一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备制造技术

本发明专利技术涉及巨型射电望远镜反射面维护技术领域，尤其是涉及一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备。该设备包括：球体、充放气单元、集索装置、作业服以及吊挂索具；所述球体包括：主气囊、副气囊、锚泊索具、系留索具、碰撞防护带和观察窗；本发明专利技术能够满足巨型射电望远镜反射面检查维护时具有较高的效率、重量轻且不会损伤反射面单元面板、作业人员可亲自从反射面上表面近距离检查反射面单元面板、反射面节点盘、节点盘上所安装的反射面单元连接机构、靶标等零部件以及其它需要检查的部位，并携带必要的工具对这些零部件及部位进行必要的人工维护，从而实现对巨型射电望远镜反射面比较可靠的检查和维护。

A kind of microgravity spider man equipment applied to the inspection and maintenance of the reflecting surface of giant radio telescope

【技术实现步骤摘要】
一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备
本专利技术涉及巨型射电望远镜反射射面维护
，尤其是涉及一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备。
技术介绍
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meterApertureSphericalradioTelescope，FAST)是我国十一五期间的重大科学装置，是全球最大、也是在其观测频段范围内最灵敏的单口径射电望远镜。它拥有三项自主创新技术，整个望远镜系统包括台址开挖与基地建设系统、主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端系统等。FAST主动反射面系统是一项庞大的工程，包括设备基础、圈梁格构柱、索网、促动器和反射面单元等。其中圈梁格构柱是索网的主体承载桁架结构；2225个液压式促动器通过协同控制可驱动索网实现主动变形，从而带动连接于索网上的4450块反射面单元面板从球面拟合转变为抛物面拟合，完成望远镜对特定指向的电波信号的实时聚焦功能。索网包括6670根主索、2225个索网节点盘和2225根下拉索，是反射面能够实现主动变形拟合的关键部件。每块反射面单元边长约11米，重约480公斤，为全铝合金结构，通过3个端部的连接机构分别与对应的节点盘固定连接并可实现在节点盘上的自由滑动，从而避免索网变形时单元结构内部产生附加内力。在反射面口径范围内建有属于测量和控制系统的23个测量基墩，且每个索网节点盘中央安装有测量靶标。每个基墩上安装有2台激光全站仪，测量反射面的面形精度，便于反射面主动变形的控制。每个测量基墩露出反射面1-5米，其顶部的操作平台直径约2.7米，边缘有0.9米高由钢管焊制的护栏。FAST主动反射面系统跨度巨大，所涉及的零部件数量众多，种类庞杂，且索网和反射面单元均悬置于高空，离地面竖直高度均在4米以上，边缘区甚至超过50米。这样一项庞大复杂的机械结构系统在今后望远镜的运行维护过程中面临极其严峻的挑战。特别地，构成索网的6670根主索、2225个节点盘均在高空承受往复疲劳加载，与索网节点盘通过连接机构进行固定的4450块反射面单元亦在节点盘进行往复滑动。这些关键部件的状态需要定期巡检，了解其结构健康状态和机构润滑状态，并定期维护，以免零部件失效的情况发生。此外，在每个节点盘中央的测量靶标经过长期的使用后反射激光性能下降，需要定期更换。由于反射面单元重量轻巧，无法承受成年人的体重，且在边缘单元倾角达到60°作业，检查维护作业人员无法近距离靠近需要作业的区域(如索网节点盘)直接进行作业。一些现有的设备，如各种吊车和升降机器人等，受制场地地形和反射面跨度的约束，或者无法使用，或者效率极低，无法高效地完成“FAST反射面检查维护”这样一项既繁重又需要攻克技术性难题的重大任务。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
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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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备，以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备，其包括：球体、充放气单元、集索装置、作业服以及吊挂索具；所述球体包括：主气囊、副气囊、锚泊索具、系留索具、锚泊蝴蝶结、系留蝴蝶结、碰撞防护带和观察窗；所述主气囊的内部充氦气，所述副气囊设置于所述主气囊的内部，所述副气囊的内部充空气，所述主气囊外侧下部环向间隔布置有9个系留蝴蝶结，所述系留索具的上端分别与对应的系留蝴蝶结连接，所述系留索具的下端与集索装置连接；所述主气囊外侧中部环向间隔布置有6个锚泊蝴蝶结，所述锚泊索具的上端分别与对应的所述锚泊蝴蝶结连接；所述碰撞防护带设置于所述主气囊的中部以及下部；所述观察窗设置于所述主气囊的外侧；所述充放气单元包括：主气囊充氦口和副气囊充气口，所述主气囊充氦口设置于所述主气囊的中下部，作为所述主气囊充放氦气的接口；所述副气囊充气口设置于所述主气囊的底部，作为所述副气囊的充放空气的接口；所述吊挂索具的一端与所述集索装置连接，所述吊挂索具的另一端与作业服连接，所述集索装置上设置有配重单元。