本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

射電望遠鏡是一種接收來自天體無線電信號的觀測設(shè)備。由于地球大氣層的吸收，來自天體的無線電信號只有波長在1mm到30m左右的部分才能到達地面，射電天文學的研究也主要是在這個波段進行。自貝爾實驗室的工程師央斯基(K.G.Jansky)于1932年發(fā)現(xiàn)來自銀河系中心的射電輻射以來，射電天文學為現(xiàn)代天文學研究做出了巨大貢獻，如上世紀60年代的四大發(fā)現(xiàn)(類星體、脈沖星、星際分子和宇宙微波背景輻射)均采用射電天文學方法觀測得到。

目前全球分布著大約80多面口徑在25m以上的射電望遠鏡，其中口徑最大的全可動射電望遠鏡分別為：美國Green Bank 110m×100m射電望遠鏡和德國Bonn 100m射電望遠鏡。更為矚目的另一種索網(wǎng)式射電望遠鏡為美國阿雷西博305m射電望遠鏡，它曾被科學家評為20世紀人類十大工程之首。而在我國貴州省平塘縣喀斯特洼地，口徑為500m的球冠狀射電望遠鏡FAST作為我國的大科學工程，是當今世界上最具威力的單口徑射電望遠鏡，其靈敏度將比美國阿雷西博射電望遠鏡提高2.25倍，預(yù)測在未來20～30年保持世界領(lǐng)先地位。阿雷西博射電望遠鏡和FAST雖然口徑巨大，但反射面不可轉(zhuǎn)動，其觀測范圍受到很大限制，此外，這兩個射電望遠鏡需要特殊的地理環(huán)境，往往不可復制。因此，大口徑、高精度的全可動射電望遠鏡仍然是當前射電天文學界的主要關(guān)注方向。

以往的全可動射電望遠鏡雖然在一定程度上實現(xiàn)了大口徑與高精度的目的，但存在以下問題：

(1)由于射電望遠鏡結(jié)構(gòu)體型過于龐大，在結(jié)構(gòu)自重作用下反射面精度不能滿足設(shè)計要求，采用現(xiàn)有全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)體系，已經(jīng)很難突破110m口徑；

(2)為追求大口徑和高精度，雖經(jīng)過科學的設(shè)計和優(yōu)化，射電望遠鏡結(jié)構(gòu)部分依然耗材巨大，難于批量建設(shè)；

(3)已有射電望遠鏡均建于陸地上，僅能觀測陸地所對應(yīng)的天區(qū)，對于廣闊海洋所對應(yīng)的天區(qū)，存在觀測盲區(qū)。

因此，有必要發(fā)明一種新形式的射電望遠鏡結(jié)構(gòu)，以期使射電望遠鏡從陸地走向海洋，降低建造成本，并突破110m口徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有射電望遠鏡結(jié)構(gòu)體系的不足。

技術(shù)方案

一種軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于包括主反射面背架1、多個主反射面面板2、多個促動器3、主反射面殼板4、弧形軌道5、載重車6、中心體7、饋源8、撐腿9、副反射面背架10和副反射面面板11；主反射面背架1的上弦節(jié)點通過促動器3與主反射面面板2連接，主反射面背架1的下弦節(jié)點與主反射面殼板4連接；2條弧形軌道5互相垂直，不相交內(nèi)置于主反射面背架中，2個載重車位于2條弧形軌道中，并分別行駛于各自軌道中；中心體7位于主反射面背架中心，饋源8位于中心體之上；4條撐腿9上端與副反射面背架10相連，下端透過主反射面面板與2條弧形軌道相連，副反射面面板11與副反射面背架10相連；所述多個主反射面面板2位于同一個旋轉(zhuǎn)拋物面上。

所述主反射面背架采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式，上弦節(jié)點位于同一個旋轉(zhuǎn)拋物面上，下弦節(jié)點位于同一個球面上。

所述主反射面殼板為一球面，與主反射面背架下弦節(jié)點直接相連。

所述弧形軌道為箱型截面。

所述載重車是具有一定配重、可接收指令的遙控車。

所述中心體是一圓管形結(jié)構(gòu)，2條弧形軌道分別從中穿過，中心體與弧形軌道、主反射面背架、主反射面殼板均相連。

所述撐腿為格構(gòu)式結(jié)構(gòu)。

所述副反射面背架為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，與副反射面面板相連的節(jié)點位于同一個旋轉(zhuǎn)雙曲面上。

所述副反射面面板是由若干塊小面板組成的旋轉(zhuǎn)雙曲面。

有益效果

本發(fā)明提出的一種軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu),摒棄了傳統(tǒng)全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)體系中的俯仰機構(gòu)和方位座架，將射電望遠鏡反射面背架直接置于水面上，方位和俯仰方向上的運動通過內(nèi)置于反射面背架中的集中質(zhì)量的定向移動來實現(xiàn)。

本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，使之與現(xiàn)有全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)相比具有如下有益效果：

1.本發(fā)明無以往全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)中的方位座架和俯仰機構(gòu)，而是直接將反射面背架結(jié)構(gòu)置于水面上，由主反射面殼板承受水的浮力，通過2個載重車在2條互相垂直的弧形軌道中的配合移動來改變整體結(jié)構(gòu)的重心，進而實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)在方位和俯仰上的運動。因此，與以往全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)自重大幅度下降，可節(jié)約建造成本。

