一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构的制作方法

本实用新型涉及一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构，该结构安装、拆卸完全采用人工操作，可满足FAST观测工况、维护工况的需求。

背景技术：

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，同时馈源支撑。

FAST反射面是用钢缆编成柔性三角形网格的索网，在上面安装4450块边长约11m的三角形铝合金反射面单元，在2225个索网节点上用下拉索和安装在地面的液压促动器连接。在观测工况，由于地球自转运动，射电波的入射角度会随着天体东升西落而同步发生变化。为了满足这一变化要求，FAST通过促动器驱动下拉索和索网节点的径向运动，使300米口径反射面主动变形，由球面形成瞬时抛物面，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。

反射面外边缘直径600米的圆周上均布着6座百余米高的馈源支撑塔，每座塔支撑有一条直径46mm的钢丝绳，每条钢丝绳由各塔底的驱动卷扬机驱动，经地面导向滑轮、塔中心索通道、塔顶导向滑轮机构与馈源舱可靠连接，6条钢丝绳进行并联运动，拖动馈源舱进行天文跟踪观测轨迹的初步定位。

馈源舱是承载馈源接收机，并对其位姿进行进一步精调控制的主体设备，主要包括星形框架、AB轴机构、Stewart平台、多波束接收机转向装置、舱罩和其他附属设备/设施等。馈源舱总体尺度为直径13米、高6米，重约30吨。

在FAST反射面底部中心处建造了一套光电一体化的舱停靠平台设备，用于馈源舱的检修维护等。舱停靠平台在FAST观测状态处于收藏状态，其高度小于等于3.5米，其水平投影在直径为16米的圆内。当舱入港检修维护时，舱停靠平台承接馈源舱的升降立柱升高至5.02米，避免6索及缆线入舱机构与反射面单元干涉。

为了方便馈源舱的建造、入港停靠，反射面底部中心处留有内切圆直径为16.8米的正五边形孔，孔下面建有一直径26米的基础圆台。当FAST观测时，馈源舱离港，需要将该正五边形孔进行封堵，以便有效屏蔽地面热辐射产生的噪声。馈源舱入港停靠时，需将覆盖正五边形孔用的封堵结构、机构等移除。

当FAST反射面主动变形时，索网中心正五边形顶点在水平投影面内两个方向上分别产生侧偏量，最大侧偏量约140mm，同时顶点所在的节点盘的高度会产生变化，变化量在±500mm以内。中心处正五边形孔的封堵结构和机构，应满足反射面变形要求。

本实用新型涉及一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构，该封堵结构要满足中心正五边形孔可封堵、可拆除的要求，能够适应反射面各工况的变形要求，实现结构装拆时操作简单可靠，且不能与其相邻反射面板、索网、舱停靠平台、馈源舱、拖动馈源舱的6索及缆线入舱机构干涉。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型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：

本实用新型的目的在于提供一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型采用一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构，包括：5块刚性梁反射面板单元以及一套中心支撑用促动器组件；其中，

所述刚性梁反射面板单元包括呈三角形的框架，所述框架内设置有一长一短两根横梁，所述横梁的两端固定连接在框架的两侧腰边梁上；框架的两个底角分别通过第一节点部件和第二节点部件与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘连接，框架的顶角通过第三节点部件与所述中心支撑用促动器组件上的节点盘连接；框架三个角的顶部均设有用于连接腰边梁、底边梁的连接板；

所述框架的每条边梁的上端面上各设置有两个小节点盘，框架的三个顶角的上端面上各设置有一个小节点盘，长横梁的中部上端面上设置有一个小节点盘；一共10个小节点盘将三角形框架划分成9个区域，每个区域设置一块小面板，所述小面板与所述小节点盘固定连接；

框架的每条边梁均由两段短边梁通过螺钉连接构成；所述长横梁的两端固定连接在框架的两侧腰边梁中靠近FAST反射面中心孔边缘的短边梁上；短横梁的两端固定连接在框架的两侧腰边梁中靠近FAST反射面中心孔中心的短边梁上。

