一种FAST反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置

一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置
技术领域
1.本发明涉及一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置，该观察装置安装在fast反射面圈梁内圈的横管上，起到支撑和限制连接机构空间位置的作用，同时还实现人员在圈梁马道上观察该装置上的凸面反射镜，可清晰看到fast反射面圈梁处节点盘及其上的2#连接机构工况，据此判断2#节点轴是否处于健康工作状态。


背景技术：

2.500米口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope，fast)是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；主动变形反射面；采用六索并联拖动的柔性轻型机构拖动馈源舱实现一次索驱动，馈源舱内的ab转轴机构、stewart并联机构实现对馈源位姿二次精调，实现对馈源的高精度定位。
3.fast反射面可实现瞬时300米口径主动变形，由球面变形成抛物面，保证抛物面始终指向需要观测的天体，并将来自天体的射电波信号进行聚焦。同时，处于焦点位置的馈源接收机接收电波信号并进行处理，这个过程是连续的。
4.fast反射面由周边支承结构(圈梁格构柱)、索网、反射面单元和液压促动器等构成。圈梁是一个内径超过500米、宽约11米、高约5米的空间网架环梁结构，50个格构柱作为圈梁的支撑，在圈梁内圈底面的球节点上焊接有150个耳板，耳板与索网的150根边缘主索连接，索网结构支撑并约束4450块反射面单元。其中三角形单元4300块，索网边缘处四边形面板单元150块。
5.反射面单元的各个角点通过连接机构与索网节点进行约束连接，可分为0#连接机构、1#连接机构和2#连接机构三种。其中0#和1#连接机构均包含轴承座、关节轴承和节点轴3大部件；2#连接机构包含节点轴、球铰座、球铰和固接在球销上的ptfe滑块4大部件。0#连接机构约束3个平动自由度，1#连接机构约束2个平动自由度，2#连接机构约束1个平动自由度。通过这样的约束连接方式约束刚性反射面单元的六个自由度，从而保证了反射面单元以简支约束的方式与索网结构连接，不会因为索网结构自身的运动变形而引起附加内力。
6.四边形面板单元在四个角附近，固接有4套连接机构，其中靠近圈梁处的2个角点附近，各安装一套2#连接机构，该2#节点轴支撑于内圈梁底部横管的抱箍托盘上，抱箍托盘限制2#连接机构1个法向移动自由度，2#连接机构在抱箍托盘任意平移，释放四边形面板单元在fast反射面主动变形时的位移量。三点确定一个平面，反射面主动变形时，0#连接机构、1#连接机构和2套中一套2#连接机构构成1个支撑平面，另一套2#连接机构会与托盘脱离，形成翘起现象。fast经过一定时间的运行，四边形面板单元的2套2#连接机构及与其连接的反射面单元螺栓球网架背架杆件少部分发生变形和损坏，发现2#连接机构在抱箍托盘的平动空间不足，节点轴与限位门的立柱干涉，同时翘起的节点轴与限位门横梁干涉，造成与节点轴连接的反射面单元螺栓球网架背架杆件变形损坏。该位置受到圈梁构件的遮挡，人员在圈梁马道上观察不到2#连接机构在抱箍托盘上的工作状态，难发现故障。如需观察
其工作状态，维护人员需跨越圈梁马道爬到圈梁内圈横管处近距离观察才可以看到，因其数量达到300个，日常的巡检工作量大，高空作业维护人员很不安全。也可以通过安装监控视频对其进行观察，但电子监控设备及走线要满足fast对电磁干扰屏蔽的要求，实现起来难度大，成本高。
7.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置，该装置加大了抱箍托盘的面积，避免连接机构与限位门干涉。人员在圈梁马道上，可以观察到2#节点轴在抱箍托盘上的工作情况。
9.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
10.本发明提供一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置，包括：抱箍组件和反射镜组件；其中，
11.所述抱箍组件安装在fast反射面圈梁的下横管上，用于支撑fast反射面边缘处四边形面板单元的2#节点轴；所述反射镜组件安装在抱箍组件中下抱箍的托盘上，维护人员在圈梁马道上通过观察反射镜组件的凸面反射镜中fast反射面圈梁处节点盘及节点盘上的2#连接机构工况，以判断2#节点轴是否处于健康工作状态。
12.进一步，所述抱箍组件包括上抱箍、下抱箍和螺栓副；所述上抱箍和所述下抱箍之间通过所述螺栓副固定连接；下抱箍上焊接有所述托盘，托盘用于支撑所述2#节点轴，2#节点轴与四边形反射单元固定连接。
13.进一步，所述反射镜组件包括两根限位门立柱、限位门横梁、两根镜架支腿以及凸面反射镜；两根限位门立柱的下端均通过平垫圈、弹性垫圈和六角螺母分别固定安装在所述托盘的两侧，所述镜架支腿的下端孔与限位门立柱、限位门横梁通过外齿锁紧垫圈、弹性垫圈、六角螺母进行固定连接，当所述六角螺母紧固时，外齿锁紧垫圈的翘起边嵌入镜架支腿与限位门立柱的接触面；镜架支腿的上端孔用于安装所述凸面反射镜，凸面反射镜的两侧安装用的螺纹孔端面与镜架支腿的内侧面之间安装有外齿锁紧垫圈，通过弹簧垫圈、内六角螺钉紧固连接；当内六角螺钉紧固时，外齿锁紧垫圈的翘起边嵌入凸面反射镜的螺纹孔端面与镜架支腿的侧面；限位门立柱和限位门横梁的位置及尺寸满足如下条件：2#节点轴在托盘平面上平动时不与限位门立柱干涉，且2#节点轴翘起时不能与限位门横梁干涉。
