gehört zum Reflektorsystem bestehend aus dem Hauptreflektor und dem Subreflektor. Wegen der ungünstigen Hebelverhältnisse ist die Ballastmasse ungünstig groß. Der Antrieb des Elevationsteils erfolgt mittels zweier Zahnkränze, einer je Antriebsseite, und vier Ritzel, zwei je Antriebsseite mit der Funktionsweise eines Stirnradgetriebes, die unterhalb der Elevantionsachse angeordnet sind. Die Lage der Elevations-Achse 5 liegt im Zentrum des kreisförmigen Zahnkranzes. Dies ist nicht optimal in Hinblick auf die Größe der auftretenden Elevationsmomente infolge Wind. Bei dem dargestellten Antennentyp handelt es sich um eine Full Motion Antenne.
Aus 2 geht ein weiterer Stand der Technik in Bezug auf eine Umsetzung eines Radio-Teleskopsystems hervor. Bei diesem System wird die Tragstruktur der Parabolantenne über ein Gelenksystem bewegt, welches zum einen in einem oberen Bereich des Turmes 7 angelenkt ist, zum anderen in einem unteren Bereich des Turmes 7. Auch hier sind hohe Stellkräfte mit einem linearen Hubelement in Form einer Spindel notwendig, um das Radio-Teleskop verstellen zu können. Darüber hinaus ist aufgrund der massiven Bauweise im Bereich der Antenne eine hohe Windanfälligkeit, aber auch ein großes Eigengewicht vorhanden. Die Position der Elevationsachse, d. h. die Drehachse des Elevationsteils, ist hier konventionell, vorteilhaft in Hinblick auf die Anbringung der Lagerböcke am unteren Rand der Reflektornabe. Die Lage der Elevationsachse ist nicht optimal in Hinblick auf die Größe der auftretenden Elevationsmomente infolge Wind. Die Spindel ist hier vor dem Antenneturm angebracht. Bei dem dargestellten Antennetyp handelt es sich um eine sogenannte King-Post-Antenne.
3 zeigt in schematischer Ansicht ein vorgeschlagenes Radio-Teleskopsystem 8. Das Radio-Teleskopsystem 8 hat einen ersten Teil 9 und einen zweiten Teil 10. Der erste Teil weist einen Fuß 11 auf. Der Fuß kann in einem Fundament 12 mittels Verschraubungen befestigt werden. Das Radio-Teleskopsystem 8 baut, abgesehen von einem Feed-Arm 13 sehr schmal. Dadurch ist ein notwendiges Fundament 12 beziehungsweise eine Befestigung des Fußes 11 derart auslegbar, dass dessen Durchmesser geringer ist als die Außenabmessungen des beweglichen Teils 10 des Radio-Teleskopsystems 8. Insbesondere erlaubt die vorgeschlagene Konstruktion, dass Gewichtskräfte über den vorgesehenen Turm des ersten Teiles 9 direkt in das Fundament 12 übergeleitet werden. Kippmomente hingegen sind durch das sehr nahe Einrücken von einerseits der Parabolantenne 14, andererseits eines Ballasts 15 minimiert. Wie dargestellt, ist der Ballast 15 in eine Reflektortragstruktur 16 integriert. Die Reflektortragstruktur 16 ist als Raumfachwerk 17 gestaltet, wobei beispielsweise am Ballast 15 Knoten 18 des Raumfachwerkes 17 angeordnet sein können. Beispielsweise kann der Ballast 15 in einem Untergurt des Raumfachwerks 17 angeordnet sein, während beispielsweise eine Elevations-Achse, die aus dieser Darstellung nicht mehr hervorgeht, in einem Obergurt des Raumfachwerks 17 verläuft. Der Feed-Arm 13 wiederum ist in der Lage, eine Offset-Antenne 18 aufzuweisen. Mit dem Bezugszeichen 18 ist der Subreflektor des Antennensystems, auch Sekundärspiegel genannt, bezeichnet. Mit dem Bezugzeichen 19 ist die Empfangseinheit, das Feed, indiziert. Das Bezugszeichen 14 zeigt den Hauptreflektor, auch Primärspiegel genannt, der vorzugsweise einen Ausschnitt einer Vollparabel ist, daher als Offset-Reflektor bezeichnet wird und dem Antennensystem die Bezeichnung Offset-Antenne verleiht. Dieses wird anhand der zur 3 zugeordneten Nebenskizze schematisch verdeutlicht.
