专利名称：大射电望远镜的馈源舱动力线与信号线连接机构及方法
技术领域：
本发明属于天线技术领域，涉及动力、信号线活动连接，具体地说是一种大型柔性射电望远镜天线结构馈源舱动力线与信号线的连接机构及方法。
背景技术：
目前，天线馈源的空间定位定姿运动是在较小范围内进行，其实现的手段是采用刚性的串联机构。由于只在较小范围内运动，因而天线馈源运动机构的动力导线及信号控制导线的连接方法比较简单，一般采用预留出一定长度的导线，并使这一长度恰能够满足馈源在其运动范围内运动的要求，再直接将馈源舱与测控系统相连接即可。
但是，随着天文观测的发展和一代大射电望远镜的设计，对馈源舱动力线与信号线连接方法提出了新的要求。图1是一面口径达500m的大型柔性天线结构，在这种大型柔性天线结构中，馈源舱6由六根悬索1悬吊于空中，悬索1经六个均布于直径约500m的圆周5上，高度约为250m立柱3上的六个导向滑轮2和对应地面上的滑轮机构11连至各自的驱动器4上。这些连接于馈源舱的悬索1依次交替均匀地布置在该半球形馈源舱6的舱顶和舱沿。为了实现馈源的高精度定位，将一六自由度并联机构8固定于馈源舱6上，该六自由度并联机构的下平台为精调平台9，九频段的多波束点馈源切换机构10就安装在精调平台9上。下拉索7的作用是为了改善悬索馈源舱系统结构的刚度。导线支撑钢索12上安装有导线滑动装置14，该导线滑动装置14用以连接馈源舱6与控制室之间的动力与信号电缆13，作为馈源舱及其内部控制系统的电力、控制与测量信号的传递手段。对于这样的大型柔性天线结构而言，由于馈源的空间定位定姿运动是在较大范围内进行，馈源舱及其内部控制系统工作时，需要电力支持，且馈源舱用于观测时，控制与测量信号需要传递，因而动力导线及信号控制导线的连接方法就不能采用上述现有的简单方法。
发明的内容本发明的目的是提供一种大型柔性天线结构馈源舱动力线与信号线的连接机构及方法，以保证在较大范围内馈源空间定位定姿的实现。
实现本发明目的的技术思路是借鉴工厂行车电机的供电原理，当馈源舱运动范围较大时，采用导线滑动的方案，设计了由钢索和导线滑动装置组成的馈源舱动力线与信号线连接机构，其中该钢索连接在柔性天线两个支撑塔的顶部，作为馈源舱动力线与信号线的支撑钢索；该导线滑动装置至少一个，安装在支撑钢索上，这些导线滑动装置可在支撑钢索上滑动。
上述馈源舱动力线与信号线连接机构，其中所述的导线滑动装置包括上部槽形滑轮和下部槽形滑轮，该上、下两部槽形滑轮通过固定在防护外壳上的滑轮轴支撑，在导线支撑钢索上滑动，实现位置变化。
上述馈源舱动力线与信号线连接机构，其中所述的导线滑动装置之间并列连接有承拉限位钢索和动力线与信号线，该承拉限位钢索的长度短于该动力线与信号线的长度，以限制动力线与信号线在导线滑动装置滑动时不被拉坏。
上述馈源舱动力线与信号线连接机构，其中承拉限位钢索通过承拉限位钢索紧固件紧固在导线滑动装置的防护外壳上；动力线和信号线通过动力线、信号线紧固件紧固在导线滑动装置的外壳上。
上述馈源舱动力线与信号线连接机构，其中安装在支撑钢索上的第一个导线滑动装置的动力线与信号线的长度，至少等于该导线组到馈源舱运动范围的下部中心位置。
上述馈源舱动力线与信号线连接机构，其中安装在支撑钢索上的最后一个导线滑动装置与该支撑钢索固接，且动力线、信号线经支撑塔连接到地面测控室。
本发明的馈源舱动力线与信号线连接方法如下A.选定两个通过分布圆直径的支撑塔，并在这两个支撑塔的顶部，用钢索连接，作为馈源舱动力线与信号线的支撑钢索；
