一种fast反射面单元吊装装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种FAST反射面单元吊装的装置，包括在圈梁上运行的轨道机车和运转机车，在射电望远镜中心位置设置有中心环梁，轨道机车和中心环梁之间连接有承载绳，承载绳上设置有沿承载绳滑动的承载滑车，运转机车将反射面单元转运至轨道机车处并悬挂在承载滑车上，轨道机车上设置牵引绳连接承载滑车，在牵引绳的牵引下吊运反射面单元至主索网的相应安装位置上空，所述承载滑车上设置有卷扬机构下放反射面单元至主索网的相应安装位置;所述承载绳与中心环梁的连接端可沿中心环梁滑动，重复以上作业从而实现主索网上全部安装位置的吊运。
【专利说明】—种FAST反射面单元吊装装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种FAST反射面单元吊装装置，通过该装置可以将射电望远镜的反射面单元吊运至主索网的安装位置。
[0002]
【背景技术】
[0003]中国科学院国家天文台提出的建造500米口径球面射电望远镜，是世界最大的单口径射电望远镜。FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical rad1 Telescope,简称FAST)突破了地面望远镜的百米工程极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。FAST的总体技术指标:口径为500m，反射面曲率半径为300m ；照明区口径为300m，焦比f/D=0.467。
[0004]FAST主动反射面是由圈梁、反射面单元、主索网、促动器装置、地锚等组成，结构示意图可以参看说明书附图1、附图3。主索网安装在圈梁上，有2225个节点，在主索网节点上安装有约4450个反射面单元形成反射面，每个节点下方连有下拉索和促动器，促动器再与地锚连接。通过控制促动器，能够实现300米口径瞬时抛物面进行天文观测。
[0005]组成反射面的反射面单元分为普通类型和特殊类型两种。其中普通类型为三角形空间网架结构，边长约为10.4-12.4米，是由背架、调整装置、面板及连接关节等组成，每个反射面单元重量约为500公斤。反射面单元背架在顶点上均装有连接关节，通过这些关节将其悬挂在主索网上形成望远镜反射表面。反射面单元吊装就是将约4450个反射面单元通过吊装设备吊运到索网指定位置，使反射面单元顶点处的连接关节与索网节点装配连接，形成望远镜反射面。由于FAST所使用的反射面单元体积大、重量重、吊运跨度远、升降高度落差大，本领域现有的吊装装置均无法使用，需要重新设计能够适用的吊装装置。
[0006]
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种FAST反射面单元吊装装置，能够大跨度吊运大型反射面单元，满足了大口径射电望远镜的建设要求。本发明还同时提供了一种FAST反射面单元吊装方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种FAST反射面单元吊装装置，包括在圈梁上运行的轨道机车和运转机车，在射电望远镜中心位置设置有中心环梁，轨道机车和中心环梁之间连接有承载绳，承载绳上设置有沿承载绳滑动的承载滑车，运转机车将反射面单元转运至轨道机车处并悬挂在承载滑车上，轨道机车上设置牵引绳连接承载滑车，在牵引绳的牵引下吊运反射面单元至主索网的相应安装位置上空，所述承载滑车上设置有卷扬机构下放反射面单元至主索网的相应安装位置；所述承载绳与中心环梁的连接端可沿中心环梁滑动。
