專利名稱：大射電望遠鏡的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及動力、信號線活動連接，具體地說是一種大型柔性射電望遠鏡天線結(jié)構(gòu)饋源艙動力線與信號線的連接機構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
目前，天線饋源的空間定位定姿運動是在較小范圍內(nèi)進行，其實現(xiàn)的手段是采用剛性的串聯(lián)機構(gòu)。由于只在較小范圍內(nèi)運動，因而天線饋源運動機構(gòu)的動力導(dǎo)線及信號控制導(dǎo)線的連接方法比較簡單，一般采用預(yù)留出一定長度的導(dǎo)線，并使這一長度恰能夠滿足饋源在其運動范圍內(nèi)運動的要求，再直接將饋源艙與測控系統(tǒng)相連接即可。
但是，隨著天文觀測的發(fā)展和一代大射電望遠鏡的設(shè)計，對饋源艙動力線與信號線連接方法提出了新的要求。圖1是一面口徑達500m的大型柔性天線結(jié)構(gòu)，在這種大型柔性天線結(jié)構(gòu)中，饋源艙6由六根懸索1懸吊于空中，懸索1經(jīng)六個均布于直徑約500m的圓周5上，高度約為250m立柱3上的六個導(dǎo)向滑輪2和對應(yīng)地面上的滑輪機構(gòu)11連至各自的驅(qū)動器4上。這些連接于饋源艙的懸索1依次交替均勻地布置在該半球形饋源艙6的艙頂和艙沿。為了實現(xiàn)饋源的高精度定位，將一六自由度并聯(lián)機構(gòu)8固定于饋源艙6上，該六自由度并聯(lián)機構(gòu)的下平臺為精調(diào)平臺9，九頻段的多波束點饋源切換機構(gòu)10就安裝在精調(diào)平臺9上。下拉索7的作用是為了改善懸索饋源艙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的剛度。導(dǎo)線支撐鋼索12上安裝有導(dǎo)線滑動裝置14，該導(dǎo)線滑動裝置14用以連接饋源艙6與控制室之間的動力與信號電纜13，作為饋源艙及其內(nèi)部控制系統(tǒng)的電力、控制與測量信號的傳遞手段。對于這樣的大型柔性天線結(jié)構(gòu)而言，由于饋源的空間定位定姿運動是在較大范圍內(nèi)進行，饋源艙及其內(nèi)部控制系統(tǒng)工作時，需要電力支持，且饋源艙用于觀測時，控制與測量信號需要傳遞，因而動力導(dǎo)線及信號控制導(dǎo)線的連接方法就不能采用上述現(xiàn)有的簡單方法。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種大型柔性天線結(jié)構(gòu)饋源艙動力線與信號線的連接機構(gòu)及方法，以保證在較大范圍內(nèi)饋源空間定位定姿的實現(xiàn)。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是借鑒工廠行車電機的供電原理，當(dāng)饋源艙運動范圍較大時，采用導(dǎo)線滑動的方案，設(shè)計了由鋼索和導(dǎo)線滑動裝置組成的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中該鋼索連接在柔性天線兩個支撐塔的頂部，作為饋源艙動力線與信號線的支撐鋼索；該導(dǎo)線滑動裝置至少一個，安裝在支撐鋼索上，這些導(dǎo)線滑動裝置可在支撐鋼索上滑動。
上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中所述的導(dǎo)線滑動裝置包括上部槽形滑輪和下部槽形滑輪，該上、下兩部槽形滑輪通過固定在防護外殼上的滑輪軸支撐，在導(dǎo)線支撐鋼索上滑動，實現(xiàn)位置變化。
上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中所述的導(dǎo)線滑動裝置之間并列連接有承拉限位鋼索和動力線與信號線，該承拉限位鋼索的長度短于該動力線與信號線的長度，以限制動力線與信號線在導(dǎo)線滑動裝置滑動時不被拉壞。
上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中承拉限位鋼索通過承拉限位鋼索緊固件緊固在導(dǎo)線滑動裝置的防護外殼上；動力線和信號線通過動力線、信號線緊固件緊固在導(dǎo)線滑動裝置的外殼上。
上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中安裝在支撐鋼索上的第一個導(dǎo)線滑動裝置的動力線與信號線的長度，至少等于該導(dǎo)線組到饋源艙運動范圍的下部中心位置。