Auch können ein oder mehrere Sender beziehungsweise Empfänger 19 am Feed-Arm 13 angeordnet werden. Die Raumfachwerk-Struktur des Feed-Armes 13 ermöglicht eine ausreichend sichere Befestigung dieser Komponenten, wobei der Feed-Arm 13 unterhalb der Parabolantenne 14 verläuft. Allerdings kann eine Zusatzverstrebung 20 seitlich an der Parabolantenne 14 im unteren Bereich verlaufen. Eine Drehung um eine Azimuth-Achse wiederum wird aber eine Azimuth-Struktur 21 ermöglicht. Die Azimuth-Struktur 21 ist auf dem Turm 22 des Radio-Teleskopsystems 8 aufgesetzt und beinhaltet ebenfalls die Verstellmöglichkeit um die Elevations-Achse. Eine Größenzuordnung wird verdeutlicht durch die beispielhaft angestellte Person am Fuße des Turms 22.
4 zeigt das Radio-Teleskopsystem 8 aus 3 in einer um die Elevations-Achse verschwenkten Anordnung. Wie zu erkennen ist, wird das zweite Teil 10, welches halbmondförmig ist, um den Turm 22 als Ganzes verschwenkt. Vorzugsweise erfolgt das Verschwenken in Form eines Verdrehens um die Elevations-Achse. Das Raumfachwerk 17 weist hierfür einen aus 4 nicht näher dargestellten Öffnungsbereich auf, so dass der Turm 22 in das Raumfachwerk 17 hinein wie auch herausgefahren werden kann. Die Anordnung des Ballasts 15 ist vorzugsweise derart, dass dieser möglichst nahe am Turm 22 und damit im Bereich des Öffnungsbereiches angeordnet wird. Auf diese Weise wird ein Hebelarm verkleinert, zum anderen ein ausreichender Ausgleich als Gegengewicht zur Parabolantenne 14 beziehungsweise zum Feed-Arm 13 ermöglicht. Insbesondere erlaubt die vorgeschlagene Konstruktion, die einen Hauptteil in Form einer halbmond- beziehungsweise sichelförmigen Gestalt mit angeschlossenem Feed-Arm vorsieht, ein Verschwenken um die Elevationsaclise mit einem Schwerpunkt des zweiten Teils, der ebenfalls sehr nahe zur Elevationsachse ist, wenn nicht sogar mit dieser zusammen fällt. Die Lage der Elevationsachse ist bevorzugt so gewählt, dass die zu erwartenden Elevationsmomente, d. h. Drehmomente um die Elevationsachse, infolge Windeinwirkung, unter Beachtung konstruktiver Randbedingungen, dem Betrage nach möglichst klein sind.