[0009]进一步，所述圈梁上设置两台轨道机车，所述轨道机车设置有底座，底座上设置有主架体，主架体上部设置有副架体，副架体相对于主架体可在水平方向旋转，所述承载绳、牵引绳连接在副架体上，副架体上设置有卷扬机构对牵引绳和承载绳进行收放，轨道机车的控制室设置在副架体上。
[0010]进一步，所述主架体和副架体之间设置有推力轴承，推力轴承的座圈固定在主架体上，推力轴承的轴圈固定在副架体上，所述轴圈设置有齿圈，通过电动机、齿轮带动轴圈旋转，从而驱使副架体转向。
[0011 ] 进一步，所述底座上安装有两排车轮，底座外侧或两侧还设置有防倾斜护轮，在所述圈梁上设置有轨道和轨道安装座，通过防倾斜护轮和轨道或轨道安装座的相互限制防止轨道机车发生倾翻；所述圈梁的内侧边和外侧边分别设置有一组轨道安装座。
[0012]进一步，所述圈梁上设置两台运转机车，所述运转机车设置有底座，底座上设置有主架体，主架体上部设置有悬臂梁，悬臂梁相对于主架体可在水平方向旋转，所述悬臂梁上设置有挂钩、配重平衡装置。
[0013]进一步，所述底座上安装有两排车轮，底座外侧或两侧还设置有防倾斜护轮，通过所述防倾斜护轮和所述轨道或轨道安装座的相互限制防止运转机车发生倾翻。
[0014]进一步，所述中心环梁的高度和主索网最低点高度相适配，承载绳的高度和主索网的高度也要相适配，中心环梁上设置有滑道和随动小车，所述承载绳连接在随动小车上，随动小车设置有导向轮和防护轮，导向轮和防护轮与所述滑道配合防止随动小车脱离滑道。
[0015]进一步，所述滑道为钢板焊接的箱梁结构，箱梁顶部钢板向两侧伸出边缘，内侧边缘和随动小车的导向轮配合，在为随动小车导向的同时产生对承载绳的平衡力，外侧边缘和随动小车的防护轮配合。
[0016]使用上述吊装装置实施的FAST反射面单元吊装方法，根据反射面单元在主索网上的相应安装位置轨道机车在圈梁上做相应移动，随着轨道机车的移动承载绳与中心环梁的连接端可沿中心环梁滑动，当轨道机车移动至合适位置后即停止移动；通过起重装备将组装并调整好姿态的反射面单元吊装至运转机车上，运转机车将反射面单元转运至轨道机车处并悬挂在承载滑车上，在牵引绳的牵引下承载滑车沿承载绳移动，悬挂着的反射面单元可以逐渐接近主索网上的相应安装位置，当吊运反射面单元至主索网的相应安装位置上空时，承载滑车上设置的卷扬机构下放反射面单元至主索网的相应安装位置，重复以上作业即可实现主索网上全部安装位置的反射面单元吊运。
[0017]进一步，所述轨道机车在吊运反射面单元过程中也可以做适当移动；所述起重装备采用塔式起重机；所述承载滑车上设置的卷扬机构采用电葫芦；所述圈梁上设置两台运转机车和两台轨道机车，可同时作业吊装反射面单元。
[0018]采用上述结构设置的吊装装置具有以下优点:
本发明解决了 FAST反射面单元大跨度及复杂台址的吊装问题，吊运体积大、重量重、数量多的反射面单元，满足吊运跨度远、升降高度落差大的建设要求，为其他同类工程的此类问题提供了参考。
[0019]【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图(主视图)；
图2是图1中A部放大视图；
图3是本发明所采用圈梁的结构示意图；
图4是本发明所采用中心环梁的结构示意图(主视图)；
图5是图4中B部放大视图；
图6是本发明所采用轨道机车的结构示意图；
图7是图6中C部放大视图(图中轨道为现有技术中的结构)；
图8是轨道机车的转向机构结构示意图；
图9是本发明的结构不意图(俯视图)；
图10是图9中D部放大视图；
