大型天文望远镜圆顶传动系统的制作方法

本实用新型涉及一种大型光学望远镜、激光测距仪等设备的配套设备圆顶的大型天文望远镜圆顶传动系统。

背景技术：

大型天文望远镜在工作时需要将圆顶开启，不工作时要将圆顶关闭，天文望远镜圆顶常制成多层同轴圆筒结构，最上层圆筒覆盖有穹顶结构，穹顶上开孔，开孔上方设计有水平开合天窗。穹顶开孔尺寸及天窗依据望远镜尺寸大小进行设计。在望远镜工作时圆顶可整体下降，露出望远镜，圆顶需保证望远镜的观测视场，且不对望远镜整个光学入瞳面产生遮挡。此类型的圆顶直径几米至数十米，总重几十吨至上千吨。

启动时天窗开启，多层同轴圆筒一层层落下，露出望远镜进行观测；关闭时多层圆筒升起，天窗关闭，保护望远镜及终端设备不受风雨侵害。圆顶传动系统通常用同轴卷扬机将多根钢丝绳同时卷取或放开，带动多层同轴圆筒升降，由于钢丝绳在运行中会发生不均匀蠕变，不均匀蠕变导致钢丝绳的载荷失衡，甚至个别钢丝绳因过载而破断。此外当同轴圆筒受到外力影响，辟如风力载荷影响时，由于各钢丝绳的弹性伸长不同，会使同轴圆筒姿态发生变化，产生倾斜现象。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种每根钢丝绳独立驱动的传动系统，依靠现代检测和控制技术实现钢丝绳均载，即使断索也能保持各钢丝绳受力均衡，并使圆顶罩壳姿态自动保持水平。

根据本实用新型的大型天文望远镜圆顶传动系统，其特征在于，包括圆筒装置，所述圆筒装置上沿圆周均匀分布设有多个圆筒驱动机构，每个圆筒驱动机构包括一根钢丝绳，每根钢丝绳采用一台变频调速卷扬机独立驱动，每根钢丝绳安装一台拉力传感器用于检测钢丝绳承受的拉力，依靠力闭环控制系统使每根钢丝绳的受力独立可控。

进一步，所述圆筒装置具有多层，各层之间通过滑轮组连接，所述钢丝绳一端连接于最顶层圆筒，另一端经由多个滑轮组和转向轮与所述变频调速卷扬机连接。

进一步，所述圆筒装置包括圆筒基座和多层可升降圆筒，所述变频调速卷扬机和转向轮设置在圆筒基座的基座平台上，设置在钢丝绳与最顶层圆筒底部连接的一端上设置所述拉力传感器，由变频调速卷扬机、钢丝绳、转向轮、滑轮组、拉力传感器构成一个力闭环控制回路。

进一步，沿圆周均匀分布的多套驱动机构等分为三组，每组均安装有位移传感器，与各组内的可控独立驱动机构组成位置闭环控制，保证圆筒运行中的位置姿态。

进一步，所述位移传感器与可控的独立驱动机构构成位置闭环控制回路，当主控室的plc发出圆筒装置的升降指令时，各组便将位移传感器检测到的位移信号和指令信号进行比较，如有误差便通过pid控制器调整本组卷扬机的张力，加快或减慢本组提升的速度，直到位移误差消除为止。

进一步，所述圆筒装置包括圆筒基座、位于最外层的第一级圆筒和最内层的第n级圆筒，每级圆筒内固定有多个滑轮组，每个滑轮组的门数与起重的圆筒质量相匹配。

进一步，所述圆筒驱动机构包括在圆筒基座的顶部和第n级圆筒的内侧底部设置滑轮安装座，安装滑轮组，通过变频调速卷扬机驱动钢丝绳使得第n级圆筒底部的滑轮安装座可向上提升到接近圆筒基座顶部的滑轮安装座，同理，在每层圆筒的内侧底部和外侧顶部都设置滑轮座，使得各层圆筒能够依次提升，并且除第一级圆筒之外，其他级圆筒底部还各固定设置一个底部滑轮，使得一根钢丝绳能够连接所有的滑轮组，并通过底座平台上的转向轮连接到变频调速卷扬机。

进一步，所述圆筒装置为大型天文望远镜或激光测距仪的圆顶盖罩或圆顶罩壳，所述圆筒装置的顶部还设有圆顶外环和顶盖。

进一步，所述圆筒装置包括圆筒基座和三层圆筒，分别为最外层的第一级圆筒、中间的第二级圆筒和最内层的第三级圆筒，所述圆顶外环设置在第一级圆筒的顶部。

进一步，在圆顶外环与基座平台之间安装三组位移传感器，组成位置闭环系统，控制三组卷扬机的运行，便可自动保持圆顶罩壳的水平姿态。

按照本实用新型的技术方案，圆筒形罩壳的每根钢丝绳用一台变频调速卷扬机独立驱动，在每根钢丝绳的末端安装一台测力传感器，测定钢丝绳承受的的拉力，依靠力闭环控制，使每根钢丝绳的受力可控，由于闭环控制系统的存在，即使一根钢丝绳破断或驱动机构故障，其载荷也会自动转移至其他钢丝绳上，不会影响圆顶的正常启闭。

附图说明

图1为根据本实用新型的多层圆筒装置的关闭状态整体示意图。

图2为根据本实用新型的多层圆筒装置的打开状态局部示意图。

图3为根据本实用新型的多层圆筒驱动机构的力闭环控制系统框图。

图4为根据本实用新型的多层圆筒驱动机构的分布与分组示意图。

图5为根据本实用新型的多层圆筒驱动机构的位置闭环控制框图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

