[發(fā)明專利]一種FAST反射面單元自適應連接機構故障分析判斷方法

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• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111611657A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 李輝;李慶偉;楊清閣
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京邦創(chuàng)至誠知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 劉歡;張宇鋒

本發(fā)明涉及FAST射電天文望遠鏡技術領域，尤其是涉及一種FAST反射面單元自適應連接機構故障分析判斷方法。該方法包括自適應連接機構的布局及工作原理、反射面單元及自適應連接機構力學建模、自適應連接機構故障及原因分析、自適應連接機構故障判斷方法、自適應連接機構設計改進。本發(fā)明建立的力學模型可以幫助望遠鏡反射面維護人員分析反射面單元自適應連接機構故障的主要原因，預測故障發(fā)生模式和可能發(fā)生故障的危險單元分布位置，從而有針對性的進行產(chǎn)品設計改進。本發(fā)明可以幫助望遠鏡反射面維護人員在日常的巡檢中主要利用目測手段及時發(fā)現(xiàn)反射面單元的異常現(xiàn)象，并進行防護預處理，防止故障繼續(xù)惡化，有利于后續(xù)正式的產(chǎn)品維護和更換。

技術領域

本發(fā)明涉及FAST射電天文望遠鏡技術領域，尤其是涉及一種FAST反射面單元自適應連接機構故障分析判斷方法。

背景技術

目前，500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Sphericalradio Telescope，F(xiàn)AST)是我國十一五期間的重大科學裝置，是全球最大的單口徑射電天文望遠鏡，具有三項自主創(chuàng)新：利用貴州天然的喀斯特洼坑作為臺址、主動變形的反射面、采用六索并聯(lián)拖動的柔性輕型饋源支撐。

FAST反射面采用柔性索網(wǎng)作為主要支承結構和主動變形的關鍵部件。索網(wǎng)結構共包括6670根主索、2225根下拉索和2225個索網(wǎng)節(jié)點盤。每一根下拉索和一臺液壓促動器連接并錨固于地面基墩。每個節(jié)點盤和相鄰6根主索相互連接，共同編織形成了巨大的主索網(wǎng)，也是FAST反射面幾何面形的基礎。通過協(xié)調控制2225臺液壓促動器的伸縮運動，進而帶動主索和節(jié)點盤的運動，可以實現(xiàn)反射面面形的改變，如基準球面(曲率半徑300米)和天文觀測所需的旋轉拋物面(口徑300米)等。

主索網(wǎng)所構成的曲面面域主要采用短程線分割方法，全域被劃分為4300個近似等邊三角形域和150個邊緣四邊形域，每一個節(jié)點盤均位于這些三角形和四邊形的頂點位置。主索網(wǎng)的每個三角形域和四邊形域均安裝全鋁合金反射面單元，覆蓋整個面域，構成FAST反射面。相鄰反射面單元之間留有約65mm的間隙，保證反射面面形改變時相鄰單元不會發(fā)生碰撞干涉。其中三角形單元邊長約11米，重量約450～480Kg。反射面單元的每個頂點分別通過一個自適應連接機構與其對應的索網(wǎng)節(jié)點盤進行約束連接。對于三角形單元而言，不同的頂點連接不同的自適應連接機構，可分為0#連接機構、1#連接機構和2#連接機構三種。0#連接機構約束3個平動自由度，1#連接機構約束2個平動自由度，2#連接機構約束1個平動自由度。通過這樣的約束連接方式約束剛性反射面單元的六個自由度，從而保證了反射面單元以簡支約束的方式與索網(wǎng)結構連接，不會因為索網(wǎng)結構自身的運動變形而引起附加內(nèi)力。

FAST反射面單元的自適應連接機構是一種完全創(chuàng)新的產(chǎn)品，沒有現(xiàn)成的實例可供參考，需要在故障-改進-更新的循環(huán)中不斷完善原有產(chǎn)品設計和安裝工藝。自適應連接機構的潤滑非常重要，但因長期暴露在野外環(huán)境下工作，隨著工作時間增長，潤滑性能變差，甚至可能失效，導致自適應連接機構無法通過內(nèi)部滑動消解反射面主動變形時的相對位置變化，從而危及反射面單元。此時，需要建立反射面單元及自適應連接機構的力學模型，對其進行最不利情況下的承載分析計算，分析判斷故障的原因、機理和表象形式，從而有針對性地改進產(chǎn)品設計和工藝，提高產(chǎn)品壽命，也有助于對自適應連接機構產(chǎn)品的日常巡檢和維修維護，滿足FAST的運行要求。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種FAST反射面單元自適應連接機構故障分析判斷方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明提供一種FAST反射面單元自適應連接機構故障分析判斷方法，其包括為反射面單元及自適應連接機構力學建模，包括：