B.在所述的动力线、信号线支撑钢索上安装多个导线滑动装置，且使这些导线滑动装置能够在该支撑钢索上滑动；C.在导线滑动装置的防护外壳上并列连接承拉限位钢索和动力线、信号线，且设计该承拉限位钢索的长度要短于动力、信号线长度，以限制在导线滑动装置滑动时导线不被拉坏。
D.将各导线滑动装置之间的动力线、信号线设置成悬垂的导线组，且使与馈源舱连接的第一个滑动装置导线组的悬垂长度要满足馈源舱在其运动范围下部中心位置的需要。
上述馈源舱动力线与信号线连接方法，其中馈源舱连接的第一个滑动装置导线组悬垂的长度要满足馈源舱在其运动范围下部中心位置的需要，进一步包括当馈源舱向远离其运动范围下部中心处时，与馈源舱连接的第一个导线滑动装置之间的导线组被拉直；当馈源舱继续向远处运动时，并列在导线组中的承拉限位钢索被拉紧，拉动所有导线滑动装置在支撑钢索上向左滑动，各导线滑动装置依次散开，导线滑动装置间悬垂的导线也依次被拉直；当馈源舱向其运动范围下部中心处运动时，馈源舱拉动导线滑动装置在支撑钢索上向右滑动，各导线滑动装置依次并拢，导线滑动装置间拉开的导线组又依次悬垂而自动储备导线。
本发明由于使用了无动力的导线滑动装置，使整个机构的运动通过馈源舱的拖动实现，因而结构简单，无需专门的控制系统；同时由于各相临的导线滑动装置之间使用承拉限位钢索限制距离，保证了导线不被拉坏。本发明解决了馈源在大范围内运动时，馈源舱的动力提供及测控信号的传送问题，保证了在大型柔性射电望远镜天线结构中，馈源在较大范围内运动时能够正常工作。
图1是本发明应用在现有大型柔性射电望远镜天线结构的示意2是本发明馈源舱动力线与信号线连接机构示意3是本发明的导线滑动装置结构示意图
具体实施例方式
以下参照附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1与图2，本发明的馈源舱动力线与信号线连接机构主要由钢索和导线滑动装置组成，该钢索连接在柔性天线两个支撑塔3的顶部，作为馈源舱动力线与信号线的支撑钢索12；该导线滑动装置14设有五个，安装在支撑钢索12上，这些导线滑动装置可在该支撑钢索上滑动，但最后一个导线滑动装置，即图2中最右侧的那个导线滑动装置与支撑钢索固接，动力线、信号线组13经支撑塔3连接到地面测控室。
参见图3，本发明的导线滑动装置14主要由承拉限位钢索17、防护外壳18、上部槽形滑轮19、下部槽形滑轮20、滑轮轴21、承拉限位钢索紧固件22、动力线、信号线紧固件23、动力线24、信号线25组成。其中防护外壳18安装在导线滑动装置14的外部，为所有的其它零部件提供安装平台与保护壳体。
承拉限位钢索17，连接在每两个导线滑动装置之间，即通过承拉限位钢索紧固件22紧固在导线滑动装置14的防护外壳18上，保证承拉限位钢索17与外壳18间没有相对运动。该承拉限位钢索17的作用是限制两个导线滑动装置之间的距离，其长度不超过两个导线滑动装置之间的动力线、信号线的长度，以实现在动力线、信号线未被拉紧之前，承拉限位钢索17已被拉紧，保证导线组不被拉坏。
上部槽形滑轮19、下部槽形滑轮20，通过固定在防护外壳18上的滑轮轴21支撑，在导线支撑钢索12上左右滑动，实现位置变化。
动力线24、信号线25，与承拉限位钢索17并列连接在每两个导线滑动装置之间，即通过动力线、信号线紧固件23紧固于导线滑动装置14的外壳18上，保证与外壳间没有相对运动。该动力线24、信号线25构成导线组13，用于为馈源舱6及其内部控制系统提供电力，并传送馈源舱的测控信号。
