大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構的製作方法

2023-07-07 19:17:46 1

專利名稱：大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺零部件範圍，特別 涉及一種能夠抑止振動、具有自平衡能力的大型射電天文望遠鏡饋源 定位平臺自平衡機構機械結構。
技術背景射電天文學是探測宇宙天體電磁輻射以揭示天體奧秘的一門科學，60餘年來，藉助現代電子技術，無線電通信，計算機技術的迅 猛發展，射電天文技術方法得到長足的進步。作為射電天文主要探 測工具的射電望遠鏡，在人類探索宇宙的過程中，研究環境問題以 及軍事領域上，都成為必不可少的工具。正是基於大望遠鏡的重要 性，各國競相建造大型天文望遠鏡，目前世界上最大的射電望遠鏡 是美國300米口徑的Arecibo望遠鏡,其觀測結果有力地驗證了 Einstein廣義相對論關於引力輻射的結論，該項成就於1993獲得 Nobel獎。著名的Appolo計劃的月面選址也是由其完成的。1993年， 在日本京都國際無線電科聯第24次大會上，澳、中、美、德、法、 英、俄、荷和加拿大、印度十國射電天文學家聯合倡議籌建等效接 受面積為一平方公裡的大射電望遠鏡陣列。我國貴州省眾多天然喀 斯特窪地用於建造Arecibo型大射電望遠鏡陣列具有得天獨厚的條 件，加之安靜的電磁環境，國內的天文學者希望將陣列爭取建造在 我國。 目前，在中科院知識創新工程的資助下，北京天文臺及國際合作 者已推進在我國貴州省建造反射面口徑為五百米的大型射電望遠鏡，稱為FAST (Five—hundred—meter—aperture spherical telescope)項目，作為國際大射電望遠鏡陣列計劃的先導項目。Science雜誌 先後兩次報導FAST項目，足見其科學意義。得益於科技的進步，五百米口徑望遠鏡的平臺結構的重量可以從 Arecibo望遠鏡方案中的近萬噸減至幾十噸，這樣FAST項目可以不 再使用巨型的桁架結構作為饋源定位機構，於是科學家提出採用繩 索牽引饋源平臺的方式進行工作，有望大大降低建造成本。目前提 出的饋源機構的精度是達到均方根誤差小於4mm。目前比較可行的 方案是採用兩級定位方式。圖1所示的大型射電望遠鏡的饋源定位 設計方案中，第一級為繩索牽引機構，第二級為饋源二次定位機構。 饋源系統通過改變四根繩索的長度進行一級定位。二級定位裝置為 一個Stewart平臺，下平臺為靜平臺，上面安裝饋源接收器。一、 二級平臺通過一轉動平臺連接。這個方案雖然解決了饋源機構的精 度問題，但是繩索機構是一個風敏感機構，會產生比較大的振動， 如何保證饋源二次定位機構的水平位置平衡就成為實現饋源機構精 度的關鍵。這一饋源定位裝置是風敏感裝置，其前三階固有頻率小 於l，對定位的精度控制提出了很大的難題。發明內容本發明的目的是提供一種大型射電望遠鏡的饋源定位的饋源平
臺自平衡機構，其特徵在於所述大型射電望遠鏡的饋源定位的饋 源平臺自平衡機構依據虎克鉸一彈簧機構的固定位置不同包括兩種 結構方案；在方案一中，上平臺l通過由2個彈簧2、虎克鉸3構成 的虎克鉸一彈簧機構和連接杆4的上端連接，連接杆4的下端和下 平臺6固接，四根支撐杆5斜向對稱地和連接杆4、下平臺6固接。所述虎克鉸一彈簧機構為彈簧2固接在虎克鉸3上的軸3.1外側， 其輸出的預緊力可有效提高阻尼，加快平臺自平衡。此機構中共使 用2個彈簧2。在方案二中，上平臺l和連接杆4的上端固接，連接杆4的下端 通過虎克鉸3和下平臺6連接，四個拉簧7代替方案一中四根支撐 杆5斜向對稱地和連接杆4、下平臺6固接。本發明的有益效果是.本發明提出一種聯接一級和二級定位機構 的自平衡機構，當下平臺出現振動，虎克鉸進行自平衡調整，彈簧 機構自身帶預緊力，其阻尼效果可以加速這一調整，實現饋源平臺 的快速自平衡，可短時間內實現饋源平臺水平位置的自平衡，提高 饋源定位的精度，解決背景技術中保證饋源二次平臺的水平位置平 衡，實現饋源機構精度的關鍵問題。