作为一种进一步的技术方案，所述第一节点部件包括轴承座、关节轴承以及端点轴；所述轴承座与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘的上端面固定连接，所述关节轴承设置在轴承座内；所述端点轴的一端与所述连接板固定连接，另一端插入所述关节轴承孔与关节轴承固定连接。

作为一种进一步的技术方案，所述第二节点部件包括轴承座、关节轴承以及端点轴；所述轴承座与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘的上端面固定连接，所述关节轴承设置在轴承座内；所述端点轴的一端与所述连接板固定连接，另一端插入所述关节轴承孔与关节轴承滑动连接，即端点轴的一端可在关节轴承内沿端点轴的轴向滑动。

作为一种进一步的技术方案，所述第三节点部件包括龙门架、限位块以及端点轴；所述龙门架与FAST反射面中心处促动器顶端节点盘的上端面固定连接，所述限位块固定在所述端点轴的一端，端点轴的另一端穿过龙门架与连接板固定连接。

作为一种进一步的技术方案，所述限位块的底部与FAST反射面中心处促动器顶端节点盘的上端面接触位置设置有万向滚珠。

作为一种进一步的技术方案，相连的两根所述短边梁的连接端面位置的其中一侧端面上设置有连接光孔，另一侧端面的对应位置设置有带有连接螺纹的螺纹孔，两根短边梁对接后，螺钉穿过所述连接光孔后旋拧进所述螺纹孔，实现两根短边梁的固定连接。

作为一种进一步的技术方案，所述框架的两侧腰边梁上设置有用于固定连接两根所述横梁的安装板，横梁的端部与所述安装板通过螺栓连接。

作为一种进一步的技术方案，所有所述短边梁的连接用螺钉的规格相同。

作为一种进一步的技术方案，所述小面板上的支撑面上设置有用于定位所述小面板的销钉，配合所述销钉在小节点盘对应位置设置有固定孔。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

该封堵结构不仅能满足对地面热噪声的封堵，同时还具有一定的面形精度，能参与电磁波信号的反射聚焦。馈源舱入港时，只需拆卸中心处的部分面板单元即可，中心处以外的刚性梁及面板结构保留，大大降低封堵结构拆除工作量，减少了拆除、安装时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型提供的封堵结构在封堵状态的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的框架的结构示意图；

图3为本实用新型提供的框架在安装小面板以后的结构示意图；

图4为本实用新型提供的第一节点部件的结构示意图；

图5为本实用新型提供的第一节点部件的剖面结构示意图；

图6为本实用新型提供的第二节点部件的结构示意图；

图7为本实用新型提供的第二节点部件的剖面结构示意图；

图8为本实用新型提供的第三节点部件的结构示意图；

图9为本实用新型提供的第三节点部件的剖面结构示意图；

图10为本实用新型提供的腰边梁与横梁的连接处的结构示意图；

图11为本实用新型提供的第一节点部件和第二节点部件与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘连接的结构示意图；

图12为本实用新型提供的第三节点部件与中心支撑用促动器组件上的节点盘连接的结构示意图；

图13为本实用新型提供的小面板与小节点盘连接状态的剖面结构示意图；

图14为本实用新型提供的馈源舱入港时封堵结构的结构示意图；

图15为本实用新型提供的支座的剖面结构示意图；

图标：1-刚性梁反射面板单元；2-中心支撑用促动器组件；3-框架；4-长横梁；5-短横梁；6-腰边梁；7-第一节点部件；8-第二节点部件；9-第三节点部件；10-连接板；11-小节点盘；12-小面板；13-短边梁；14-短边梁；15-短边梁；16-轴承座；17-关节轴承；18-端点轴；19-轴承座；20-关节轴承；21-端点轴；22-龙门架；23-限位块；24-端点轴；25-万向滚珠；26-安装板；27-销钉；28-支座。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合图1至图15所示，本申请提供了一种可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构，包括：5块刚性梁反射面板单元1以及一套中心支撑用促动器组件2；其中，