将本发明的馈源舱动力线与信号线机构连接在图1所示的大型柔性天线结构中时，首先要在该型柔性天线中选定两个通过分布圆直径的支撑塔3；再用适当强度的钢索连接这两个支撑塔3的顶部，作为馈源舱动力缆线与信号缆线的支撑钢索12，该钢索直径按照具体承载的缆线的重量进行设计；然后在该支撑钢索12上按照馈源舱6运动范围确定需要安装导线滑动装置14的数量，本实施例使用了五个导线滑动装置，这些导线滑动装置的前四个均可以在支撑钢索12上左右滑动，最后一个导线滑动装置被设计为与支撑钢索固接，且动力线与信号线经支撑塔最后连接到地面测控室。
由于馈源舱6在其运动范围15内运动时，动力线、信号线的长度随着馈源舱6的位置变化而变化。因而这段导线的长度是否适当关系到馈源舱6能否正常工作的问题，即导线过长造成浪费，导线过短造成馈源舱6向远处运动时，导线会被拉断。为此本发明采用图2所示方式，将各导线滑动装置之间的动力线24、信号线25设置成悬垂方式，与馈源舱连接的第一个滑动装置的导线组13也设置为悬垂方式，以导线的悬垂作为馈源舱在其运动范围内导线的储备，以满足馈源运动的需要，即满足馈源舱的如下几种运动状况1.当馈源舱6离开其运动范围15中心处时，如向图2中馈源舱运动范围15虚线框的左下角位置运动时，馈源舱6与图2中最左边的导线滑动装置之间的导线组13要拉直。
2.当馈源舱6沿上述方向继续运动时，并列在导线组13中的承拉限位钢索17被拉紧，此时拉动导线滑动装置14，使其在支撑钢索12上向左滑动时，各导线滑动装置14依次散开，相应地，各导线滑动装置间悬垂的导线组13也依次拉开。
3.当馈源舱6向其运动范围15中心处运动时，馈源舱6向回拉动导线滑动装置14，使导线滑动装置14在支撑钢索12上向右滑动，各导线滑动装置14依次并拢，相应地，各导线滑动装置14间拉开的导线组13也依次悬垂并拢，处于自动储备状态。
遵循以上馈源舱6运动的原则，一般情况下，要将馈源舱6与图2中最左边导线滑动装置14之间的导线长度预先留足，该长度至少应满足等于动力线、信号线到馈源舱运动范围15的下部中心位置，并留出应有的富裕量，以支撑馈源舱6的正常运动。
按照上述设计思想，在一口径50m、六根立柱高度为25m的柔性天线结构中，使用上述馈源舱动力线与信号线连接机构进行实验。其中，跨接两个支撑塔的钢索直径为8mm，使用11个导线滑动装置，馈源舱的运动范围为25m×12m(直径×高度)的圆柱形空间，实际运行效果良好。
权利要求
1.一种大型柔性射电望远镜天线的馈源舱动力线与信号线连接机构，包括钢索和导线滑动装置，其特征在于所述的钢索连接在柔性天线两个支撑塔(3)的顶部，作为馈源舱动力线与信号线的支撑钢索(12)；所述的导线滑动装置(14)至少一个，安装在支撑钢索(12)上，这些导线滑动装置可在支撑钢索上滑动。
2.根据权利要求1所述的馈源舱动力线与信号线连接机构，其特征在于导线滑动装置(14)包括上部槽形滑轮(19)、下部槽形滑轮(20)，该上、下两部槽形滑轮通过固定在防护外壳(18)上的滑轮轴(21)支撑，在导线支撑钢索(12)上滑动，实现位置变化。
3.根据权利要求1或2所述的馈源舱动力线与信号线连接机构，其特征在于导线滑动装置之间并列连接有承拉限位钢索(17)和动力线(24)、信号线(25)，该承拉限位钢索的长度短于该动力线与信号线的长度，以限制动力线与信号线在导线滑动装置滑动时不被拉坏。