作为一种进一步的技术方案，所述主气囊包括：18块裁片、密封条、热合条和堵头；所述主气囊的蒙布采用18块裁片热合对接以形成圆形球体结构；位于主气囊的内侧，相邻所述裁片之间通过热合条连接；位于主气囊的外侧，相邻所述裁片之间通过密封条连接；所述裁片在其上下两端分别形成工艺开口，所述堵头封装于所述工艺开口。作为一种进一步的技术方案，所述副气囊包括：18块裁片、密封条、热合条、堵头和裙边；所述副气囊设置于所述主气囊的内部，所述副气囊的蒙布采用18块裁片热合对接以形成圆形球冠结构；位于副气囊的内侧，相邻所述裁片之间通过热合条连接；位于副气囊的外侧，相邻所述裁片之间通过密封条连接；所述裁片在其上端形成工艺开口，所述堵头封装于所述工艺开口；所述裙边的上端与所述副气囊蒙布采用热合连接，所述裙边的下端与所述主气囊的蒙布采用T型结构热合连接。作为一种进一步的技术方案，所述锚泊索具采用锦丝绳；所述锚泊索具采用两段式结构，且上段与下段之间通过快卸环连接；所述锚泊索具的上端与锚泊蝴蝶结相连接；所述锚泊索具的下端与地面锚泊设备连接。作为一种进一步的技术方案，所述系留索具采用锦丝绳；所述系留索具的上端与系留蝴蝶结连接，所述系留索具的下端与集索装置连接。作为一种进一步的技术方案，所述球体上设置有安全单元，所述安全单元包括：空气阀和测压组件；所述空气阀设置于所述副气囊的底部，所述空气阀在副气囊压力700Pa以下具备自密封功能，当所述空气阀的阀芯两侧压力大于预设阈值时，阀芯在压力作用下自动开启，以释放副气囊内部的部分空气；所述测压组件设置于作业服上，用于监测主气囊的压力。作为一种进一步的技术方案，所述集索装置包括：集索环、轴承座、推力轴承、旋转接头和轴承座端盖；所述集索环均布18个限位片，为系留索具提供连接接口；所述轴承座安装于所述集索环的底部中心位置；所述推力轴承设置于所述轴承座的内部；所述旋转接头的上端安装于所述推力轴承中；所述旋转接头的下端通过吊挂索具与作业服连接。作为一种进一步的技术方案，位于所述主气囊中部的碰撞防护带的宽度为600mm；位于所述主气囊下部的碰撞防护带的宽度为500mm。作为一种进一步的技术方案，所述主气囊中下部的环形部位处设置防雨帘。作为一种进一步的技术方案，所述主气囊材料的面密度≤252g/m2，经向拉伸强度最小值≥26.7N/mm，纬向拉伸强度最小值≥26.7N/mm；所述副气囊材料的面密度≤200g/m2，拉伸强度≥2.5N/mm；所述蝴蝶结的扩散半径≥150mm，抗拉强度≥6707.2N；所述系留索具的抗拉强度≥1339N；所述锚泊索具的抗拉强度≥6707.2N。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种应用于巨型射电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备，其特征在于，包括：球体、充放气单元、集索装置、作业服以及吊挂索具；/n所述球体包括：主气囊、副气囊、锚泊索具、系留索具、锚泊蝴蝶结、系留蝴蝶结、碰撞防护带和观察窗；所述主气囊的内部充氦气，所述副气囊设置于所述主气囊的内部，所述副气囊的内部充空气，所述主气囊外侧下部环向间隔布置有9个系留蝴蝶结，所述系留索具的上端分别与对应的系留蝴蝶结连接，所述系留索具的下端与集索装置连接；所述主气囊外侧中部环向间隔布置有6个锚泊蝴蝶结，所述锚泊索具的上端分别与对应的所述锚泊蝴蝶结连接；所述碰撞防护带设置于所述主气囊的中部以及下部；所述观察窗设置于所述主气囊的外侧；所述充放气单元包括：主气囊充氦口和副气囊充气口，所述主气囊充氦口设置于所述主气囊的中下部，作为所述主气囊充放氦气的接口；所述副气囊充气口设置于所述主气囊的底部，作为所述副气囊的充放空气的接口；所述吊挂索具的一端与所述集索装置连接，所述吊挂索具的另一端与作业服连接，所述集索装置上设置有配重单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于巨型射电望远镜反射面检查维护的微重力蜘蛛人设备，其特征在于，包括：球体、充放气单元、集索装置、作业服以及吊挂索具；
所述球体包括：主气囊、副气囊、锚泊索具、系留索具、锚泊蝴蝶结、系留蝴蝶结、碰撞防护带和观察窗；所述主气囊的内部充氦气，所述副气囊设置于所述主气囊的内部，所述副气囊的内部充空气，所述主气囊外侧下部环向间隔布置有9个系留蝴蝶结，所述系留索具的上端分别与对应的系留蝴蝶结连接，所述系留索具的下端与集索装置连接；所述主气囊外侧中部环向间隔布置有6个锚泊蝴蝶结，所述锚泊索具的上端分别与对应的所述锚泊蝴蝶结连接；所述碰撞防护带设置于所述主气囊的中部以及下部；所述观察窗设置于所述主气囊的外侧；所述充放气单元包括：主气囊充氦口和副气囊充气口，所述主气囊充氦口设置于所述主气囊的中下部，作为所述主气囊充放氦气的接口；所述副气囊充气口设置于所述主气囊的底部，作为所述副气囊的充放空气的接口；所述吊挂索具的一端与所述集索装置连接，所述吊挂索具的另一端与作业服连接，所述集索装置上设置有配重单元。


