[发明专利]柔性天线结构刚度增强技术

说明书

一、技术领域

本发明涉及提高天线柔索支撑结构刚度的装置。 

二、背景技术

针对世界上最大的305米口径超大型天线的不足，目前我国科学家提出了相应的创新设计方案，采用并联的六根柔索3索引馈源舱1进行大范围的空间运动。这一方案的优点已在相关文献中作了充分的讨论，也得到了国内外同行专家的广泛关注与浓厚兴趣。但是，该方案存在的最大问题是绕馈源舱本身对称轴扭转刚度较低。因此，如何有效提高柔索支撑结构的扭转刚度就成为能否将其付诸工程实施的关键问题。 

三、发明内容

本发明的目的是克服上述背景中存在的问题，研究设计一种提高超大型天线柔索支撑结构的扭转刚度。以此为超大型天线柔索支撑结构的工程实现奠定基础。 

本发明的技术解决方案： 

由六根柔索3支撑一半球型的馈源舱1，因柔索3只能承受拉力而不能承受压力，理论上无法唯一确定馈源舱1的位置与姿态。虽然馈源舱1本身具有一定的自重，相当于有一向下的力作用在舱上，这样，在六个柔索3张力与重力作用下，当馈源舱1在所限定的工作空间内运动时，还是可以唯一确定馈源舱1位姿的。但该柔索3支撑结构属于欠约束机构，因此绕z轴转动的自由度约束依靠六索牵引显然是不足的，但绕x，y轴的转动自由度约束是充分的，  因此可以用九索构型增加绕z轴方向的扭转刚度。 

本发明的技术解决方案： 

柔性天线结构刚度增强技术，在柔索塔2分布圆上均匀分布六个柔索塔2，每个柔索塔2下面固定一个过渡变向轮和驱动器，各驱动器的输入端连接柔索3，各柔索3通过各自的过渡变向滑轮和各自的柔索塔2上端的滑轮组共同连接到被控运动目标馈源舱1上，馈源舱1位于反射面4的焦点处，其特征是：在馈源舱1圆周外边缘有下拉索6，下拉索6另一端经过反射面4圆周上的滑轮连接吊重5。 

本发明的技术解决方案还包括： 

所述的柔性天线结构刚度增强技术，其特征是：在馈源舱1圆周外边缘均布连接有下拉索6。 

所述的柔性天线结构刚度增强技术，其特征是：在馈源舱1圆周外边缘交叉连接有下拉索6。 

所述的柔性天线结构刚度增强技术，其特征是：在馈源舱1圆周外边缘分散连接有下拉索6。 

所述的柔性天线结构刚度增强技术，其特征是：馈源舱1圆周外边缘连接的下拉索6有三个至六个。 

本发明的优点和效果： 

1、与六索结构相比，增加稳定下拉索的九索结构明显提高了系统的刚度，结构的固有频率有了明显的改变。 

2、绝大部分系统结构的低频振动能量被三根稳定下拉索及其吊重吸收了，从而使舱的振幅得到了显著的控制。同时，相对较高阶(如20Hz)的舱的振动也得到了明显的抑制。 

3、增加稳定索后的创新方案，简单、造价低、易于工程实现，且可满足精度要求。因此，本方案可应用于直径在30至800米范围内，特别是500m以上超大型天线的实际工程中。 

4、单就稳定索方案而言，它简单、易于实现，故对其它工程也具有较大的参考价值。 

5、对如何增加关于馈源舱自转轴扭转刚度问题进行了较系统的理论分析和实验研究，提出了增加稳定索的方案，物理实验结果验证了该方案的有效性和工程的可行性。 

四、附图说明

图1是具有稳定下拉索的超大型柔索支撑结构示意图，图2是六索与六索加稳定索的Y坐标振动情况，图3是风荷载作用下六索与六索加稳定索的X坐标振动情况，图4是优选配重的舱体扭转刚度实验结果，图5是舱体的三个轴的扭转刚度实验结果。 

上述各图的标号说明：1——馈源舱1，2——柔索塔，3——柔索，4——反射面，5——吊重，6——下拉索。 

五、具体实施方式

参看图1，在柔索塔2分布圆上均匀分布六个柔索塔2，每个柔索塔2下面固定一个过渡变向轮和驱动器，各驱动器的输入工作状态均由控制计算机进行控制，各驱动器的输出是各自控制的柔索3，各柔索3通过各自的过渡变向滑轮和各自的柔索塔2上端的滑轮组共同连接到被控运动目标馈源舱1上。本发明特点是在馈源舱1圆周外边缘均布三个下拉索6，下拉索6另一端经过反射面4圆周上的滑轮连接吊重5。也就是说在原六索3结构中引入三根稳定下拉索6，各稳定下拉索6也均通过各自的过渡变向滑轮共同连接到馈源舱1上，  稳定下拉索6的下端悬挂配重-吊重5。悬挂吊重5的质量通过超大型天线柔索支撑结构的力学计算确定，具体重量与系统的参数有关。