图11是本发明所采用轨道机车的结构示意图；
图12是图11中E部放大视图；
图13是本发明所采用运转机车的结构示意图。
[0021]图中:1、立柱；2、轨道机车；2_1、卷扬机构；2_2、副架体；2_2_1、电动机；2_2_2、齿圈；2-2-3、座圈；2-2-4、轴圈；2-3、主架体；2_4、底座；2_5、车轮；2_6、轨道；2_7、防护轮；2-8、防护轮；2-9、电动机；2-10、安装座；
3、运转机车；3-1、悬臂梁；3-2、主架体；3-3、底座；3-4、车轮；
4、反射面单元；5、圈梁；6、起重机；7、主索网；8、中心环梁；8-1、立柱；8-2、顶部钢板；8-3、防护轮；8-4、防护轮；8-5、防护轮；8-6、导向轮；
9、承载绳；10、牵引绳；11、承载滑车。
【具体实施方式】
[0022]为更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对本发明的结构、工作流程详细说明如下。
[0023]如图1、图3、图9所示为本发明的吊装装置的实施例之一，本发明的吊装方法可以参考吊装装置的使用过程。
[0024]围绕射电望远镜架设的圈梁5主体为钢结构，圈梁5上部截面径向宽11米，可以供轨道机车2和运转机车3在上面运行。
[0025]如图1、图3所示，圈梁5上运行有轨道机车2和运转机车3，在射电望远镜中心位置设置有中心环梁8，轨道机车2和中心环梁8之间连接有承载绳9，承载绳9上设置有沿承载绳9滑动的承载滑车11，运转机车3将反射面单元4转运至轨道机车2处并悬挂在承载滑车11上，轨道机车2上设置牵引绳10连接承载滑车11，在牵引绳10的牵引下吊运反射面单元4至主索网7的相应安装位置上空；承载绳9与中心环梁8的连接端可沿中心环梁8滑动，承载绳9、承载滑车11便可以实现从主索网7上全部安装位置上方经过。
[0026]轨道机车2根据反射面单元4在主索网7上的相应安装位置在圈梁5上做相应移动，该移动是在承接反射面单元4之前进行的，这样移动最方便，在承接反射面单元4之后，为了更准确地下放反射面单元4，也可以做小距离的缓慢移动。
[0027]牵引绳10的长度收放，可以实现承载滑车11在承载绳9上的位置变动。承载滑车11上需要设置电葫芦、滑轮组、吊钩等必要的卷扬装置，通过滑轮组吊挂在承载绳9上，沿承载绳9滑动。
[0028]在本实施例中，为了实现吊运速度，以及结构平衡的需要，圈梁5上设置两台相同结构的轨道机车2，当然也可以设置两台以上的轨道机车2，根据实际需要来定。为了配合轨道机车2，圈梁5上也设置两台运转机车3。
[0029]如图6、图11所示，轨道机车2设置有底座2-4，底座2_4上设置有主架体2_3，主架体2-3上部设置有副架体2-2，副架体2-2相对于主架体2-3可在水平方向旋转，承载绳
9、牵引绳10连接在副架体2-2上，副架体2-2上设置有卷扬机构2-1对牵引绳10和承载绳9进行收放。轨道机车2的控制室设置在副架体2-2上，这样方便驾驶员观察作业。
[0030]如图8所示，主架体2-3和副架体2-2之间设置有推力轴承，推力轴承的座圈2-2-3固定在主架体2-3上，推力轴承的轴圈2-2-4固定在副架体2_2上，轴圈2_2_4设置有齿圈2-2-2，通过电动机2-2-1、齿轮带动轴圈2-2-4旋转，从而驱使副架体2-2转向。
[0031]如图11、图12所示，底座2-4上安装有两排车轮2-5，底座2-4外侧还设置有防护轮2-7、2-8，在圈梁5上设置有轨道和轨道安装座2-10，通过防护轮2_7、2_8和轨道安装座
2-10的相互限制防止轨道机车2发生倾翻。
