专利名称：轻型张拉反射面支承结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大型射电望远镜反射面结构，特别是微波通讯天线反射面结构及相关类似结构背景技术传统的反射面支承结构为钢刚架、钢桁架、钢网架或钢网壳结构，其结构自重大、刚度大，对下部机械或结构系统作用力大，使得整个反射面系统造价高。同时传统反射面结构节点不能调整，安装精度低，反射面形位调整困难，几何形状误差大且难以控制。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种轻型张拉结构应用于反射面支承系统中，且在张拉结构中设置可调节节点，同时在反射面板与其支承结构间设置可调节节点，形成一种易于制作安装、易于调节、易于控制反射面工作精度的轻型反射面支承结构。
为达上述目的，本实用新型的轻型张拉反射面支承结构是一种预张拉索杆体系，结构的构件为大部分的拉索和少部分的压杆，结构的刚度来自于张拉后的预拉力，在现代结构体系中，它的自重和建筑结构中常用的索、膜结构基本相同。
本实用新型的轻型张拉结构应用于反射面系统的支承结构之中，可大大降低结构本身的自重以及对下部机械系统的作用力；且在张拉结构中设置可调节节点，以微量调整柔性索单元的长度使其适应所需要的反射面整体结构形状调整；同时在反射面板与其支承结构间的连接节点处设置可调节节点，以便协调调整反射面板的法向位置和反射面整体形状，使其达到反射面整体所需要的准确位置。
本实用新型的优点是轻型张拉反射面支承结构成为一种自重轻、对下部系统作用力小、易于制作运输和安装、易于调节、造价经济、工作性能可靠的新型轻型反射面结构形式。本实用新型的张拉结构重量仅为钢网壳结构的27.5％，对下部体系的反力相对于钢网壳结构减小了78.5％，且反射面形态调整方便，适合于大中型射电望远镜的反射面支承体系。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的环斜索杆连接节点结构图。
图3为本实用新型的脊斜索杆连接节点结构图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为本实用新型的中心索杆连接节点结构图。
图6为本实用新型的反射面板可调节节点结构图。
附图中标号说明1—刚性圈梁；2—外圈脊索；3—外圈斜拉索； 4—外圈环索；5—中圈斜拉索； 6—外圈压杆；
7—中圈脊索； 8-中圈环索；9—内圈斜拉索；10-中圈压杆；11—内圈脊索； 12-中心压杆；13—环斜索杆连接节点； 13-1-拉索；13-2—带调节螺纹索锚具； 13-3-带调节螺纹套筒；13-4—销轴；13-5—带内螺纹连接压杆节点体； 13-6—止脱销钉；13-7—连接孔；14—脊斜索杆连接节点； 14-1—拉索；14-2—带调节螺纹索锚具；14-3—带调节螺纹套筒；14-4—销轴；14-5—止脱销钉；14-6—带内螺纹连接压杆节点体； 14-7—连接孔；15—中心索杆连接节点； 15-1—拉索；15-2—带调节螺纹索锚具；15-3—带调节螺纹套筒；15-4—销轴；15-5—止脱销钉；15-6—带内螺纹连接压杆节点体； 15-7—连接孔；16—反射面板可调节点； 16-1—反射面板固定件；16-2—反射面板；16-3—反射面板调整支架；16-4—夹紧螺母；16-5—调节螺母；16-6—固定螺杆；16-7—连接螺杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构作进一步说明请参阅图1～6所示，图1是大射电望远镜FAST(Five-hundredmeter Aperture Spherical Telescope＝500m口径主动球面射电望远镜)反射面支承结构系统的一个结构分块，图1中分别给出了一个独立结构块的轻型张拉支承结构整体布置图、结构可调节节点图以及反射面板可调节节点。