根据附图1-5，本实用新型大型天文望远镜圆顶传动系统，具有可升降的多层圆筒装置100，所述多层圆筒装置100具体为一种用于保护望远镜的多层圆顶罩壳，包括多层圆筒构成的侧壁和顶部固定的圆顶外环10，圆顶外环10上设有顶盖30，所述多层圆筒装置100设置在大型天文望远镜200的外围并用于对大型天文望远镜200提供遮盖保护，在望远镜200使用阶段，多层圆筒装置100降下，其顶部的顶盖30打开，露出望远镜200，在望远镜200不使用时，多层圆筒装置100升起并关闭顶部顶盖30，将望远镜200笼罩在其内部。附图1示出的状态为多层圆筒装置100的关闭状态。附图2示出的多层圆筒装置状态为打开状态。

本实施例中，所述多层圆筒装置100包括圆筒基座20，位于最外层的第一级圆筒7，第二级圆筒8，最内层的第三级圆筒9以及多个圆筒驱动机构。所述圆筒驱动机构的构造如下：每级圆筒内固定有多个滑轮组4。每个滑轮组的门数与起重的圆筒质量相匹配，连接滑轮组4的钢丝绳2经过转向轮3连接到变频调速卷扬机1上，钢丝绳2的另一端装有测力传感器5。上述钢丝绳2、滑轮组4、拉力传感器5、变频调速卷扬机1组成的系统构成圆筒驱动机构，所述圆筒驱动机构为一个力闭环控制回路。每根钢丝绳2用一台变频调速卷扬机1独立驱动，在每根钢丝绳2的末端安装一台测力传感器，也就是拉力传感器5，测定钢丝2承受的拉力，依靠力闭环控制，使每根钢丝绳2的受力独立可控。输入的力指令与拉力传感器5检测到的信号进行计算分析，根据分析结果控制变频调速卷扬机的转速加快或减慢。

所述圆筒基座20为环绕望远镜200设置的固定的环形圆筒，每个圆筒驱动机构包括在圆筒基座20的顶部设置滑轮安装座，圆筒基座20通过滑轮组4与第三级圆筒9连接，使得第三级圆筒9可相对圆筒基座20做升降运动，同理，第二级圆筒8可相对于第三级圆筒9做升降运动，第一级圆筒7可相对于第二级圆筒8做升降运动，并且第二级圆筒8和第三级圆筒9的底部还各固定设置一个底部滑轮。所述圆筒基座20的底部向外延伸有底座平台，底座平台上固定设置有变频调速卷扬机1以及安装在底座平台上的转向轮3，钢丝绳2一端与第一级圆筒7的底部相连接，另一端通过各级滑轮组4和各底部滑轮组合成滑轮系统，通过底座平台上的转向轮3连接到变频调速卷扬机1。所述钢丝绳2与第一级圆筒7连接的一端上设置拉力传感器5。

所述变频调速卷扬机1启动收紧钢丝绳2，则第一级圆筒7、第二级圆筒8、第三级圆筒9做上升运动，多层圆筒装置100整体上升到关闭状态，卷扬机1停止工作并自动锁定钢丝绳2的位置，保持多层圆筒装置100的关闭状态，遮盖内部望远镜200。多层圆筒装置100需要打开时，圆筒驱动机构启动变频调速卷扬机1放松钢丝绳2，多层圆筒依次下降到最低位置，卷扬机1停止工作并自动锁定钢丝绳2保持多层圆筒装置100在打开状态。

为了将大型多层圆筒装置提升和下降，如图4所示，沿圆筒的圆周均匀分布有多个钢丝绳驱动的圆筒驱动机构，沿圆周均匀分布的多套驱动机构的数量可等分为三组，每组均安装有位移测量传感器6，与各组内的可控独立驱动机构组成位置闭环控制，保证圆筒运行中的位置姿态。

多套这样的拉力可控的钢丝绳独立驱动机构，均匀安装在圆筒罩壳四周，共同提升三级圆筒开闭顶的罩壳。

所述多层圆筒驱动机构为采用钢丝绳传动的大直径开闭圆顶传动系统，该系统依靠独立可控的多台钢丝绳提升装置在主令控制器的控制下协同工作，可保持各钢丝绳受力均衡，并可保持圆顶升降过程有正确的姿态。

本实施例中共设置12个圆筒驱动机构，分为三组，每组都装有检测圆顶到基座之间距离的位移测量传感器6，位移传感器6与可控的独立驱动机构构成位置闭环控制回路(见图5)，当主控室的plc发出圆顶的升降指令时，各组便将位移传感器6检测到的位移信号和指令信号进行比较，如有误差便通过pid控制器调整本组卷扬机的张力，加快或减慢本组提升的速度，直到位移误差消除为止。

本实用新型的技术方案提供一种每根钢丝绳独立驱动的传动系统，依靠现代检测和控制技术实现钢丝绳均载，即使断索也能保持各钢丝绳受力均衡，并使圆顶罩壳姿态自动保持水平。

按照本实用新型的技术方案，圆筒形罩壳的每根钢丝绳用一台变频调速卷扬机独立驱动，在每根钢丝绳的末端安装一台测力传感器，测定钢丝绳承受的的拉力，依靠力闭环控制，使每根钢丝绳的受力可控，由于闭环控制系统的存在，即使一根钢丝绳破断或驱动机构故障，其载荷也会自动转移至其他钢丝绳上，不会影响圆顶的正常启闭。为控制圆顶罩壳姿态，将钢丝绳分成三组，在圆顶罩壳与台基之间安装三组位移传感器，组成位置闭环系统，控制三组卷扬机的运行，便可自动保持圆顶罩壳的水平姿态。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。