上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其中安裝在支撐鋼索上的最后一個導(dǎo)線滑動裝置與該支撐鋼索固接，且動力線、信號線經(jīng)支撐塔連接到地面測控室。
本發(fā)明的饋源艙動力線與信號線連接方法如下A.選定兩個通過分布圓直徑的支撐塔，并在這兩個支撐塔的頂部，用鋼索連接，作為饋源艙動力線與信號線的支撐鋼索；
B.在所述的動力線、信號線支撐鋼索上安裝多個導(dǎo)線滑動裝置，且使這些導(dǎo)線滑動裝置能夠在該支撐鋼索上滑動；C.在導(dǎo)線滑動裝置的防護外殼上并列連接承拉限位鋼索和動力線、信號線，且設(shè)計該承拉限位鋼索的長度要短于動力、信號線長度，以限制在導(dǎo)線滑動裝置滑動時導(dǎo)線不被拉壞。
D.將各導(dǎo)線滑動裝置之間的動力線、信號線設(shè)置成懸垂的導(dǎo)線組，且使與饋源艙連接的第一個滑動裝置導(dǎo)線組的懸垂長度要滿足饋源艙在其運動范圍下部中心位置的需要。
上述饋源艙動力線與信號線連接方法，其中饋源艙連接的第一個滑動裝置導(dǎo)線組懸垂的長度要滿足饋源艙在其運動范圍下部中心位置的需要，進一步包括當(dāng)饋源艙向遠離其運動范圍下部中心處時，與饋源艙連接的第一個導(dǎo)線滑動裝置之間的導(dǎo)線組被拉直；當(dāng)饋源艙繼續(xù)向遠處運動時，并列在導(dǎo)線組中的承拉限位鋼索被拉緊，拉動所有導(dǎo)線滑動裝置在支撐鋼索上向左滑動，各導(dǎo)線滑動裝置依次散開，導(dǎo)線滑動裝置間懸垂的導(dǎo)線也依次被拉直；當(dāng)饋源艙向其運動范圍下部中心處運動時，饋源艙拉動導(dǎo)線滑動裝置在支撐鋼索上向右滑動，各導(dǎo)線滑動裝置依次并攏，導(dǎo)線滑動裝置間拉開的導(dǎo)線組又依次懸垂而自動儲備導(dǎo)線。
本發(fā)明由于使用了無動力的導(dǎo)線滑動裝置，使整個機構(gòu)的運動通過饋源艙的拖動實現(xiàn)，因而結(jié)構(gòu)簡單，無需專門的控制系統(tǒng)；同時由于各相臨的導(dǎo)線滑動裝置之間使用承拉限位鋼索限制距離，保證了導(dǎo)線不被拉壞。本發(fā)明解決了饋源在大范圍內(nèi)運動時，饋源艙的動力提供及測控信號的傳送問題，保證了在大型柔性射電望遠鏡天線結(jié)構(gòu)中，饋源在較大范圍內(nèi)運動時能夠正常工作。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用在現(xiàn)有大型柔性射電望遠鏡天線結(jié)構(gòu)的示意2是本發(fā)明饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)示意3是本發(fā)明的導(dǎo)線滑動裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
參照圖1與圖2，本發(fā)明的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)主要由鋼索和導(dǎo)線滑動裝置組成，該鋼索連接在柔性天線兩個支撐塔3的頂部，作為饋源艙動力線與信號線的支撐鋼索12；該導(dǎo)線滑動裝置14設(shè)有五個，安裝在支撐鋼索12上，這些導(dǎo)線滑動裝置可在該支撐鋼索上滑動，但最后一個導(dǎo)線滑動裝置，即圖2中最右側(cè)的那個導(dǎo)線滑動裝置與支撐鋼索固接，動力線、信號線組13經(jīng)支撐塔3連接到地面測控室。
參見圖3，本發(fā)明的導(dǎo)線滑動裝置14主要由承拉限位鋼索17、防護外殼18、上部槽形滑輪19、下部槽形滑輪20、滑輪軸21、承拉限位鋼索緊固件22、動力線、信號線緊固件23、動力線24、信號線25組成。其中防護外殼18安裝在導(dǎo)線滑動裝置14的外部，為所有的其它零部件提供安裝平臺與保護殼體。
承拉限位鋼索17，連接在每兩個導(dǎo)線滑動裝置之間，即通過承拉限位鋼索緊固件22緊固在導(dǎo)線滑動裝置14的防護外殼18上，保證承拉限位鋼索17與外殼18間沒有相對運動。該承拉限位鋼索17的作用是限制兩個導(dǎo)線滑動裝置之間的距離，其長度不超過兩個導(dǎo)線滑動裝置之間的動力線、信號線的長度，以實現(xiàn)在動力線、信號線未被拉緊之前，承拉限位鋼索17已被拉緊，保證導(dǎo)線組不被拉壞。
上部槽形滑輪19、下部槽形滑輪20，通過固定在防護外殼18上的滑輪軸21支撐，在導(dǎo)線支撐鋼索12上左右滑動，實現(xiàn)位置變化。