[0032]由于轨道机车2的负载主要来自圈梁5的内侧，所以主要是防止向内侧倾翻，当然，底座2-4两侧均可以设置有防倾斜护轮，防倾斜护轮也可以和轨道互相配合起作用。
[0033]如图7所示，轨道安装座2-10为钢板焊接的T字型结构，在圈梁5内侧边和外侧边分别设置有一组轨道安装座2-10，轨道2-6由钢轨构成，防护轮2-7、2-8主要和T字型结构中的水平钢板配合，如果设计成和轨道2-6配合，则防护轮2-7、2-8的尺寸以及轨道2-6的尺寸和结构都要做出适应性的调整，例如防护轮2-7、2-8设计成主要和轨道2-6腰部配入口 ο
[0034]如图13所示，运转机车3设置有底座3-3，底座3_3上设置有主架体3_2，主架体
3-2上部设置有悬臂梁3-1，悬臂梁3-1相对于主架体3-2可在水平方向旋转，悬臂梁3_1上设置有挂钩、配重平衡装置。反射面单元4悬挂在挂钩上，配重平衡装置需要调节在悬臂梁3-1上的位置从而实现重力平衡，反射面单元4从运转机车3向轨道机车2上转移主要是通过悬臂梁3-1转向以及轨道机车2的副架体2-2转向互相配合完成的。
[0035]主架体3-2和悬臂梁3-1之间也设置有与轨道机车2类似结构的推力轴承。
[0036]底座3-3上安装有两排车轮，底座3-3外侧或两侧还设置有与轨道机车2类似结构的防倾斜护轮，通过防倾斜护轮和轨道或轨道安装座的相互限制防止运转机车3发生倾翻，这里的轨道以及轨道安装座和轨道机车2所使用的是同一组。
[0037]如图4、图5所不，中心环梁8的闻度和主索网7最低点闻度相适配，承载绳9的闻度和主索网7的高度也要相适配，中心环梁8需要高出主索网7最低点适当高度，这样在吊运反射面单元4的时候，既不会和主索网7相冲突，也可以更接近安装位置，定位准确。中心环梁8上设置有滑道和随动小车，承载绳9连接在随动小车上，随动小车设置有导向轮和防护轮，导向轮和防护轮与滑道配合防止随动小车脱离滑道。
[0038]中心环梁8更详细的结构如图5所示，滑道为钢板焊接的箱梁结构，箱梁顶部钢板8-2向两侧伸出边缘，内侧边缘和随动小车的导向轮8-6配合，在为随动小车导向的同时产生对承载绳9的平衡力，外侧边缘和随动小车的防护轮8-3、8-4、8-5配合。
[0039]本发明的特点是: (1)沿圈梁周向开行，跨度较大；
(2)对反射面全覆盖，容易操作；
(3)设计新颖、可靠性较高。
[0040]本发明需要配合起重机使用，如图1、图3中的起重机6，将在小窝函组装并在胎架上调整好姿态的反射面单元吊装至运转机车3上，即可由运转机车3进行转运。本发明的主要机构物理参数如下:
(I)轨道机车设计参数如下:
轨道机车自重:22t ;轨距:11000mm ；
运行驱动功率:4X5.5kw ；;运行速度:30m/min ；
张紧绞车(承载绳的卷扬装置)驱动功率:30kw ;张紧绞车拉力:2X45kN ；
牵引绞车(牵引绳的卷扬装置)驱动功率:15kw ;牵引绞车最大拉力:15kN ；
旋转驱动功率:4kw ;旋转速度:1.5r/min ；
旋转角度:180° ;数量:2套。
[0041](2)运转机车设计参数如下:
运转机车自重:18t ;轨距:11000mm ；
运行驱动功率:4X5.5kw ;运行速度:30m/min ；
旋转驱动功率:4kw ;旋转速度:1.5r/min ；
旋转角度:180° ;数量:2套。
