[发明专利]一种FAST反射面单元自适应连接机构故障分析判断方法

说明书

本发明涉及FAST射电天文望远镜技术领域，尤其是涉及一种FAST反射面单元自适应连接机构故障分析判断方法。该方法包括自适应连接机构的布局及工作原理、反射面单元及自适应连接机构力学建模、自适应连接机构故障及原因分析、自适应连接机构故障判断方法、自适应连接机构设计改进。本发明建立的力学模型可以帮助望远镜反射面维护人员分析反射面单元自适应连接机构故障的主要原因，预测故障发生模式和可能发生故障的危险单元分布位置，从而有针对性的进行产品设计改进。本发明可以帮助望远镜反射面维护人员在日常的巡检中主要利用目测手段及时发现反射面单元的异常现象，并进行防护预处理，防止故障继续恶化，有利于后续正式的产品维护和更换。

技术领域

本发明涉及FAST射电天文望远镜技术领域，尤其是涉及一种FAST反射面单元自适应连接机构故障分析判断方法。

背景技术

目前，500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Sphericalradio Telescope，FAST)是我国十一五期间的重大科学装置，是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址、主动变形的反射面、采用六索并联拖动的柔性轻型馈源支撑。

FAST反射面采用柔性索网作为主要支承结构和主动变形的关键部件。索网结构共包括6670根主索、2225根下拉索和2225个索网节点盘。每一根下拉索和一台液压促动器连接并锚固于地面基墩。每个节点盘和相邻6根主索相互连接，共同编织形成了巨大的主索网，也是FAST反射面几何面形的基础。通过协调控制2225台液压促动器的伸缩运动，进而带动主索和节点盘的运动，可以实现反射面面形的改变，如基准球面(曲率半径300米)和天文观测所需的旋转抛物面(口径300米)等。

主索网所构成的曲面面域主要采用短程线分割方法，全域被划分为4300个近似等边三角形域和150个边缘四边形域，每一个节点盘均位于这些三角形和四边形的顶点位置。主索网的每个三角形域和四边形域均安装全铝合金反射面单元，覆盖整个面域，构成FAST反射面。相邻反射面单元之间留有约65mm的间隙，保证反射面面形改变时相邻单元不会发生碰撞干涉。其中三角形单元边长约11米，重量约450～480Kg。反射面单元的每个顶点分别通过一个自适应连接机构与其对应的索网节点盘进行约束连接。对于三角形单元而言，不同的顶点连接不同的自适应连接机构，可分为0#连接机构、1#连接机构和2#连接机构三种。0#连接机构约束3个平动自由度，1#连接机构约束2个平动自由度，2#连接机构约束1个平动自由度。通过这样的约束连接方式约束刚性反射面单元的六个自由度，从而保证了反射面单元以简支约束的方式与索网结构连接，不会因为索网结构自身的运动变形而引起附加内力。

FAST反射面单元的自适应连接机构是一种完全创新的产品，没有现成的实例可供参考，需要在故障-改进-更新的循环中不断完善原有产品设计和安装工艺。自适应连接机构的润滑非常重要，但因长期暴露在野外环境下工作，随着工作时间增长，润滑性能变差，甚至可能失效，导致自适应连接机构无法通过内部滑动消解反射面主动变形时的相对位置变化，从而危及反射面单元。此时，需要建立反射面单元及自适应连接机构的力学模型，对其进行最不利情况下的承载分析计算，分析判断故障的原因、机理和表象形式，从而有针对性地改进产品设计和工艺，提高产品寿命，也有助于对自适应连接机构产品的日常巡检和维修维护，满足FAST的运行要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FAST反射面单元自适应连接机构故障分析判断方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种FAST反射面单元自适应连接机构故障分析判断方法，其包括为反射面单元及自适应连接机构力学建模，包括：