動力線24、信號線25，與承拉限位鋼索17并列連接在每兩個導(dǎo)線滑動裝置之間，即通過動力線、信號線緊固件23緊固于導(dǎo)線滑動裝置14的外殼18上，保證與外殼間沒有相對運動。該動力線24、信號線25構(gòu)成導(dǎo)線組13，用于為饋源艙6及其內(nèi)部控制系統(tǒng)提供電力，并傳送饋源艙的測控信號。
將本發(fā)明的饋源艙動力線與信號線機構(gòu)連接在圖1所示的大型柔性天線結(jié)構(gòu)中時，首先要在該型柔性天線中選定兩個通過分布圓直徑的支撐塔3；再用適當(dāng)強度的鋼索連接這兩個支撐塔3的頂部，作為饋源艙動力纜線與信號纜線的支撐鋼索12，該鋼索直徑按照具體承載的纜線的重量進行設(shè)計；然后在該支撐鋼索12上按照饋源艙6運動范圍確定需要安裝導(dǎo)線滑動裝置14的數(shù)量，本實施例使用了五個導(dǎo)線滑動裝置，這些導(dǎo)線滑動裝置的前四個均可以在支撐鋼索12上左右滑動，最后一個導(dǎo)線滑動裝置被設(shè)計為與支撐鋼索固接，且動力線與信號線經(jīng)支撐塔最后連接到地面測控室。
由于饋源艙6在其運動范圍15內(nèi)運動時，動力線、信號線的長度隨著饋源艙6的位置變化而變化。因而這段導(dǎo)線的長度是否適當(dāng)關(guān)系到饋源艙6能否正常工作的問題，即導(dǎo)線過長造成浪費，導(dǎo)線過短造成饋源艙6向遠處運動時，導(dǎo)線會被拉斷。為此本發(fā)明采用圖2所示方式，將各導(dǎo)線滑動裝置之間的動力線24、信號線25設(shè)置成懸垂方式，與饋源艙連接的第一個滑動裝置的導(dǎo)線組13也設(shè)置為懸垂方式，以導(dǎo)線的懸垂作為饋源艙在其運動范圍內(nèi)導(dǎo)線的儲備，以滿足饋源運動的需要，即滿足饋源艙的如下幾種運動狀況1.當(dāng)饋源艙6離開其運動范圍15中心處時，如向圖2中饋源艙運動范圍15虛線框的左下角位置運動時，饋源艙6與圖2中最左邊的導(dǎo)線滑動裝置之間的導(dǎo)線組13要拉直。
2.當(dāng)饋源艙6沿上述方向繼續(xù)運動時，并列在導(dǎo)線組13中的承拉限位鋼索17被拉緊，此時拉動導(dǎo)線滑動裝置14，使其在支撐鋼索12上向左滑動時，各導(dǎo)線滑動裝置14依次散開，相應(yīng)地，各導(dǎo)線滑動裝置間懸垂的導(dǎo)線組13也依次拉開。
3.當(dāng)饋源艙6向其運動范圍15中心處運動時，饋源艙6向回拉動導(dǎo)線滑動裝置14，使導(dǎo)線滑動裝置14在支撐鋼索12上向右滑動，各導(dǎo)線滑動裝置14依次并攏，相應(yīng)地，各導(dǎo)線滑動裝置14間拉開的導(dǎo)線組13也依次懸垂并攏，處于自動儲備狀態(tài)。
遵循以上饋源艙6運動的原則，一般情況下，要將饋源艙6與圖2中最左邊導(dǎo)線滑動裝置14之間的導(dǎo)線長度預(yù)先留足，該長度至少應(yīng)滿足等于動力線、信號線到饋源艙運動范圍15的下部中心位置，并留出應(yīng)有的富裕量，以支撐饋源艙6的正常運動。
按照上述設(shè)計思想，在一口徑50m、六根立柱高度為25m的柔性天線結(jié)構(gòu)中，使用上述饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)進行實驗。其中，跨接兩個支撐塔的鋼索直徑為8mm，使用11個導(dǎo)線滑動裝置，饋源艙的運動范圍為25m×12m(直徑×高度)的圓柱形空間，實際運行效果良好。
權(quán)利要求
1.一種大型柔性射電望遠鏡天線的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，包括鋼索和導(dǎo)線滑動裝置，其特征在于所述的鋼索連接在柔性天線兩個支撐塔(3)的頂部，作為饋源艙動力線與信號線的支撐鋼索(12)；所述的導(dǎo)線滑動裝置(14)至少一個，安裝在支撐鋼索(12)上，這些導(dǎo)線滑動裝置可在支撐鋼索上滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其特征在于導(dǎo)線滑動裝置(14)包括上部槽形滑輪(19)、下部槽形滑輪(20)，該上、下兩部槽形滑輪通過固定在防護外殼(18)上的滑輪軸(21)支撐，在導(dǎo)線支撐鋼索(12)上滑動，實現(xiàn)位置變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其特征在于導(dǎo)