[0042]上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种FAST反射面单元吊装装置，其特征在于，包括在圈梁上运行的轨道机车和运转机车，在射电望远镜中心位置设置有中心环梁，轨道机车和中心环梁之间连接有承载绳，承载绳上设置有沿承载绳滑动的承载滑车，运转机车将反射面单元转运至轨道机车处并悬挂在承载滑车上，轨道机车上设置牵引绳连接承载滑车，在牵引绳的牵引下吊运反射面单元至主索网的相应安装位置上空，所述承载滑车上设置有卷扬机构下放反射面单元至主索网的相应安装位置；所述承载绳与中心环梁的连接端可沿中心环梁滑动。
2.如权利要求1所述的吊装装置，其特征在于，所述圈梁上设置两台轨道机车，所述轨道机车设置有底座，底座上设置有主架体，主架体上部设置有副架体，副架体相对于主架体可在水平方向旋转，所述承载绳、牵引绳连接在副架体上，副架体上设置有卷扬机构对牵引绳和承载绳进行收放，轨道机车的控制室设置在副架体上。
3.如权利要求2所述的吊装装置，其特征在于，所述主架体和副架体之间设置有推力轴承，推力轴承的座圈固定在主架体上，推力轴承的轴圈固定在副架体上，所述轴圈设置有齿圈，通过电动机、齿轮带动轴圈旋转，从而驱使副架体转向。
4.如权利要求2所述的吊装装置，其特征在于，所述底座上安装有两排车轮，底座外侧或两侧还设置有防倾斜护轮，在所述圈梁上设置有轨道和轨道安装座，通过防倾斜护轮和轨道或轨道安装座的相互限制防止轨道机车发生倾翻；所述圈梁的内侧边和外侧边分别设置有一组轨道安装座。
5.如权利要求4所述的吊装装置，其特征在于，所述圈梁上设置两台运转机车，所述运转机车设置有底座，底座上设置有主架体，主架体上部设置有悬臂梁，悬臂梁相对于主架体可在水平方向旋转，所述悬臂梁上设置有挂钩、配重平衡装置。
6.如权利要求5所述的吊装装置，其特征在于，所述底座上安装有两排车轮，底座外侧或两侧还设置有防倾斜护轮，通过所述防倾斜护轮和所述轨道或轨道安装座的相互限制防止运转机车发生倾翻。
7.如权利要求1所述的吊装装置，其特征在于，所述中心环梁的高度和主索网最低点高度相适配，承载绳的高度和主索网的高度也要相适配，中心环梁上设置有滑道和随动小车，所述承载绳连接在随动小车上，随动小车设置有导向轮和防护轮，导向轮和防护轮与所述滑道配合防止随动小车脱离滑道。
8.如权利要求7所述的吊装装置，其特征在于，所述滑道为钢板焊接的箱梁结构，箱梁顶部钢板向两侧伸出边缘，内侧边缘和随动小车的导向轮配合，在为随动小车导向的同时产生对承载绳的平衡力，外侧边缘和随动小车的防护轮配合。
9.使用权1-8任一项吊装装置实施的FAST反射面单元吊装方法，其特征在于，根据反射面单元在主索网上的相应安装位置轨道机车在圈梁上做相应移动，随着轨道机车的移动承载绳与中心环梁的连接端可沿中心环梁滑动，当轨道机车移动至合适位置后即停止移动；通过起重装备将组装并调整好姿态的反射面单元吊装至运转机车上，运转机车将反射面单元转运至轨道机车处并悬挂在承载滑车上，在牵引绳的牵引下承载滑车沿承载绳移动，悬挂着的反射面单元可以逐渐接近主索网上的相应安装位置，当吊运反射面单元至主索网的相应安装位置上空时，承载滑车上设置的卷扬机构下放反射面单元至主索网的相应安装位置，重复以上作业即可实现主索网上全部安装位置的反射面单元吊运。
10.如权利要求9所述的吊装方法，其特征在于，所述轨道机车在吊运反射面单元过程中也可以做适当移动；所述起重装备采用塔式起重机；所述承载滑车上设置的卷扬机构采用电葫芦；所述圈梁上设置两台运转机车和两台轨道机车，可同时作业吊装反射面单元。
【文档编号】B66C13/08GK104261255SQ201410460068
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】宋立强, 王启明, 南仁东, 杨世模, 古学东, 朱明
申请人:中国科学院国家天文台