所述刚性梁反射面板单元1包括呈三角形的框架3，所述框架3内设置有一长一短两根横梁，即长横梁4以及短横梁5，所述横梁的两端固定连接在框架的两侧腰边梁6上；框架3的两个底角分别通过第一节点部件7和第二节点部件8与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘连接，框架3的顶角通过第三节点部件9与所述中心支撑用促动器组件2上的节点盘连接；框架3三个角的顶部均设有用于连接腰边梁、底边梁的连接板10；本实用新型利用FAST反射面中心孔正五边形顶点处的5套节点盘、中心支撑用促动器组件2上的节点盘为支撑，支撑5块刚性梁反射面板单元1，中心促动器根据反射面变形的需要，进行升降，使刚性梁反射面板单元参与反射面变形，保证刚性梁反射面板单元符合反射面面型精度要求。

所述框架3的每条边梁的上端面上各设置有两个小节点盘11，框架3的三个顶角的上端面上各设置有一个小节点盘11，长横梁的中部上端面上设置有一个小节点盘11；一共10个小节点盘将三角形框架划分成9个区域，每个区域设置一块小面板12，所述小面板12放置在所述小节点盘11上；这样可以将小面板分割为方便从地面搬运至反射面单元处的尺度，同时重量也便于搬运。

框架3的每条边梁均由两段短边梁13通过螺钉连接构成；所述长横梁4的两端固定连接在框架的两侧腰边梁中靠近FAST反射面中心孔边缘的短边梁14上；短横梁5的两端固定连接在框架的两侧腰边梁中靠近FAST反射面中心孔中心的短边梁15上。如此设置可以保证馈源舱在入港时，短边梁14、长横梁4以及框架的底边梁构成一封闭的梯形结构，保证了此时半拆除状态的稳定性。

作为一种进一步的技术方案，所述第一节点部件7包括轴承座16、关节轴承17以及端点轴18；所述轴承座16与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘的上端面固定连接，所述关节轴承17设置在轴承座16内；所述端点轴18的一端与所述连接板10固定连接，另一端插入所述关节轴承17后与关节轴承17固定连接，连接方式为在端点轴18的一端直径内缩为与关节轴承17的内径相适配，将端点轴18插入关节轴承17后，在端点轴18的端部通过螺钉固定一块挡板，从而实现端点轴18的一端与连接板10固定连接；如此设置，使得第一节点部件7具有3个旋转自由度。

作为一种进一步的技术方案，所述第二节点部件8包括轴承座19、关节轴承20以及端点轴21；所述轴承座19与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘的上端面固定连接，所述关节轴承20设置在轴承座19内；所述端点轴21的一端与所述连接板10固定连接，另一端插入所述关节轴承20后与关节轴承20滑动连接，即端点轴21的一端可在关节轴承20内沿端点轴21的轴向滑动。如此设置，使得第二节点部件8具有3个旋转自由度和一个平移自由度。

作为一种进一步的技术方案，所述第三节点部件包括龙门架22、限位块23以及端点轴24；所述龙门架22与FAST反射面中心孔五边形顶点处的节点盘的上端面固定连接，所述限位块23固定在所述端点轴24的一端，端点轴24的另一端穿过龙门架22与连接板10固定连接。如此设置，使得第三节点部件9具有3个旋转自由度和2个平移自由度。

因第一节点部件7具有3个旋转自由度、第二节点部件8具有3个旋转自由度和一个平移自由度以及第三节点部件9具有3个旋转自由度和2个平移自由度使得本实用新型的封堵结构不仅能满足对地面热噪声的封堵，同时还具有一定的面形精度，能参与电磁波信号的反射聚焦。