線滑動裝置之間并列連接有承拉限位鋼索(17)和動力線(24)、信號線(25)，該承拉限位鋼索的長度短于該動力線與信號線的長度，以限制動力線與信號線在導(dǎo)線滑動裝置滑動時不被拉壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其特征在于承拉限位鋼索(17)通過承拉限位鋼索緊固件(22)緊固在導(dǎo)線滑動裝置的防護外殼(18)上；動力線(24)、信號線(25)通過動力線與信號線緊固件(23)緊固在導(dǎo)線滑動裝置的外殼(18)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其特征在于安裝在支撐鋼索(12)上的第一個導(dǎo)線滑動裝置的動力線、信號線的長度，即導(dǎo)線組(13)的長度至少等于該導(dǎo)線組到饋源艙運動范圍(15)的下部中心位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋源艙動力線與信號線連接機構(gòu)，其特征在于安裝在支撐鋼索(12)上的最后一個導(dǎo)線滑動裝置與該支撐鋼索固接，且動力線、信號線經(jīng)支撐塔(3)連接到地面測控室。
7.一種大型柔性天線的饋源艙動力線與信號線連接方法，其特征在于A.選定兩個通過分布圓直徑的支撐塔(3)，并在這兩個支撐塔的頂部，用鋼索連接，作為饋源艙動力線與信號線的支撐鋼索(12)；B.在所述的動力線、信號線支撐鋼索(12)上安裝多個導(dǎo)線滑動裝置(14)，且使這些導(dǎo)線滑動裝置能夠在該支撐鋼索上滑動；C.在導(dǎo)線滑動裝置的防護外殼(18)上并列連接承拉限位鋼索(17)和動力線(24)、信號線(25)，且設(shè)計該承拉限位鋼索的長度要短于動力、信號線長度，以限制在導(dǎo)線滑動裝置滑動時導(dǎo)線不被拉壞；D.將各導(dǎo)線滑動裝置之間的動力線(24)、信號線(25)設(shè)置成懸垂方式，與饋源艙連接的第一個滑動裝置的導(dǎo)線組(13)也設(shè)置為懸垂方式，且該導(dǎo)線組(13)懸垂的長度要滿足饋源艙在其運動范圍下部中心位置的需要。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的饋源艙動力線與信號線連接方法，其中饋源艙連接的第一個滑動裝置導(dǎo)線組(13)懸垂的長度要滿足饋源艙在運動范圍下部中心位置的需要，進一步包括當(dāng)饋源艙(6)離開其運動范圍(15)的中心處時，與饋源艙連接的第一個導(dǎo)線滑動裝置之間的導(dǎo)線組(13)被拉直；當(dāng)饋源艙(6)繼續(xù)向遠處運動時，并列在導(dǎo)線組(13)中的承拉限位鋼索(17)被拉緊，拉動所有導(dǎo)線滑動裝置(14)在支撐鋼索(12)上向左滑動，各導(dǎo)線滑動裝置依次散開，導(dǎo)線滑動裝置間懸垂的導(dǎo)線也依次拉開；當(dāng)饋源艙(6)向運動范圍(15)的中心處運動時，饋源艙拖動導(dǎo)線滑動裝置(14)在支撐鋼索(12)上向右滑動，各導(dǎo)線滑動裝置依次并攏，導(dǎo)線滑動裝置間拉開的導(dǎo)線組(13)又依次懸垂而自動儲備導(dǎo)線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型柔性天線結(jié)構(gòu)饋源艙動力線與信號線的連接機構(gòu)及方法。連接機構(gòu)主要包括支撐鋼索12和導(dǎo)線滑動裝置14，連接時，在該大型柔性天線中選定兩個通過分布圓直徑的支撐塔3，用支撐鋼索連接在兩塔頂部；再將多個導(dǎo)線滑動機構(gòu)安裝在該支撐鋼索上，且可在支撐鋼索上滑動；同時在每兩個導(dǎo)線滑動機構(gòu)之間并列連接承拉限位鋼索17和動力線24、信號線25，該承拉限位鋼索長度要短于其間的動力、信號線長度，以限制導(dǎo)線滑動機構(gòu)滑動時動力線和信號線不被拉壞；此外要使與饋源艙連接的第一個滑動裝置的動力線與信號線長度滿足饋源艙運動的需要。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，無須專門的控制系統(tǒng)的優(yōu)點，可用于大型柔性天線結(jié)構(gòu)中饋源艙的測控信號傳送。
文檔編號H01Q1/14GK1909286SQ20061010500
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日
發(fā)明者段寶巖, 仇原鷹, 趙澤 申請人:西安電子科技大學(xué)