QTT 110m全可动高精度反射面天线主动主反射面面板分块问题研究

发布时间：2017-09-28 10:08

  本文关键词：QTT 110m全可动高精度反射面天线主动主反射面面板分块问题研究

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【摘要】：QTT(Qi Tai Telescope)大型全可动射电望远镜是我国拟在新疆奇台县建造的世界最大口径的全可动射电望远镜。要求其工作频率范围150MHz---115GHz,反映在天线反射面形面精度上,要求达到0.2mm,这对于自重近6000吨、高度达30层楼、反射面的面积相当于26个篮球场的庞大金属结构,无疑挑战巨大。欲实现如此高的反射面面形精度,常规固定式分块反射面是无能为力的,主动主反射面是必由之路。虽说世界上已有主动主反射面的先例,如上海TM65m射电望远镜,美国GBT100m偏馈射电望远镜,以及意大利撒丁岛SRT64m射电望远镜,但与QTT110m相比,其口径和设计难度都还有差距。本文针对QTT110m这一世界最大全可动反射面天线的主反射面如何分块问题,展开了较为系统深入的研究,具体包括以下几个方面:1.影响主动主反射面面板分块的因素分析。本文详细梳理了影响主动主反射面面板分块的因素,其中影响主动反射面面板分块的主要因素有原理性误差、面板重力变形和面板制造能力等。2.原理性误差与面板尺寸的关系推导。首先,由工程经验入手给出了一般情况下面板原理误差的分配量。然后分析了反射面原理性误差产生的几种情况,着重研究了原理性误差对反射面面板尺寸的影响。以两环面板使用同一模具为例,详细推导了反射面的原理性误差与面板尺寸的计算关系式。最后以QTT为例计算了面板径向尺寸的上确界,并给出了只考虑原理性误差下QTT反射面分块优化模型,通过求解优化模型给出了每环面板尺寸及面板沿反射面法向偏移量。3.反射面面板受重力变形与面板尺寸关系推导。首先分析了四顶点铰支纯板受重力作用下的变形,以半解析法推导了纯板受重力作用下的变形量与面板尺寸的关系式,并以Ansys软件建模验证公式的正确性。然后针对子桁架拓扑结构形式给定的组合面板,给出了其子桁架结构的等效刚度计算公式,最后给出了组合面板的重力变形量与面板尺寸的计算公式,并通过Ansys建模对公式的正确性进行了验证。4.建立考虑多因素的优化模型及其在QTT中的应用。首先根据QTT的性能指标要求及当前国内的面板加工技术,给出适合于QTT的面板类型和面板最大面积。结合QTT自身的特点,综合考虑多个因素,建立了反射面分块优化模型,通过求解优化模型得到分块结果。最后考虑到促动器的成本,还给出了QTT反射面采用了组合面板的方案。
【关键词】：主动反射面 反射面分块 原理性误差 重力变形 组合面板
【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】：2016
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-36
• 1.1 QTT 110m大射电望远镜简介及设计难点16-19
• 1.1.1 QTT 110m简介16-17
• 1.1.2 QTT天线结构设计指标17-18
• 1.1.3 QTT天线结构设计难点18-19
• 1.2 大型望远镜反射面分块研究的目的及意义19-20
• 1.3 大型光学望远镜反射面分块方法及现状20-24
• 1.3.1 投影划分法21-22
• 1.3.2 放缩划分法22-24
• 1.4 大型射电望远镜反射面分块方法及现状24-32
• 1.4.1 三角形单元划分法25-26
• 1.4.2 等腰梯形划分法26-31
• 1.4.3 六边形单元划分法31-32
• 1.5 影响大型射电望远镜分块的因素32-34
• 1.6 大型望远镜面板分块中存在的问题34
• 1.7 论文研究内容与安排34-36
• 第二章 基于原理性误差的面板尺寸计算36-50
• 2.1 引言36
• 2.2 原理性误差分配36
• 2.3 基于原理性误差的面板尺寸公式推导36-41
• 2.3.1 基本思想36-37
• 2.3.2 原理性误差计算公式推导37-41
• 2.4 基于原理误差的QTT面板尺寸计算41-48
• 2.4.1 面板尺寸上确界的计算41-42
• 2.4.2 QTT面板尺寸的优化42-48
• 2.5 本章小结48-50
• 第三章 考虑面板自重变形的面板尺寸计算50-64
• 3.1 引言50-51
• 3.2 纯板重力变形公式51-55
• 3.2.1 纯板自重变形的半解析法公式推导51-54
• 3.2.2 纯板自重变形的公式的验证54-55
• 3.3 组合面板重力变形公式55-62
• 3.3.1 子桁架等效刚度计算56-58
• 3.3.2 组合面板重力变形RMS与面板尺寸关系58-61
• 3.3.3 组合面板重力变形公式的验证61-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 考虑多因素的分块优化模型在QTT反射面分块中的应用64-72
• 4.1 引言64
• 4.2 QTT反射面面板选型64-65
• 4.3 QTT反射面分块优化模型65-67
• 4.3.1 基本思想66
• 4.3.2 建立优化模型66-67
• 4.4 QTT反射面分块结果67-70
• 4.5 QTT反射面分块组合面板方案70-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 回顾与展望72-74
• 5.1 回顾72
• 5.2 展望72-74
• 附录74-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者简介88-89

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1 王博;QTT 110m全可动高精度反射面天线主动主反射面面板分块问题研究[D];西安电子科技大学;2016年

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本文编号：935230