本实用新型的轻型张拉反射面支承结构，包含圈梁、斜拉索、脊索、环索、压杆、结构可调节节点体系以及反射面板调节节点体系，其特点是由刚性圈梁作为多边形环梁、二圈以上的环索为多边形网圈索，二个以上斜拉索的两端分别与环索和脊索相连，脊索和环索间通过压杆连接，各环索、斜拉索和脊索在与压杆连接点处均通过可调节节点相连接(见图1所示)。所述的环索，包括外圈环索4和内圈拉索8；所述的斜拉索，包括外圈斜拉索3、中圈斜拉索5和内圈斜拉索9。所述的脊索，包括外圈脊索2、中圈脊索7和内圈脊索11；所述的压杆，包括外圈压杆6、中圈压杆10和中心压杆12。所述的可调节节点，包括环斜索杆连接节点13、脊斜索杆连接节点14、中心索杆连接节点15。
所述的环斜索杆连接节点13为环索与斜拉索和压杆之间的可调节节点，由拉索13-1、带调节螺纹索锚具13-2、带调节螺纹套筒13-3、销轴13-4、带内螺纹连接压杆节点体13-5、止脱销钉13-6、连接孔13-7组成(见图2所示)。其中，具有墩头的拉索13-1穿过带调节螺纹索锚具13-2的孔，则拉索13-1在受拉时就不会滑出带调节螺纹索锚具13-2；带调节螺纹索锚具13-2与带调节螺纹套筒13-3之间的连接为螺纹连接，并通过带调节螺纹索锚具13-2拧入带调节螺纹套筒13-3的深度来调节带调节螺纹索锚具13-2到节点中心连接孔13-7的距离；带调节螺纹套筒13-3通过销轴13-4和带内螺纹连接压杆节点体13-5连接，销轴13-4穿过带调节螺纹套筒13-3和带内螺纹连接压杆节点体13-5的连接孔，使得带调节螺纹套筒13-3和带内螺纹连接压杆节点体13-5均可绕销轴13-4自由转动，以保证铰接的作用；止脱销钉13-6插入销轴13-4近端部的孔中，防止销轴13-4从带调节螺纹套筒13-3和带内螺纹连接压杆节点体13-5的孔中脱落；带内螺纹连接压杆节点体13-5除用销轴13-4与带调节螺纹套筒13-3连接外，其带螺纹中心连接孔13-7用来连接压杆10和固定反射面板可调节点16，压杆10通过带螺纹中心连接孔13-7安装于带内螺纹连接压杆节点体13-5的下面，反射面板可调节点16则通过带螺纹中心连接孔13-7安装于带内螺纹连接压杆节点体13-5的上面；反射面板可调节点16的上面(图6)，安装望远镜的反射面板。
所述的脊斜索杆连接节点14为脊索、斜拉索与压杆之间的可调节节点，由拉索14-1、带调节螺纹索锚具14-2、带调节螺纹套筒14-3、销轴14-4、止脱销钉14-5、带内螺纹连接压杆节点体14-6、连接孔14-7组成(见图3、4所示)。其中，具有墩头的拉索14-1穿过带调节螺纹索锚具14-2的孔，则拉索14-1在受拉时就不会滑出带调节螺纹索锚具14-2；带调节螺纹索锚具14-2与带调节螺纹套筒14-3之间的连接为螺纹连接，并通过带调节螺纹索锚具14-2拧入带调节螺纹套筒14-3的深度来调节带调节螺纹索锚具14-2到节点中心连接孔14-7的距离；带调节螺纹套筒14-3通过销轴14-4和带内螺纹连接压杆节点体14-6连接，销轴14-4穿过带调节螺纹套筒14-3和带内螺纹连接压杆节点体14-6的连接孔，使得带调节螺纹套筒14-3和带内螺纹连接压杆节点体14-6均可绕销轴14-4自由转动，以保证铰接的作用；止脱销钉14-5插入销轴14-4近端部的孔中，防止销轴14-4从带调节螺纹套筒14-3和带内螺纹连接压杆节点体14-6的孔中脱落；带内螺纹连接压杆节点体14-6除用销轴14-4与带调节螺纹套筒14-3连接外，其带螺纹中心连接孔14-7用来连接外圈压杆6，外圈压杆6通过带螺纹中心连接孔14-7安装于带内螺纹连接压杆节点体14-6的上面。