4.根据权利要求3所述的馈源舱动力线与信号线连接机构，其特征在于承拉限位钢索(17)通过承拉限位钢索紧固件(22)紧固在导线滑动装置的防护外壳(18)上；动力线(24)、信号线(25)通过动力线与信号线紧固件(23)紧固在导线滑动装置的外壳(18)上。
5.根据权利要求1所述的馈源舱动力线与信号线连接机构，其特征在于安装在支撑钢索(12)上的第一个导线滑动装置的动力线、信号线的长度，即导线组(13)的长度至少等于该导线组到馈源舱运动范围(15)的下部中心位置。
6.根据权利要求1所述的馈源舱动力线与信号线连接机构，其特征在于安装在支撑钢索(12)上的最后一个导线滑动装置与该支撑钢索固接，且动力线、信号线经支撑塔(3)连接到地面测控室。
7.一种大型柔性天线的馈源舱动力线与信号线连接方法，其特征在于A.选定两个通过分布圆直径的支撑塔(3)，并在这两个支撑塔的顶部，用钢索连接，作为馈源舱动力线与信号线的支撑钢索(12)；B.在所述的动力线、信号线支撑钢索(12)上安装多个导线滑动装置(14)，且使这些导线滑动装置能够在该支撑钢索上滑动；C.在导线滑动装置的防护外壳(18)上并列连接承拉限位钢索(17)和动力线(24)、信号线(25)，且设计该承拉限位钢索的长度要短于动力、信号线长度，以限制在导线滑动装置滑动时导线不被拉坏；D.将各导线滑动装置之间的动力线(24)、信号线(25)设置成悬垂方式，与馈源舱连接的第一个滑动装置的导线组(13)也设置为悬垂方式，且该导线组(13)悬垂的长度要满足馈源舱在其运动范围下部中心位置的需要。
8.根据权利要求7所述的馈源舱动力线与信号线连接方法，其中馈源舱连接的第一个滑动装置导线组(13)悬垂的长度要满足馈源舱在运动范围下部中心位置的需要，进一步包括当馈源舱(6)离开其运动范围(15)的中心处时，与馈源舱连接的第一个导线滑动装置之间的导线组(13)被拉直；当馈源舱(6)继续向远处运动时，并列在导线组(13)中的承拉限位钢索(17)被拉紧，拉动所有导线滑动装置(14)在支撑钢索(12)上向左滑动，各导线滑动装置依次散开，导线滑动装置间悬垂的导线也依次拉开；当馈源舱(6)向运动范围(15)的中心处运动时，馈源舱拖动导线滑动装置(14)在支撑钢索(12)上向右滑动，各导线滑动装置依次并拢，导线滑动装置间拉开的导线组(13)又依次悬垂而自动储备导线。
全文摘要
本发明公开了一种大型柔性天线结构馈源舱动力线与信号线的连接机构及方法。连接机构主要包括支撑钢索12和导线滑动装置14，连接时，在该大型柔性天线中选定两个通过分布圆直径的支撑塔3，用支撑钢索连接在两塔顶部；再将多个导线滑动机构安装在该支撑钢索上，且可在支撑钢索上滑动；同时在每两个导线滑动机构之间并列连接承拉限位钢索17和动力线24、信号线25，该承拉限位钢索长度要短于其间的动力、信号线长度，以限制导线滑动机构滑动时动力线和信号线不被拉坏；此外要使与馈源舱连接的第一个滑动装置的动力线与信号线长度满足馈源舱运动的需要。本发明具有结构简单，无须专门的控制系统的优点，可用于大型柔性天线结构中馈源舱的测控信号传送。
文档编号H01Q1/14GK1909286SQ20061010500
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月14日 优先权日2006年8月14日
发明者段宝岩, 仇原鹰, 赵泽 申请人:西安电子科技大学