5 zeigt die aus 3 und 4 vorgeschlagene Ausführungsform in einer Rückansicht. Eine Person ist zur Verdeutlichung der Dimensionen dargestellt neben dem Turm 22. Die Anbindung des Feed-Arms 13 mit der Fachwerkstruktur 17 geht aus dieser Rückansicht ebenfalls deutlicher hervor. So ist hieraus erkennbar, dass sich der Feed-Arm unterhalb der Parabolantenne 14 nach vorne erstreckt und hierbei an der Elevationslagerung mit aufgehängt ist. Die Elevationsachse 23 verläuft innerhalb eines Öffnungsbereiches 24 im Raumfachwerk 17. Der Öffnungsbereich 24 nimmt auch den Turm 22 auf. Insbesondere ist auch die Azimuth-Struktur 25 in Form eines Kopfes auf dem Turm 22 aufgesetzt innerhalb des Öffnungsbereiches 24 angeordnet. Auf diese Weise wird auch der Verschwenkbereich um die Azimuth-Achse, die durch den Turm 22 verläuft, und der dadurch benötigte Raumbedarf gering gehalten. Des Weiteren geht aus 5 eine beispielhafte Ausgestaltung des Raumfachwerks 17 insbesondere in Bezug auf Reflektortragstruktur 16 hervor. Die jeweils genutzten Verstrebungen und Anordnungen von Knotenpunkten in unterschiedlichen Bereichen über die Fläche zeigt einen Kraftflußplan, der es ermöglicht, Eigengewichtskräfte über die Lagerung, insbesondere der Elevationslagerung in den Turm 22 überzuleiten. Zum anderen wird auch durch diese Ansicht die Versteifung des Systems deutlich.
6 zeigt in einer Schrägansicht die aus 3 bis 5 hervorgehende Ausgestaltung des Radio-Teleskopsystems 8. Auch hierin wird nochmals deutlich, wie die Gestaltung der Reflektortragstruktur 16 als Raumfachwerk 17 durch Bildung von Ober- und Untergurt sowie durch Bildung von Knotenpunkten eine ausreichende Versteifung erfährt. Gleiches gilt auch für die Ausgestaltung des Feed-Arms 13. Insbesondere aus dieser Darstellung wird deutlich, dass der Feed-Arm entlang seiner Erstreckung eine Verjüngung erfährt, bis schließlich eine Krümmung zur Halterung einer Offset-Antenne vorliegt. Die aus 6 hervorgehende Position stimmt mit der aus 3 überein. Hierbei handelt es sich um eine Position, die mit 0° Elevation übereinstimmt. Die aus 4 hervorgehende Position weist hingegen einen demgegenüber von 0° abweichenden Elevationswinkel auf.
7 zeigt in einer beispielhaften Ausgestaltung eine Möglichkeit, wie eine Elevations-Achse 23 und insbesondere ein Elevationsmechanismus ausgestaltet sein kann. Eine Winkelgeometrie 26 als Teildarstellung eines Elevationsteils ist drehbar über eine Elevationswelle. Dazu greifen beispielweise an einer Seite der Winkelgeometrie 26 ein oder mehrere Linearantriebe 27 an, die angelenkt sind. An der anderen Seite der Winkelgeometrie 26 ist beispielsweise ein weiterer Stellantrieb 28 beispielsweise in Form eines lineare Hubelements angelenkt, vorzugsweise in Form einer hinter dem Hauptreflektor angeordneten Elevationsspindel. Durch ein Verfahren beider Antriebe erfolgt eine Verstellung, die es ermöglicht, die Parabolantenne genau auszurichten.
8 zeigt eine weitere Ausgestaltung, die beispielweise vorsieht, dass das Schwenken des Elevationsteils um die Elevationsachse mittels einer Spindel 30 als bevorzugt lineares Hubelement durchgeführt wird. Die Spindel wird durch mindestens einen Motor und einem Getriebe angetrieben. Am oberen Ende des linearen Hubelementes befindet sich der Anschluss zum Elevationsteil. Bei der vorgeschlagenen Offset-Antenne ist der genannte Anschluss 31 im Reflektorfachwerk integriert. Vorzugsweise weist der Anschluss eine kugelgelagerte Bolzenverbindung in einer Konsole mit Augenblechen auf, in denen der Bolzen zur Befestigung des Spindelkopfes gelagert ist. Des Weiteren ist das lineare Hubelement am drehenden Teil 29 des Azimutturms befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise über einen Anschluss des Spindelflansches an einen Lagerbock mit Kardanmechanismus. Der Lagerbock ist auf der sogenannten Plattform, am oberen Ende des drehenden Azimutteils befestigt, bevorzugt verschraubt. Alle Bauteile des AZ-Gebildes bis zur Elevationsachse und oberhalb des Azimutlagers bilden hierbei das drehende Azimutteil.
