专利名称：射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支撑机构装置，具体涉及一种射电天文望远镜的轻型反 射面面板支撑机构，用于射电望远镜反射面板的支撑，尤其适用于大型射电 望远镜反射面面形需要随时调节的轻型化反射面的实现。
背景技术：
射电望远镜反射面的支撑 一般为天线背架结构和反射面面板支撑机构 两级支撑结构，即，反射面由多块面板拼成，每块面板由相应的支撑机构支 撑在天线背架结构上。射电望远镜面板多为类似等腰梯形(两底边为同心圓 弧)形状，传统上多采用在四个角点上安装支撑和调节机构，而且一般是相
邻的四块面板的四个相邻角点共用一套调节机构联接于天线背架上；天线背 架一般为桁架结构构成的蝶形抛物面结构，面板则是支撑在该抛物面街架 上。
小型射电望远镜多采用铝面板直接钣金成型实现轻型化反射面；而大型 射电望远镜，在观测波段允许的情况，尽量采用钢丝网编织而成的网状面板 以减轻重量，并采用特殊设计原理和优化，没计方法尽量减轻天线背架结构的 重量。如德国100米口径射电望远镜采用保型设计原理实现了相对很轻的天 线结构；印度45米口径射电望远镜采用钢丝绳结合径向桁架式支撑梁结构实 现了预应力结构的轻型化天线背架结构。反射面面形调节方面，传统上多采 用在面板支撑机构上实施主动位移调节功能，进行面板位移和位置的调节，从而实现反射面总体面形的调节。
上述射电望远镜反射面轻型化方法和反射面面形随时调节的实现方法的
缺点是面板主动调节支撑机构设计较复杂，造价较高，反射面面形可调节 范围很小；天线背架设计复杂，造价昂贵，还有轻型化设计的空间。
发明内容
为了克服上述射电望远镜反射面轻型化方法和面形调节方法的缺点，并 较为简单地造价较低地实现面形需要随时调节的轻型化的射电望远镜反射 面，基于钢丝(或钢丝绳)网张成反射面形状构成轻型的天线背架，并基于 安装于其上的三点式随动面板支撑机构，本发明提供一种轻型的具有随时调 节功能的大型射电望远镜反射面及其面板支撑方案。该反射面可通过在其网 点(每个网点有三根钢丝绳通过)上进行拉曳的方式实现反射面面形的随时 调节；采用的三角形的反射面板通过三点式随动面板支撑机构安装在钢丝绳 网网点上，当钢丝绳网因拉曳改变面形时，三角形反射面板不会因支撑网点 位置的变化而承受额外负载，这对于保护面板和保持面板面形至关重要。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种射电天文望远镜的轻 型反射面面板支撑机构，设有轻型网状天线背架，其特征在于，
该轻型网状天线背架的结构是三组平行的间距一致的钢丝绳，互成60 度夹角方式，每根钢丝绳的两端固定在面网固定梁上，形成三角形网孔的钢 丝绳网面；
每个三角形网孔对应地安装有一块三角形面板，各三角形面板拼接构成 射电望远镜反射面；
在所述钢丝绳的各交叉点上设有网点机构，所述的网点机构的结构如下
所有网点的各钢丝绳之间保持互相贴近通过，允许相对移动；
在每个网点上各连接有一根拉曳钢丝绳，该拉曳钢丝绳的下端固定在面 网下侧的拉曳钢丝绳固定梁上；
在每个网点上各固定有一根面板支撑臂，该面板支撑臂设置在面网下 侧，各网点上的三个面板支撑臂的摆角方向保持一致；该面板支撑臂的一端 通过具有一个旋转自由度的柱铰连接于网点上，另一端通过具有三个旋转自 由度的球铰连接于三角形面板底部，该三个球铰在面板上的安装位置点构成 正三角形。
本发明有以下优化方案
1、 所述三角形面板的尺寸略小于网孔的尺寸。
2、 面网钢丝绳在网点机构处互相贴近通过又允许相对移动的设置方式 是网点机构处设有一微小的刚性柱体，该柱体上设有互成60度夹角的三个 通孔，三根面网钢丝绳分别通过各自的通孔，并在柱体顶端设有一螺紋孔， 用于采用螺钉将面网钢丝绳锁紧。
为了进一步说明本发明上述方案的结构和工作原理，以下分别将本发明 的技术方案结构进行分解以便于讲解。
首先是一种基于钢丝绳网张成反射面的方案，如图l所示意，设置一圈 刚度很好的面网钢丝绳固定梁l,将三组平行的间距一致的钢丝绳4，互成60 度夹角方式，每根钢丝绳4的两端固定在面网钢丝绳固定梁1上，这样就形成 了具有三角形网孔形式的钢丝绳网面，即构成轻型的网状天线背架。其初始 面形可为任意面形，如球面、抛物面或平面等。钢丝绳面网网点处，由网点机构保持三根钢丝绳只是互相贴近通过，但并不固连，允许相对移动，允许 锁紧钢丝绳。这便于安装初调，筒化网点机构，简化实施工艺和降低造价。
