一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统技术方案

技术编号:23240860 阅读:26 留言:0更新日期:2020-02-04 19:33
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,尤其是涉及一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统,包括:若干个微重力蜘蛛人和索道搭建机构。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 inspection and maintenance system for reflector of giant radio telescope

【技术实现步骤摘要】
一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统
本专利技术涉及巨型射电望远镜反射面维护
,尤其是涉及一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统。
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
技术介绍
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巨型射电望远镜反射面检查维护系统,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巨型射电望远镜反射面检查维护系统,其包括:若干个微重力蜘蛛人和索道搭建机构;所述微重力蜘蛛人包括:球体、充放气单元、集索装置以及吊挂索具;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,所述集索装置上设置有配重单元;所述索道搭建机构包括:索支撑柱、滑车平台、第一索道、第二索道和第三索道,所述索支撑柱分别设置于圈梁的内外圈位置,所述滑车平台设置于圈梁的轨道上,所述滑车平台与圈梁马道之间设置有直梯,第一索道的一端与圈梁外圈的索支撑柱连接,第一索道的另一端锚固在混凝土平台,第二索道搭建在两个索支撑柱之间,第三索道的一端与圈梁内圈的索支撑柱连接,第三索道的另一端固定在反射面内的一个测量基墩上,所述微重力蜘蛛人的吊挂索具能够分别与第一索道、第二索道和第三索道可拆卸地连接。作为一种进一步的技术方案,该巨型射电望远镜反射面检查维护系统还包括三向牵引设备;所述三向牵引设备包括:三根牵引索和三个绞盘,所述三个绞盘分别固定在三个测量基墩,三根牵引索用于与球体上锚泊索具连接,其自由端分别与位于三个测量基墩上的绞盘连接,通过绞盘控制三根牵引索的长度实现球体的辅助移动或限制球体移动。作为一种进一步的技术方案,该巨型射电望远镜反射面检查维护系统还包括充抽气设备;所述充抽气设备包括:充气管路和充抽气机,所述充气管路包括依次相连的高压软管、转接头以及快装充气管;当架设过程中充氦或工作过程中补氦时,所述高压软管一端与氦气集装格相连接,所述快装充气管与球体气囊充氦口相连接以开展相应充气动作;当工作过程中需要对副气囊补充空气时,所述快装充气管单独拆下并与充抽气机和副气囊充气口对接,以实现对副气囊补充空气的功能;撤收时,所述快装充气管与充抽气机和主气囊充氦口对接以实现对主气囊抽真空。作为一种进一步的技术方案,该巨型射电望远镜反射面检查维护系统还包括地面锚泊设备;所述地面锚泊设备包括:6个地锚和球体基座,所述地锚均布在直径为11m的环形地面上,所述球体基座位于球体正下方,其上部与球体接触的部位为光滑无毛刺。作为一种进一步的技术方案,该巨型射电望远镜反射面检查维护系统还包括放飞回收设备;所述放飞回收设备包括:索道滑轮、地面绞车、无人机和放飞回收保护绳;所述索道滑轮为球体在索道上的移动工具,所述索道滑轮上设置有挂钩,所述挂钩能与球体的吊挂索具连接;所述地面绞车设置于架设点的周围,用于索道及放飞回收保护绳的贮存、释放及回收;所述无人机为牵引绳的运输设备,所述牵引绳用于牵引第三索道或者牵引索;所述放飞回收保护绳通过快卸环与锚泊索具连接。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本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统,其特征在于,包括:若干个微重力蜘蛛人和索道搭建机构;/n所述微重力蜘蛛人包括:球体、充放气单元、集索装置以及吊挂索具;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,所述集索装置上设置有配重单元;/n所述索道搭建机构包括:索支撑柱、滑车平台、第一索道、第二索道和第三索道,所述索支撑柱分别设置于圈梁的内外圈位置,所述滑车平台设置于圈梁的轨道上,所述滑车平台与圈梁马道之间设置有直梯,第一索道的一端与圈梁外圈的索支撑柱连接,第一索道的另一端锚固在混凝土平台,第二索道搭建在两个索支撑柱之间,第三索道的一端与圈梁内圈的索支撑柱连接,第三索道的另一端固定在反射面内的一个测量基墩上,所述微重力蜘蛛人的吊挂索具能够分别与第一索道、第二索道和第三索道可拆卸地连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种巨型射电望远镜反射面检查维护系统,其特征在于,包括:若干个微重力蜘蛛人和索道搭建机构;
所述微重力蜘蛛人包括:球体、充放气单元、集索装置以及吊挂索具;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,所述集索装置上设置有配重单元;
所述索道搭建机构包括:索支撑柱、滑车平台、第一索道、第二索道和第三索道,所述索支撑柱分别设置于圈梁的内外圈位置,所述滑车平台设置于圈梁的轨道上,所述滑车平台与圈梁马道之间设置有直梯,第一索道的一端与圈梁外圈的索支撑柱连接,第一索道的另一端锚固在混凝土平台,第二索道搭建在两个索支撑柱之间,第三索道的一端与圈梁内圈的索支撑柱连接,第三索道的另一端固定在反射面内的一个测量基墩上,所述微重力蜘蛛人的吊挂索具能够分别与第一索道、第二索道和第三索道可拆卸地连接。


2.根据权利要求1所述的巨型射电望远镜反射面检查维护系统,其特征在于,还包括三向牵引设备;
所述三向牵引设备包括:三根牵引索和三个绞盘,所述三个绞盘分别固定在三个测量基墩,三根牵引索用于与球体上锚泊索具连接,其自由端分别与位于三个测量基墩上的绞盘连接,通过绞盘控制三根牵引索的长度实现球体的辅助移动或限制球体移动。


3.根据权利要求1所述的巨型射电望远镜反射面检查维护系统,其特征在于,还包括充抽气设备;
所述充抽气设备包括:充气管路和充抽气机,所述充气管路包括依次相连的高压软管、转接头以及快装充气管;当架设过程中充氦或工作过程中补氦时,所述高压软管一端与氦气集装格相连接,所述快装充气管与球体气囊充氦口相连接以开展相应充气动作;当工作过程中需要对副气囊补充空气时,所述快装充气管单独拆下并与充抽气机和副气囊充气口对接,以实现对副气囊补充空气的功能;撤收时,所述快...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨清阁李辉姜鹏纪章辉杜京纬刘函龚远虎
申请(专利权)人:中国科学院国家天文台中国特种飞行器研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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