9 zeigt in beispielhaften Ausgestaltung eine Optimierung einer 13,5 m Offset-Antennenstruktur des Radio-Teleskopsystems wie vorgeschlagen. Hierbei wird das vorgeschlagene Verfahren genutzt, um beispielsweise auf der einen Seite einen Oberflächenfehler, hier unter Eigengewichtseinwirkung, beziehungsweise eine Genauigkeit zu erhöhen, d. h. einen Oberflächenfehler zu minimieren, auf der anderen Seite das zugehörige Eigengewicht des Radio-Teleskopsystems, insbesondere des zu verfahrenden zweiten Teils zu minimieren. Dargestellt ist, wie von einem ersten Design, benannt als Startentwurf, mittels mathematischer Optimierung zu einem Optimalen Design I, ein Ergebnis mit 13,1 Tonnen und RMS = 51 μm erzielt wird. In einem weiteren nachfolgenden Optimierungsprozess wird ein zweites optimiertes Design erzielt, benannt mit Optimal Design II. Dort ist zwar das Eigengewicht auf 14,4 Tonnen angestiegen. Dafür ist aber der Oberflächenfehler abgesenkt auf RMS = 50 μm. Die beiden Optimierungsprobleme unterscheiden sich nur durch die unterschiedliche Wichtung der Teilziele. Wie aus dem Diagramm der 9 hervorgeht, ist insbesondere eine Grenzkurve ermittelbar, die dargestellt ist als Efficient Boundary, d. h. funktionaleffizienter Rand. Diese gibt zum einen im Rahmen der Optimierung an, wie der auf der y-Achse aufgetragene Oberflächenfehler und das auf der x-Achse aufgetragene Eigengewicht zueinander in mathematischer Funktion stehen, so dass sich daran die Verfahrensoptimierung orientiert.
Beispielsweise ist es möglich, dass das Eigengewicht mit einem Ausgang von 16.157 kg und einer Reflektorgenauigkeit aufgrund des Eigengewichts in horizontaler Position von 893 μm (RMS) und einer Reflektorgenauigkeit aufgrund des Eigengewichts in Zenithposition von 324 μm (RMS) in einem Erstentwurf durch das vorgeschlagene Verfahren optimiert werden kann zu einem Gestaltungsentwurf, welcher ein Eigengewicht in Höhe von 14.453 kg sowie eine Reflektorgenauigkeit aufgrund des Eigengewichts in horizontaler Position von 34 μm (RMS) und eine Reflektorgenauigkeit aufgrund des Eigengewicht in Zenithposition in Höhe von 78 μm (RMS) besitzt. Dieses zeigt, dass mittels des vorgeschlagenen Verfahrens insbesondere für die vorgesehene Radio-Teleskopsystemkonstruktion mittels eines Raumfachwerks eine erhebliche Gewichtseinsparung und dadurch hervorgehende Genauigkeitserhöhung ermöglicht wird.
Eine Verteilung dieser Genauigkeit ist auch durch die Optimierung in unterschiedlichen Stellungen aufzeigbar, wie es aus den nachfolgenden Figuren hervorgeht.
10 und 11 zeigen einen Fortschritt durch Optimierung in Bezug auf eine Position der Parabolantenne mit 0° Elevation. Aus 10 geht hierbei eine Oberflächengenauigkeit in der Größenordnung von 893 μm hervor. Durch die Optimierung kann hiervon ausgehend eine Verbesserung erreicht werden, wie sie aus 11 sodann über die gesamte Parabolantenne zu entnehmen ist. Dort ist die gleiche Ansicht wiedergegeben, nämlich bei 0° Elevation. Die Genauigkeit kann aber über die gesamte Fläche des Parabolspiegels verbessert werden, so dass sich im Mittel eine Abweichung von 34 μm einhalten lässt.