所述的中心索杆连接节点15、由环索15-1、带调节螺纹索锚具15-2、带调节螺纹套筒15-3、销轴15-4、止脱销钉15-5、带内螺纹连接压杆节点体15-6、连接孔15-7组成(见图5所示)。其中，具有墩头的拉索15-1穿过带调节螺纹索锚具15-2的孔，则拉索15-1在受拉时就不会滑出带调节螺纹索锚具15-2；带调节螺纹索锚具15-2与带调节螺纹套筒15-3之间的连接为螺纹连接，并通过带调节螺纹索锚具15-2拧入带调节螺纹套筒15-3的深度来调节带调节螺纹索锚具15-2到节点中心连接孔15-7的距离；带调节螺纹套筒15-3通过销轴15-4和带内螺纹连接压杆节点体15-6连接，销轴15-4穿过带调节螺纹套筒15-3和带内螺纹连接压杆节点体15-6的连接孔，使得带调节螺纹套筒15-3和带内螺纹连接压杆节点体15-6均可绕销轴15-4自由转动，以保证铰接的作用；止脱销钉15-5插入销轴15-4近端部的孔中，防止销轴15-4从带调节螺纹套筒15-3和带内螺纹连接压杆节点体15-6的孔中脱落；带内螺纹连接压杆节点体15-6除用销轴15-4与带调节螺纹套筒15-3连接外，其带螺纹中心连接孔15-7用来连接中心压杆12和固定反射面板可调节点16，中心压杆12通过带螺纹中心连接孔15-7安装于带内螺纹连接压杆节点体15-6的下面，反射面板可调节点16通过带螺纹中心连接孔15-7安装于带内螺纹连接压杆节点体15-6的上面；在反射面板可调节点16的上面(图6)安装有望远镜的反射面板。
所述的反射面板可调节节点16，由反射面板固定件16-1、反射面板16-2、反射面板调整支架16-3、夹紧螺母16-4、调节螺母16-5、固定螺杆16-6、连接螺杆16-7组成，其中，连接螺杆16-7与结构中可调节节点连接孔13-7、14-7、15-7连接。安装顺序和连接关系为将固定螺杆16-6通过连接螺杆16-7拧入环斜索杆连接节点13的带螺纹中心连接孔13-7(或脊斜索杆连接节点14的带螺纹中心连接孔14-7或中心索杆连接节点15的带螺纹中心连接孔15-7)并拧紧固定；将反射面板调整支架16-3通过其上的安装孔与固定螺杆16-6连接并用调节螺母16-5拧紧固定；将反射面板固定件16-1放于反射面板调整支架16-3上面，根据反射面板16-2的布置方位调整反射面板固定件16-1在反射面板调整支架16-3上的位置，然后将其固接在反射面板调整支架16-3的面板上；将反射面板16-2通过螺栓连接于反射面板固定件16-1上，通过调整调节螺母16-5和夹紧螺母16-4的上下位置，调节反射面板16-2沿反射面法线方向的位置精度，待调整好后，拧紧夹紧螺母16-4，固定反射面板16-2。
在外圈环索4与外圈斜拉索3，中圈斜拉索5与外圈脊索2、中圈脊索7处形成的可调节节点(即形成环斜索杆连接节点13和脊斜索杆连接节点14)之间分别用一压杆连接。由若干个环斜索杆连节点13和若干个脊斜索杆连接节点14形成的多个可调节节点与一中心索杆连接节点15连接，两中心索杆连接节点之间连接一中心压杆12。
综上所述，本实用新型结构的张拉及调节过程如下先张拉外圈斜拉索3施加预应力使本实用新型结构具有所需的刚度，然后按需要转动本实用新型结构各可调节节点中的带调节螺纹索锚具13-2，微调各索的长度，使结构上达到所需的位置和形状，使本实用新型轻型张拉反射面支承结构具有预张拉力。
反射面板可调节点的调整方法为将反射面板16-2安装于反射面板调整支架16-3上，松动夹紧螺母16-4，调整调节螺母16-5，使反射面板达到预定的高度或法向位置。