2.軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)為水面浮力支承，浮力作用在與水接觸的球面上，與以往全可動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)反射面背架的兩點支承相比，反射面的面形精度會大幅度提高。

3.已有射電望遠鏡均建于陸地上，僅能觀測陸地所對應(yīng)的天區(qū)，對于廣闊海洋所對應(yīng)的天區(qū)，存在觀測盲區(qū)。軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡可以在海洋上建造，并可根據(jù)需要移動到需要的位置。

附圖說明

圖1為軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖2為軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3為軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)的弧形軌道；

圖4為軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)的變位圖；

圖中：1-主反射面背架，2-主反射面面板，3-促動器，4-主反射面殼板，5-弧形軌道，6-載重車，7-中心體，8-饋源，9-撐腿，10-副反射面背架，11-副反射面面板，12-水面。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)漂浮于水面上，包括主反射面背架1、主反射面面板2、促動器3、主反射面殼板4、弧形軌道5、載重車6、中心體7、饋源8、撐腿9、副反射面背架10、副反射面面板11。主反射面背架的上弦節(jié)點通過促動器與主反射面面板連接，主反射面背架的下弦節(jié)點直接與主反射面殼板連接，主反射面殼板直接承受水的浮力，2條弧形軌道互相垂直并內(nèi)置于主反射面背架中，2個載重車分別行駛于2條弧形軌道中，中心體位于主反射面背架中心，饋源位于中心體之上，4條撐腿上端與副反射面背架相連，4條撐腿下端透過主反射面面板與2條弧形軌道相連，副反射面與副反射面背架相連。

其中，所述主反射面背架采用空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式，上弦節(jié)點位于同一個旋轉(zhuǎn)拋物面上，下弦節(jié)點位于同一個球面上。

所述主反射面面板是構(gòu)成主反射面的最小單元，所有主反射面面板位于同一個旋轉(zhuǎn)拋物面上。

所述促動器兩端分別與主反射面背架和主反射面面板相連，可隨時伸長縮短，用于補償主反射面面板由于結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整引起的變形。

所述主反射面殼板為一球面，位于主反射面背架之下，并與主反射面背架下弦節(jié)點直接相連，直接承受水的浮力。

所述弧形軌道為箱型截面，是載重車行駛軌道，2條弧形軌道在主反射面背架中心位置上下錯開，以保證2個載重車可以同時通過主反射面背架中心。

所述載重車是具有一定配重的遙控車，可接收指令自由行駛于弧形軌道中，通過2量載重車的配合移動可改變整體結(jié)構(gòu)的重心，從而控制整體結(jié)構(gòu)在方位與俯仰方向上的運動。

所述中心體是一圓管形結(jié)構(gòu)，2條弧形軌道分別從中穿過，中心體與弧形軌道、主反射面背架、主反射面殼板均相連。

所述饋源位于中心體之上，用于接收無線電信號。

所述撐腿為格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，用于支撐副反射面背架。

所述副反射面背架為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，與副反射面面板相連的節(jié)點位于同一個旋轉(zhuǎn)雙曲面上；

所述副反射面面板是由若干塊小面板組成的旋轉(zhuǎn)雙曲面。

本發(fā)明采用以下技術(shù)實施方案，軌道式重心可變的水面浮動射電望遠鏡結(jié)構(gòu)的剖面圖、俯視圖、弧形軌道和變位圖見圖1-4，包括主反射面背架1、主反射面面板2、促動器3、主反射面殼板4、弧形軌道5、載重車6、中心體7、饋源8、撐腿9、副反射面背架10和副反射面面板11，每部分的具體位置見圖1。下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。

具體實施方式：

來自天體的射電波經(jīng)主反射面面板2和副反射面面板11兩次反射后，被饋源8接收，由于地球自轉(zhuǎn)的影響，為長時跟蹤觀測天體需要射電望遠鏡結(jié)構(gòu)可隨時調(diào)整主反射面的朝向，主反射面是由若干塊主反射面面板2組成的旋轉(zhuǎn)拋物面(見圖2)。

本發(fā)明通過改變整體結(jié)構(gòu)重心的方式來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)姿態(tài)的調(diào)整，具體的重心移動方式為載重車軌道式移動方案，載重車6在弧形軌道5(見圖3)中行駛，當一臺載重車6在弧形軌道5中靜止，另一臺載重車6在另一條弧形軌道5中運動時，即可調(diào)整整體結(jié)構(gòu)在載重車6行駛方向的姿態(tài)，整體結(jié)構(gòu)的重心移動方向與載重車6的移動方向相同，當2臺載重車在弧形軌道5中配合移動時，即可實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)在方位與俯仰方向上的運動(見圖4)，達到對空間目標跟蹤觀測的目的。為使2臺載重車能同時穿過反射面中心，2條弧形軌道5在反射面中心相交處上下錯開，通過中心體7將2條弧形軌道5連接成一個整體。

在主反射面背架1的每個上弦節(jié)點和主反射面面板2間均用促動器3連接，在整體結(jié)構(gòu)變位的過程中，促動器3可隨時伸縮以補償結(jié)構(gòu)在重力作用下的變形，使主反射面的精度保持在需求的范圍內(nèi)。