如图2所示，在钢丝绳面网的每个网点上，往下各连接一根拉曳钢丝绳 17,其下端固定在拉曳钢丝绳固定梁15上。调节拉曳钢丝绳的长度即可调整 面网网点的高度，从而调节面网形状，并由于钢丝绳的拉曳力使得面网张紧， 提高面网结构的刚度和稳定性。
参见图1和图3 ，钢丝绳面网的每个三角形网孔将对应地安装一块三角形 面板5，从而拼接构成射电望远镜反射面。面板的尺寸稍小于网孔的尺寸， 便于面板的初装调整和反射面面网改变形状。
本发明接着提出一种随动式三点面板支撑机构。参见图3和图4，对于每 一个三角形网孔的三个网点上各伸出一根面板支撑臂6。为获得更好的工艺 性和稳定性，面板支撑臂6设置在面网下侧。对于一个三角形网孔而言，三 根面板支撑臂的摆角方向保持一致。面板支撑臂的一端是通过具有一个旋转 自由度的柱铰21连接于网点上，另一端是通过具有三个旋转自由度的球铰20 连接于三角形面板底部，三个球4交20在面板上的安装位置点构成正三角形。 面板支撑臂的长度、球铰的安装位置可由具体设计确定。该面板支撑机构可 以同时实现对面板的法向和侧向支撑及定位，其中，法向支撑功能由面板支 撑臂抗弯能力提供，侧向支撑功能由其抗拉压能力实现。钢丝绳网面和面板 之间因重力和热效应造成的变形和应力，以及因^立曳钢丝绳拉曳变形时对钢 丝绳面网造成的变形和应力，均可由球铰和柱铰的自由转动来消除，从而不 会对面板产生负载，不会破坏面板或破坏面板的面形。基于以上意义，称该 面板支撑机构为随动式三点面板支撑机构。随动式三点面板支撑机构因仅三个点连接于被支撑面板，因此可适用于任何曲面形式的面板。面板本身的 变形和应力也将由球铰和柱铰的自由转动而释放，乂人而不会有应力传递至面
网网点。
参见图1和图3， 一般情况下，每个网点处有六块面板围绕，即每个网点 机构将集成安装六根面板支撑臂；外围的网点处，面板支撑臂的数量因相关 的面板数量少而减少。这样，网点机构将面网钢丝绳、面板支撑臂和下方的 拉曳钢丝绳结合在一起。
本发明的有益效果是提供了一种轻型的具有随时调节功能的大型射电 望远镜反射面及其面板支撑方案，可通过拉曳的方式实现反射面面形的随时 调节；构成反射面面网的钢丝绳在网点处互相贴近通过，而并不固连，允许 相对滑动和锁紧的方式，有利于安装初调，简化实施工艺和降低造价。提出 的随动式三点面板支撑机构，可释放当钢丝绳网面因拉戈改变反射面面形 时，面板不会因支撑网点位置的变化而承受额外负载，也可释放钢丝绳网面 和面板之间因重力和热效应造成的变形和应力，从而不会对面板产生负载， 可有效保护面板和保持面板面形；面板本身的变形和应力也将由球铰和柱铰 的自由转动而释放，从而不会有应力传递至面网网点。另外，该支撑机构适 用于任何曲面形式的面板。该随动式三点面板支撑机构具有原理清晰明了 、 结构对称紧凑和工艺简单等优点。
图l轻型天线背架面网钢丝绳网示意图； 图2轻型天线背架侧-现图3三角形面板及其随动式三点支撑机构俯视图；图4三角形面板及其随动式三点支撑机构侧;视图5轻型化反射面实施例面网俯视图6轻型化反射面实施例面网网点放大和剖视图7轻型化反射面实施例面板支撑侧-见图。
图中l.面网钢丝绳固定梁，2.调节螺栓，3.螺母，4.面网钢丝绳，5.面板， 6.面板支撑臂，7.网点机构，8.螺母，9.锁紧螺钉，IO.关节轴承，ll.螺钉， 12.螺母，13.支撑臂轴，14.调节螺栓，15.拉曳钢丝绳固定梁，16.螺母，17. 拉曳钢丝绳，18.联接螺钉，19.联接法兰，20.球铰，21.柱铰。
具体实施例方式
实施例l,在图5,图6和图7中，三组平行的面网钢丝绳4，每根都穿过 网点机构7上对应的互成60度夹角的通孔，两端由调节螺栓2和螺母3固定在 面网钢丝绳固定梁l上，形成轻型的反射面网。面网钢丝绳4通过锁紧螺钉9 锁紧在网点机构7上端。支撑臂轴13的上端旋紧在网点机构7的底面法兰下 侧，面板支撑臂6从下往上套入支撑臂轴13,这便构成了所谓的柱铰。联接 法兰19通过螺母12固定在支撑臂轴13的下端，形成面板支撑臂6的下侧挡板。 在面板支撑臂6末端的上表面，通过螺钉11安装有关节轴承10 (关节轴承IO 即构成了所谓的柱铰)，面板5则通过螺母8与关节轴承10的上端相连。往下， 在联接法兰19的中心处旋有联接螺钉18，其下端和拉曳钢丝绳17的上端相固 连。拉曳钢丝绳17的下端通过调节螺栓14和螺母16与拉曳钢丝绳固定梁15相 连。钢丝绳面网的每个三角形网孔将对应地安装一块三角形面板5，从而拼 接构成射电望远镜反射面。所述三角形面板5的尺寸小于网孔的尺寸约5 mm 即可。