12 und 13 zeigen in einer anderen Stellung des Parabolspiegels, nämlich mit jeweils 90° Elevation ebenfalls eine Steigerung der Genauigkeit ausgehend von einem Optimierungsschritt startend mit einem ersten Entwurf, wie er aus 12 hervorgeht. Wie dort festzustellen ist, herrscht dort eine erhebliche Ungleichgewichtung und Ungleichverteilung der Genauigkeiten. Durch eine Optimierung insbesondere in Bezug auf das Raumfachwerk und damit einer verbesserten Steifigkeit und Anpassung der Verteilung des Eigengewichtes wird sodann selbst bei einem Verschwenken auf 90° Elevation eine Erhöhung der Genauigkeit auf im Mittel 78° μm erzielt.
14 zeigt einen Zusammenhang auf, wie der Begriff Offset-Antenne erklärlich ist. Das Radio-Teieskopsystem weist beispielweise einen Subreflektor, auch Sekundärspiegel genannt, auf. Auch ist ein Hauptreflektor vorgesehen, auch Primärspiegel genannt, der vorzugsweise einen Ausschnitt einer Vollparabel ist, daher als Offset-Reflektor bezeichnet wird und dem Antennensystem die Bezeichnung Offset-Antenne verleiht. Dieses wird anhand der Skizze schematisch verdeutlicht.
Im Ergebnis ist somit festzustellen, dass das vorgeschlagene Radio-Teleskopsystem, wie aber auch das Verfahren in der Lage ist, hohe Präzision einerseits, vereinfachten Aufbau des Radio-Teleskops andererseits bei Unempfindlichkeit gegenüber Wind und Eigengewicht ermöglichen zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006025413 A1 [0002]

Claims

Radio-Teleskopsystem mit einem statischen ersten Teil vorzugsweise in Turmform und einem zum statischen ersten Teil bewegbaren zweiten Teil, wobei der zweite Teil eine Reflektortragstruktur umfasst, die ein Raumfachwerk aufweist, in die ein Ballast als tragendes Element integriert ist, wobei das Raumfachwerk unterhalb einer Elevations-Achse einen Öffnungsbereich aufweist, in der eine Azimuth-Struktur des Teleskopsystems angeordnet ist, die eine Relativdrehung zwischen dem zweiten Teils und dem ersten Teil um eine Azimuth-Achse ermöglicht.
Radio-Teleskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektortragstruktur in Richtung einer zumindest annähernd horizontalen Ebene verschwenkbar ist, wobei der Öffnungsbereich des Reflektorraumfachwerks einen Turm des Teleskopsystems aufnimmt.
Radio-Teleskopsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballast geteilt im Raumfachwerk jeweils seitlich zum Öffnungsbereich angeordnet ist.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reflektortragstruktur in einem unteren Bereich ein Feed-Arm in Raumfachwerkweise angeschlossen ist, der vorzugsweise einen Subreflektor und zumindest eine Empfangseinheit trägt.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Raumfachwerk einen Obergurt aufweist, wobei bevorzugt im Obergurt selbst oder zumindest in dessen Nähe ein Elevationslager angeordnet ist.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektortragstruktur eine vollen Paraboloid-Reflektor trägt.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektortragstruktur einen Ausschnitt eines vollen Parabolreflektors in Form eines Offset-Parabolreflektors trägt.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um eine Elevationsachse der wirkende zweite Teil eine zumindest annähernd ausgeglichene Eigengewichtslast in zumindest einer Position aufweist.
Radio-Teleskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parabolantenne einen Durchmesser zwischen 9 und 18 m hat.
Verfahren zur Auslegung eines Radio-Teleskopsystems vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Verfahren, das die folgenden Schritte aufweist: – mathematische Formulierung von mehreren Optimierungsteilzielen einer Antenne des Radio-Teleskopsystems in Form von Funktionen, – Festlegen von zu minimierenden Entwurfsvariablen, – Ausführung einer Optimierung eines ersten Designentwurfs unter Heranziehung der Funktionen und der zu minimierenden Entwurfsvariablen.