权利要求1.一种轻型张拉反射面支承结构，包含圈梁、斜拉索、脊索、环索、压杆、结构可调节节点体系以及反射面板调节节点体系，其特征在于由刚性圈梁作为多边形环梁，二圈以上的环索为多边形网圈索、二个以上斜拉索的两端分别与环索和脊索相连，脊索和环索间通过压杆连接，各环索、斜拉索和脊索在与压杆连接节点处均通过可调节节点相连接而形成具有预张力的轻型张拉反射面支承结构。
2.根据权利要求1所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于所述的环索，包括外圈环索和内圈环索；所述的斜拉索，包括外圈斜拉索、中圈斜拉索和内圈斜拉索；所述的脊索，包括外圈脊索、中圈脊索和内圈脊索；所述的压杆，包括外圈压杆、中圈压杆和中心压杆。
3.根据权利要求1所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于所述的可调节节点，包括环斜索杆连接接点，脊斜索杆连接节点和中心索杆连接节点。
4.根据权利要求1或2或3所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于所述的环斜索杆连接节点为环索、斜拉索和压杆之间的可调节节点；所述的脊斜索杆连接节点为脊索、斜拉索与压杆之间的可调节节点；所述的中心索杆连接节点，为中心连接节点；其三种结构分别由拉索、带调节螺纹索锚具、带调节螺纹套筒、销轴、带内螺纹连接压杆节点体、止脱销钉和连接孔组成，其中，具有墩头的拉索穿过带调节螺纹索锚具的孔；带调节螺纹索锚具与带调节螺纹套筒之间的连接为螺纹连接；带调节螺纹套筒通过销轴和带内螺纹连接压杆节点体连接，销轴穿过带调节螺纹套筒和带内螺纹连接压杆节点体的连接孔，并由止脱销钉插入销轴近端部的孔中。
5.根据权利要求1所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于所述的反射面板可调节节点，由反射面板固定件、反射面板、反射面板调整支架、夹紧螺母、调节螺母、固定螺杆、连接螺杆组成，其中，连接螺杆与可调节节点连接孔连接，其连接关系为将固定螺杆通过连接螺杆拧入环斜索杆连接节点的带螺纹中心连接孔，或脊斜索杆连接节点的带螺纹中心连接孔，或中心索杆连接节点的带螺纹中心连接孔并拧紧固定；将反射面板调整支架通过其上的安装孔与固定螺杆连接并用调节螺母拧紧固定；将反射面板固定件放于反射面板调整支架上面，用螺栓拧紧固定。
6.根据权利要求1或2或3所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于在外圈环索与外圈斜拉索，中圈斜拉索与外、中圈脊索处形成的可调节节点分别用一压杆连接。
7.根据权利要求1或2或3所述的轻型张拉反射面支承结构，其特征在于由若干个环斜索杆连接节点和若干个脊斜索杆连接节点形成的多个可调节节点与一中心索杆连接节点连接，两中心可调节节点之间连接一中心压杆。
专利摘要一种轻型张拉反射面支承结构是一种预张拉索杆体系，适用于大中型射电望远镜的反射面支撑体系。包含圈梁、斜拉索、脊索、环索、压杆，其特点是由刚性圈梁作为多边形环梁，二圈以上的环索为多边形网圈索，二个以上斜拉索的两端分别与环索和脊索相连，脊索和环索间通过压杆连接，各环索、斜拉索和脊索在与压杆连接点处均通过可调节节点相连接而形成具有预张力的轻型张拉反射面支承结构。本实用新型通过设置的可调节节点和反射面与其支承结构间设置的可调节节点，以便协调调整形状和反射面板的法向位置，形成一种自重轻、对下部系统作用力小、易于制作安装、易于调节、易于控制反射面工作精度的轻型张拉反射面支承结构。
文档编号H01Q15/14GK2891323SQ20052004401
公开日2007年4月18日 申请日期2005年8月3日 优先权日2005年8月3日
发明者罗永峰, 李国强, 于庆祥, 陆燕, 南仁东, 邱育海 申请人:同济大学