超大型天線饋源索支撐系統(tǒng)與索網(wǎng)主動主反射面的力學分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著超大口徑天線與太空天線的發(fā)展，懸索結(jié)構(gòu)得到了高度關(guān)注與廣泛應(yīng)用。新一代大射電望遠鏡結(jié)構(gòu)就是一個典型代表，其中由6根懸索拖動饋源艙運動的索支撐系統(tǒng)以及能夠?qū)崟r調(diào)整成動態(tài)拋物面的索網(wǎng)主動反射面是其設(shè)計中的兩大亮點，本文對這兩個子系統(tǒng)中的力學問題進行了研究。 對于索支撐系統(tǒng)，采用懸索的懸鏈線解析表達式建立了索支撐系統(tǒng)的靜力學模型，在此基礎(chǔ)上推導出索支撐系統(tǒng)的剛度矩陣表達式以及人們最為關(guān)心的扭轉(zhuǎn)剛度。 建立了索支撐系統(tǒng)懸掛下

2、Stewart平臺的剛?cè)岬満隙囿w系統(tǒng)動力學模型，用以分析Stewart平臺擾動對艙體位姿的影響，并且比較了6索和8索兩種不同結(jié)構(gòu)形式下Stewart平臺擾動對艙體位姿的影響程度。 對索網(wǎng)主動反射面而言，設(shè)計時需要首先確定網(wǎng)面中索段的長度，然后尋找一個在特定條件下能夠使網(wǎng)面在基本球面上保持平衡的狀態(tài)作為結(jié)構(gòu)的初始參考構(gòu)型，在此基礎(chǔ)上再將饋源照明部分調(diào)整成瞬時拋物面。 形狀擬合索網(wǎng)反射面的精度與索段的彎曲形狀有關(guān)，首先解決了

3、索段長度的選擇問題，并給出了適用于索網(wǎng)主動反射面的初始平衡狀態(tài)的求解方法，該方法中為了獲得所希望的牽引力模式可以引入節(jié)點位置優(yōu)化或者索段長度優(yōu)化。 引入網(wǎng)面節(jié)點偏差分布向量來表示索網(wǎng)上任一節(jié)點與理想位置的偏離程度，由此可以構(gòu)成形狀調(diào)整時所需產(chǎn)生的位移場，并給出了法向位移法和最小二乘法用于確定該位移場。根據(jù)給定的位移場可由矩陣的廣義逆得到調(diào)整時需要的牽引力增量。 形狀擬合索網(wǎng)反射面中的節(jié)點位置與索網(wǎng)應(yīng)力狀態(tài)之間高度A合，都

4、會影響網(wǎng)面的表面精度，為此，采用節(jié)點位置與應(yīng)力狀態(tài)同時調(diào)整的方式對形狀擬合反射面進行調(diào)整，以保證在調(diào)整索網(wǎng)節(jié)點位置的同時還能夠使得網(wǎng)面的應(yīng)力狀態(tài)滿足特定的模式，從而整個網(wǎng)面形狀達到指定的精度要求。 位置調(diào)整索網(wǎng)反射面在索網(wǎng)具有一定剛度的前提下僅要求將網(wǎng)面節(jié)點調(diào)整到指定的拋物面上，調(diào)整算法簡單、快速。本文給出了一種空間位置調(diào)整索網(wǎng)反射面的設(shè)計，包括其初始平衡構(gòu)型的分析，網(wǎng)面精度調(diào)整策略，獲得了滿意的調(diào)整速度和調(diào)整精度。 最