一种液体阻尼器的力学分析及其在大射电望远镜中的应用

发布时间：2020-08-12 02:16

【摘要】： 由于500米口径球面射电望远镜(FAST)的舱索支撑结构具有非线性、大滞后、和弱刚度的特点,其风振问题是影响系统精度能否达到要求的重要因素,因而对其振幅的控制是十分必要的。本文具体内容如下: 1.建立了舱索系统非线性静平衡方程。在此基础上,求解出舱索系统运动所需的悬索平衡张力和索长。 2.分析了液体阻尼器的减振原理,针对500米口径球面射电望远镜支撑结构,设计了一种由环状水箱构成的液体阻尼器。并建立环形液体阻尼器的等效模型,将复杂的流体计算转化为直观的弹簧—质量—阻尼等效系统。由流体力学的相关知识,采用变分方法和瑞利—里兹方法求得液体晃动的固有频率,以及每一阶固有频率对应的等效质量、刚度和阻尼。 3.对FAST5m模型进行振动仿真计算,并在FAST5m实体模型上进行振动实验,验证了液体阻尼器的减振效果。通过对比馈源舱加挂液体阻尼器前后的振幅,发现液体粘度、贮箱充液比及馈源舱的位姿是液体阻尼器减振效果的影响因素。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH751
【图文】：

球面射电望远镜

射电天文是利用无线电手段探索宇宙天体电磁辐射的一门科学。射电望远镜其实也就是射电天线，是一种高增益的射电讯号的收集和检测装置，特别适用于探测微弱的来自遥远天体的射电辐射讯号但不受光线的影响，可以昼夜观测。射电望远镜的反射面口径越大，可搜索的空间区域就越大。但由于重力的影响，目前全可动抛物面天线的最大口径只能做到 100 米，如美国的Green Bank 100m 射电望远镜[1]。目前，世界上已有多个大反射面口径的射电望远镜建成并投入使用。其中，美国于 70 年代在波多黎格建造了目前世界上最大的口径为 305 米的Arecibo球反射面射电天文望远镜（图 1.1），与传统天线不同，它的反射面铺设在Kars洼地中，这样可以基本不受重力的影响。不过，它仍有明显的不足之处：馈源的方位和俯仰运动为纯机械方式，跟踪精度不高；馈源背架结构重达 1000 吨，自重大、造价高；反射面为球面，电磁波经球反射面反射汇聚于一根线馈源上，因而接收带宽窄[2]。

主动主反射面,馈源系统,一体化设计,弱点

一步发展深空通信，深入、全面地了解宇宙，探寻地外生命（URSI）1993 年日本京都第 23 届大会上，包括中国在内的发起了建造接收面积为一平方公里的“一平方公里 500 米口LT）天线阵”的倡议。此后，中国、加拿大、荷兰、美国、新一代LT天线阵的争建工作。而且，相关领域专家每年都要，共同研讨，解决关键技术难题[3-8]。用类似于 Arecibo 望远镜的设计方案，存在精度不够高、重国际社会所接受等问题。为此，文献[9-12]提出了 LT 机电光该方案在设计中尽可能地以软件代替硬件，以机电光一体化械技术。该方案中，馈源舱在六根悬索驱动下做跟踪射电天体控技术和动态光学检测技术控制馈源的位置和姿态。馈源背馈源结构的重量从 1000 顿降到了 20 顿，造价随之大幅降低动空间使望远镜的天顶角由+20 度提高到+60 度，而现代数测技术的采用使观测精度得以提高，如图 1.2 所示。

馈源舱,精调,悬索,馈源

第一章绪论很难保证馈源轨迹跟踪高精度要求（稳态跟踪精度 4mm上述悬索支撑光机电一体化方案，西安电子科技大学研究两级复合控制馈源舱指向跟踪系统[15,16]。该系统主要由并系统和Stewart平台精调子系统组成。先用悬索驱动馈源舱，保证馈源舱的定位精度在 50cm范围内；然后再根据激光信息，由安装在馈源舱内的Stewart精调稳定平台进行馈源度要求。两级调整系统如图 1.3 所示。

【参考文献】