权利要求
1、一种射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑机构，设有轻型网状天线背架，其特征在于，该轻型网状天线背架的结构是三组平行的间距一致的钢丝绳，互成60度夹角方式，每根钢丝绳的两端固定在面网固定梁上，形成三角形网孔的钢丝绳网面；每个三角形网孔对应地安装有一块三角形面板，各三角形面板拼接构成射电望远镜反射面；在所述钢丝绳的各交叉点上设有网点机构，所述的网点机构的结构如下所有网点的各钢丝绳之间保持互相贴近通过，允许相对移动；在每个网点上各连接有一根拉曳钢丝绳，该拉曳钢丝绳的下端固定在面网下侧的拉曳钢丝绳固定梁上；在每个网点上各固定有一根面板支撑臂，该面板支撑臂设置在面网下侧，各网点上的三个面板支撑臂的摆角方向保持一致；该面板支撑臂的一端通过具有一个旋转自由度的柱铰连接于网点上，另一端通过具有三个旋转自由度的球铰连接于三角形面板底部，该三个球铰在面板上的安装位置点构成正三角形。
2、 根据权利要求1所述的射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑机构， 其特征在于，所述三角形面板的尺寸小于网孔的尺寸约5mm。
3、 根据权利要求l所述的射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑机构，其特征在于，所述面网钢丝绳在网点机构处互相贴近通过又允许相对移动的设置方式是网点机构处设有一微小的刚性柱体，该柱体上设有互成60度夹 角的三个通孔，三根面网钢丝绳分别通过各自的通孔，并在柱体顶端设有一 螺紋孔，用于采用螺钉将面网钢丝绳锁紧。
4、根据权利要求1或2或3所述的射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑 机构，其特征在于，具体结构如下三组平行的面网钢丝绳(4)，每根都穿 过网点机构(7)上对应的互成60度夹角的通孔，两端由调节螺栓(2)和螺 母(3)固定在面网钢丝绳固定梁(1)上，形成轻型的反射面网；、面网钢丝 绳(4)通过锁紧螺钉(9)锁紧在网点机构(7)上端；支撑臂轴(13)的上 端旋紧在网点机构(7)的底面法兰下侧，面板支撑臂(6)从下往上套入支 撑臂轴(13);联^妄法兰(19)通过螺母(12)固定在支撑臂轴(13)的下 端，形成面板支撑臂(6)的下侧挡板；在面板支撑臂(6)末端的上表面，通 过螺钉(11)安装有关节轴承(10),面板(5)则通过螺母(8)与关节轴 承(10)的上端相连；在联接法兰(19)的中心处旋有联接螺钉(18)，其 下端和拉戈钢丝绳(17)的上端相固连；拉曳钢丝绳(17)的下端通过调节 螺栓(14)和螺母(16)与拉曳钢丝绳固定梁(15)相连。
全文摘要
射电天文望远镜的轻型反射面面板支撑机构，设有网状天线背架，特征是三组平行的间距一致的钢丝绳互成60度夹角，每根钢丝绳两端固定在面网固定梁上形成三角形网孔的网面；三角形网孔上安装有三角形面板构成反射面；钢丝绳的各交叉点上设有网点机构所有网点的各钢丝绳之间保持互相贴近通过，允许相对移动；每个网点上，各连接有一根拉曳钢丝绳，其下端固定在拉曳钢丝绳固定梁上；各网点上各固定有面板支撑臂，面板支撑臂设置在面网下侧，各网点上的三个面板支撑臂的摆角方向保持一致；面板支撑臂一端通过一个旋转自由度的柱铰连接于网点上，另一端通过三个旋转自由度的球铰连接于三角形面板底部，三个球铰的安装位置点构成正三角形。
文档编号H01Q15/14GK101320844SQ20081002240
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者杨德华, 陈昆新 申请人:中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所