2.根据权利要求1所述的微重力蜘蛛人设备，其特征在于，所述主气囊包括：18块裁片、密封条、热合条和堵头；
所述主气囊的蒙布采用18块裁片热合对接以形成圆形球体结构；
位于主气囊的内侧，相邻所述裁片之间通过热合条连接；
位于主气囊的外侧，相邻所述裁片之间通过密封条连接；
所述裁片在其上下两端分别形成工艺开口，所述堵头封装于所述工艺开口。


3.根据权利要求1所述的微重力蜘蛛人设备，其特征在于，所述副气囊包括：18块裁片、密封条、热合条、堵头和裙边；
所述副气囊设置于所述主气囊的内部，所述副气囊的蒙布采用18块裁片热合对接以形成圆形球冠结构；
位于副气囊的内侧，相邻所述裁片之间通过热合条连接；
位于副气囊的外侧，相邻所述裁片之间通过密封条连接；
所述裁片在其上端形成工艺开口，所述堵头封装于所述工艺开口；
所述裙边的上端与所述副气囊蒙布采用热合连接，所述裙边的下端与所述主气囊的蒙布采用T型结构热合连接。


4.根据权利要求1所述的微重力蜘蛛人设备，其特征在于，
所述锚...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪章辉，杜京纬，刘函，龚远虎，李辉，杨清阁，姜鹏，
申请(专利权)人：中国特种飞行器研究所，中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：湖北;42