14.进一步，所述镜架支腿的中间孔安装有镜架横杆，所述镜架横杆通过弹簧垫圈、六角螺母与镜架支腿固定连接，以加强镜架支腿的稳定性及刚度。
15.采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
16.本技术加大了抱箍托盘的面积，避免连接机构与限位门干涉。人员在圈梁马道上，可以观察到2#节点轴在抱箍托盘上的工作情况；极大地减轻了维护人员日常的巡检工作量，保障了高空作业维护人员的安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提供的一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置示意图；
19.图2为本发明提供的一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置光路示意图；
20.图3为本发明提供的一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置反射镜部件图；
21.图4为本发明提供的一种fast反射面边缘单元下抱箍托盘与2#连接机构的平动区域示意图；
22.图5为本发明提供的一种fast反射面边缘单元2#节点轴下抱箍托盘处2#连接机构翘起示意图；
23.图6为本发明提供的一种fast反射面边缘单元处圈梁、马道等的轴测图；
24.图7为本发明提供的fast原型设备边缘反射面2#节点轴托盘轴测图；
25.图标：1—上抱箍；2—螺栓副；3—下抱箍；4—限位门立柱；5—限位门横梁；6—镜架支腿；7—凸面反射镜；8—内六角螺钉；9—外齿锁紧垫圈；10—弹性垫圈；11—六角螺母；12—镜架横杆；13—平垫圈；14—圈梁格构柱；15—2#节点轴；16—四边形面板单元；17—反射镜组件；18—人员观察光路；19—抱箍组件；20—圈梁；21—维护人员；22—圈梁马道；23—下横管；24—连接机构移动范围；25—托盘；26—限位门。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.结合图1-6所示，本实施例提供一种fast反射面边缘单元连接机构支撑及观察装置，包括：抱箍组件19和反射镜组件17；其中，
28.所述抱箍组件19安装在fast反射面圈梁20的下横管23上，用于支撑fast反射面边缘处四边形面板单元16的2#节点轴15；反射镜组件17安装在抱箍组件中下抱箍3的托盘25上，维护人员21在圈梁马道22(支撑于圈梁格构柱14上)上通过观察反射镜组件17的凸面反射镜7中fast反射面圈梁处节点盘及节点盘上的2#连接机构工况(具体观察路径为图2中的人员观察光路18)，以判断2#节点轴是否处于健康工作状态。
29.在该实施例中，抱箍组件19包括上抱箍1、下抱箍3和螺栓副2；上抱箍1和下抱箍3之间通过螺栓副2固定连接；下抱箍2上焊接有托盘25，托盘25用于支撑2#节点轴15，2#节点轴15与四边形反射单元16固定连接。
30.在该实施例中，反射镜组件包括两根限位门立柱4、限位门横梁5、两根镜架支腿6以及凸面反射镜7；两根限位门立柱4的下端均通过平垫圈13、弹性垫圈10和六角螺母11分别固定安装在托盘25的两侧，镜架支腿6的下端孔与限位门立柱4、限位门横梁5通过外齿锁紧垫圈9、弹性垫圈10、六角螺母11进行固定连接，当六角螺母11紧固时，外齿锁紧垫圈9的翘起边嵌入镜架支腿6与限位门立柱4的接触面，从而使得图3所示角α固定不变；镜架支腿6
的上端孔用于安装凸面反射镜7，凸面反射镜7的两侧安装用的螺纹孔端面与镜架支腿6的内侧面之间安装有外齿锁紧垫圈9，通过弹簧垫圈10、内六角螺钉8紧固连接；当内六角螺钉8紧固时，外齿锁紧垫圈9的翘起边嵌入凸面反射镜7的螺纹孔端面与镜架支腿的侧面，使得图3所示角β固定不变。现场安装时调节图3的角度α和角度β，使凸面反射镜的观察角度处于最佳状态。限位门立柱4和限位门横梁5的位置及尺寸满足如下条件：2#节点轴15在托盘平面上平动时不与限位门立柱4干涉，且2#节点轴15翘起时不能与限位门横梁5干涉。
31.在该实施例中，镜架支腿6的中间孔安装有镜架横杆12，镜架横杆12通过弹簧垫圈10、六角螺母11与镜架支腿6固定连接，以加强镜架支腿6的稳定性及刚度。
32.结合图7所示，fast原型设备的是通过在托盘25上设置限位门26来限定2#节点轴15的活动范围。本技术将下抱箍3的托盘25进行了扩大(图4中的尺寸a、b、c扩大)以便适应2#节点轴15的运动范围，使得2#节点轴在托盘平面上平动时不与限位门立柱4干涉。同时加大了限位门横梁5的高度，2#节点轴15翘起时不能与限位门横梁5干涉，进而避免造成反射面单元的损坏。从图7可知：fast原型设备中2#节点轴15在托盘25上平动、翘起时的空间小于本发明的活动空间尺寸a、b、c、d。
33.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。