优选地，本实用新型的三种节点部件在反射面单元拆除时，不拆除其与节点盘的连接，使其留在节点盘上，可以减少安装节点部件的后续安装、拆卸的工作量。

作为一种进一步的技术方案，所述限位块23的底部与FAST反射面中心处促动器顶端节点盘的上端面接触位置设置有万向滚珠25。通过设置万向滚珠25，保证了了限位块23在FAST反射面中心处促动器顶端节点盘上端面上移动的平顺性。

作为一种进一步的技术方案，相连的两根所述短边梁的连接端面位置的其中一侧端面上设置有连接光孔，另一侧端面的对应位置设置有带有连接螺纹的螺纹孔，两根短边梁对接后，螺钉穿过所述连接光孔后旋拧进所述螺纹孔，实现两根短边梁的固定连接。如此实现了相连的两根短边梁的快速连接，可以减少安装、拆卸的工作量。

作为一种进一步的技术方案，所述框架的两侧腰边梁上设置有用于固定连接两根所述横梁的安装板26，横梁的端部与所述安装板26通过螺栓连接。

作为一种进一步的技术方案，所有所述短边梁的连接用螺钉的规格相同。构成刚性梁反射面单元框架的三角形边梁，因长度较长，各由两段梁组成，两段梁连接处采用螺钉连接，所有梁的连接螺钉规格相同，这样可以简化安装的复杂度。

作为一种进一步的技术方案，所述小面板12的支撑面上设置有用于固定所述小面板的销钉27，配合所述销钉27在小节点盘11上对应位置设置有固定孔。因刚性梁面板框架由梁组装为一个整体，不易变形，所有小面板单元在其上不需要滑动，用小反射面单元上支撑面上安装的销钉与梁上小节点盘的孔定位即可，孔与销定位要留有适当的配合间隙。

本实用新型的可局部装/卸的FAST反射面中心孔刚性梁面板封堵结构的装/卸过程如下：

1、中心5块刚性梁反射面板单元1安装时，先安装中心支撑用促动器组件2，再安装3种类型的节点部件，使节点部件与节点盘连接；

2、安装5块面板单元的底边梁，组装2段短边梁13为一段，再将底边梁与其两端的节点部件连接；

3、安装5块面板单元的腰边梁：先连接等腰边梁靠近正五边形孔边缘的一段短边梁14，然后安装长横梁4；安装过程，将支座28(其中部横截面可以为圆形、方形以及三角形等，优选为圆形)放在舱停靠平台的环梁平台上，移动支座28位置，使其支撑短边梁14或长横梁4，每块面板单元1配置2件支座28，辅助完成安装、拆卸工作；

4、分别连接两个腰边梁靠近正五边形中心的短边梁15，使其与已安装的短边梁14、中心支撑用促动器组件2连接，再连接短横梁5，至此，反射面单元刚性梁框架组装完成，移除放置在舱停靠平台环梁平台上的支座28，以免在反射面变形时支座与面板干涉；

5、在反射面单元的刚性梁框架上铺设小面板12，完成面板的安装；

6、馈源舱需要入港停靠时，先拆除5块刚性梁反射面板中心部分的4块小面板，将支座28放在舱停靠平台的环梁平台上，移动到不需要拆除的长横梁4下，支撑长横梁4，每根长横梁4用2个支座支撑；

7、拆除反射面板上靠近正五边形中心的短横梁5及短边梁中心部分的2根短边梁15，移除中心促动器2，至此，反射面板中心部分拆除完毕；馈源舱具备了入港条件。

本实用新型的封堵结构不仅能满足对地面热噪声的封堵，同时还具有一定的面形精度，能参与电磁波信号的反射聚焦。馈源舱入港时，只需拆卸中心处的部分面板单元即可，中心处以外的刚性梁及面板结构保留，大大降低封堵结构拆除工作量，减少了拆除、安装时间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。