圖1為傳統的大型射電望遠鏡的饋源定位設計方案示意圖。 圖2為大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方案一示 意圖。圖3為大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方案一中 虎克鉸一彈簧機構A-A剖面圖。 圖4為大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方案二示 意圖。
具體實施方式
本發明提供了一種大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構。在圖2所示的大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方案 一示意圖中，上平臺l通過由2個彈簧2、虎克鉸3構成的虎克鉸一 彈簧機構和連接杆4的上端連接，連接杆4的下端和下平臺6固接， 四根支撐杆5的兩端分別和連接杆4、下平臺6固接。在圖3所示大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方案 一中的虎克鉸一彈簧機構A-A剖面圖中，彈簧2固接在虎克鉸3上 的軸3.1外側，其輸出的預緊力可有效提高阻尼，加快平臺自平衡。在圖4所示的大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構方 案二示意圖中，上平臺l和連接杆4的上端固接，連接杆4的下端通 過虎克鉸3和下平臺6連接，四個拉簧7代替圖2中的四根支撐杆5 斜向對稱地和連接杆4、下平臺6固接。本發明的工作原理是當下平臺出現振動，虎克鉸3進行自平衡調 整，彈簧機構自身帶預緊力，其阻尼效果可以加速這一調整，實現饋 源平臺的快速自平衡。
權利要求
1.一種大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構，其特徵在於所述大型射電望遠鏡的饋源定位的饋源平臺自平衡機構依據虎克鉸-彈簧機構的固定位置不同包括兩種結構方案；在方案一中，上平臺(1)通過由2個彈簧(2)、虎克鉸(3)構成的虎克鉸-彈簧機構和連接杆(4)的上端連接，連接杆(4)的下端和下平臺(6)固接，四根支撐杆(5)斜向對稱地和連接杆(4)、下平臺(6)固接。
2. 根據權利要求1所述的大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自 平衡機構，其特徵在於所述虎克鉸一彈簧機構為彈簧(2)固接在 虎克鉸(3)上的軸(3.1)外側，其輸出的預緊力可有效提高阻尼， 加快平臺自平衡。此機構中共使用2個彈簧(2)。
3.根據權利要求1所述大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平 衡機構，其特徵在於在方案二中，上平臺(1)和連接杆(4)的上 端固接，連接杆(4)的下端通過虎克鉸(3)和下平臺(6)連接， 四個拉簧(7)代替四根支撐杆(5)斜向對稱地和連接杆(4)、下平 臺(6)固接。
全文摘要
本發明公開了屬於大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺零部件範圍，特別涉及一種能夠抑止振動、具有自平衡能力的大型射電天文望遠鏡饋源定位平臺自平衡機構。它由上平臺、虎克鉸-彈簧機構以及四根支撐杆、連接杆、下平臺組成。本發明提出一種連接一級和二級定位機構的自平衡機構，當下平臺出現振動，虎克鉸進行自平衡調整，彈簧機構自身帶預緊力，其阻尼效果可以加速這一調整，實現饋源平臺的快速自平衡，可短時間內實現饋源平臺水平位置的自平衡，提高饋源定位的精度。解決保證饋源二次定位機構的水平位置平衡，實現饋源機構精度的關鍵問題。
文檔編號G01R29/10GK101131405SQ20071012257
公開日2008年2月27日 申請日期2007年9月27日 優先權日2007年9月27日
發明者唐曉強, 蕊 姚, 汪勁松, 邵珠峰, 鵬 黃 申請人:清華大學