Методические указания к лабораторной работе Радиотелескоп МГТУ (2004) (1095359), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Онпредставляет собой пространственную радиально-симметричную ферму, сваренную изтонкостенных труб. В центре его находится массивная втулка с посадочнымотверстием для установки технологического поворотного шаблона, с помощьюкоторого выверяется отражающая поверхность.Собственная жесткость каркаса зеркала относительно не велика и поэтому длясохранения его формы при изменении положения в поле сил тяжести используетсябольшое число (17) точек его закрепления. Одна из них расположена в центре каркаса,а остальные - на двух кольцевых ярусах, выбор радиусов которых обеспечиваетминимум весовых деформаций. Внешним ярусом каркас зеркала опирается на 8 точекформенной промежуточной конструкции, а внутренним - на 8-стержневую опорнуюпирамиду с вершиной на оси противовеса блока зубчатых секторов.
В этой же точкезакреплена опора поддерживающая центр зеркала. Жесткость каркаса повышаетсядополнительно стержневой пирамидой облучателя, опирающейся на внешние точкизакрепления зеркала.Для сохранения формы зеркала при изменении его наклона существенноезначение имеет равная жесткость опор, которая при симметричной конструкцииантенны, обеспечивается подбором сечений стержней фермы.
Расчетные весовыедеформации на краю зеркала при зенитной ориентации составляют 17 мкм, а пригоризонтальнойориентациимаксимальныекососимметричныепрогибыввертикальном сечении составляют около 100 мкм. Однако последние деформация910уменьшаются примерно в 6 раз специальным механизмом компенсации. В описанной17-опорной конструкции силового каркасе антенны РТ-7.5 развивается идеямногоопорного закрепления зеркале для снижения его весовых деформаций, впервыереализованная в 4-опорной конструкции известного радиотелескопа РТ'22 (г. ПущиноМосковской области) созданного в ФИАНе.Основными узлами блока зубчатых секторов антенны являются два зубчатыхсектора, с диаметром начальной окружности 4100 мм, горизонтальная ось с опорнымицапфами, ось противовеса и система стяжек и раскосов, обеспечивающих высокуюжесткость блока. Цапфы угломестной оси закреплены в двух подшипниках,позволяющих изменять зенитный угол антенны на 900.В качестве азимутального поворотного устройства антенны используютсяроликовые кольцевые поворотные опоры, обеспечивающие вращение на 1600 отнаправления на юг.
Общая масса вращающихся частей антенны составляет 20 т.Азимутальное поворотное устройство закреплено на системе горизонтирующихдомкратов, прикрепленных к восьми анкерным болтам пилонов монолитныхжелезобетонных фундаментов. Диаметром основания на глубине ниже уровняпромерзания грунте составляет 11 м. Жесткость опорного устройства выбрана с такимрасчетом, чтобы при скорости ветра 12 м/с колебания диаграммы направленности непревышали 0,1'.
Отряжающая поверхность антенны выполнена из листов мягкогоалюминиевого сплава АД-1м толщиной 4 мм, разделенных температурными зазорами.Листы крепятся к каркасу на регулируемых шпильках, общее число которых - около 5тысяч.Основнымприспособлением,используемымпривыверкеиконтролеотражающей поверхности антенн РТ-7,5 является поворотный параболический шаблон,выверенный с высокой точностью. Шаблон представляет собой жесткую ферму изшвеллера, которая закреплена на массивной оси вращения с помощью прецизионныхподшипников в центральной втулке каркаса зеркала. К ферме на шпильках установленлист из нержавеющей стали, который образует плоскость, проходящую через осьвращения.Однаизкромоклистапредставляетсобойбазовуюпрямуюперпендикулярную оси вращения, а другая - симметричную параболу с вершиной наоси вращения.
Выверка базовой прямой и параболы проводилась оптическим методомс использованием свойства параболы собирать в фокусе лучи, падающие на неепараллельно оси. Средняя квадратичная ошибке профиля параболы составляет 17 мкм.Листы обшивки профилировались пуансонами и матрицами, выверенными по1011контрольному шаблону. Регулируемые шпильки устанавливались на каркасе зеркала пошаблону. Затем листа обшивки закреплялись на шпильках винтами, производиласьподгонка кромок листов и прорезка температурных зазоров. Доводка закрепленнойобшивки проводилась шабровкой с контролем поверхностей по шаблону.
На западнойантенне шабровка велась вручную. На восточной антенне использовалось специальноразработанное фрезерное приспособление, закрепляемое на шаблоне. Фрезерованиембыли сняты неровности отражающей поверхности, занимающие около 70% общейплощади. Окончательный контроль выверенной поверхности относительно кромкиповоротногошаблонапроизводилсяспомощьюдатчиковперемещения„устанавливаемых на равных радиусах шаблона и обкатывающих поверхность зеркалапри его повороте. Среднее квадратичное отклонение отражающей поверхностизападной антенны по результатам такого контроля составляет 150 мкм, восточной -67мкм.На антеннах РТ-7,5 выполнено экспериментальное исследование весовыхдеформаций. Методика их измерений и полученные результаты хорошо совпали срасчетными. На западной антенне в течение двух лет в различных сезонных ипогодных условиях исследовались температурные режимы антенны и ее тепловыедеформации.
В результате этих исследований предложены и проверены меры, которыев сочетании с соответствующим временным графиком работа антенны обеспечиваютвозможность ее эффективной эксплуатации на коротких миллиметровых волнах беззащитного укрытия.Системы облучения антенны. [7] На антеннах РТ-7,5 возможны две системыоблучения: из первичного и вторичного фокуса. До 2000 года приемникиконструировались для установки в первичный фокус. Так как при облучении изпервичного фокуса ширина диаграммы направленности облучателя составляет 1200, этопозволяло разместить только один приемник, т.к.
даже небольшое (несколькомиллиметров) смещение облучателя в фокальной плоскости ведет к значительномуискажению диаграммы направленности антенны.Решение о переходе к двухзеркальной системе облучения антенны РТ-7,5 былопринято в связи с разработкой двухдиапазонного приемника радиотелескопа.Облучение зеркала из первичного фокуса не позволяет использовать квазиоптическиеметоды для совмещения пучков диапазонов волн 2,2 и 3.2 мм на оси главного зеркаларадиотелескопа.Выбраннаякассегреновскаясхемаоблученияудовлетворяеттребованиям по расходимости пучков первичных облучателей, приводит к снижению1112шумовой температуры антенны и дает возможность разместить приемники двухдиапазонов вблизи вторичного фокуса, расположенного за главным зеркалом.Двухзеркальная, кассегреновская система предполагает использования в качествевторого зеркала гиперболического отражателя, который совместно с параболическимпервичным зеркалом формирует плоский фазовый фронт электромагнитной волны(рис.3).143F1F22Рис.3.1 - параболическое зеркало, 2 - контррефлектор, 3 - фокуспервичный F1, 4 - вторичный фокус F2.Один из фокусов гиперболического отражателя контррефлектора помещается вфокусеосновногодвухзеркальнойпараболическогоантенныизеркаланазываетсяF1,вторичныйдругойфокусявляетсяF2.фокусомКонтрфлектор,установленный на антенне обладает дистанционным управлением, позволяющимуправлять перемещением отражающей поверхности контрефлектора в небольшихпределах достаточных для настройки антенны.1213ДРУГИЕ АНТЕННЫ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНААнтенна РТ-16 (проект).В МГТУ разработан проект антенны диаметром 16 м (РТ-16) со среднимквадратичнымотклонениемотражающейповерхности50мкм,длязаменысуществующих антенн РТ-7,5 на прежних азимутальных платформах и фундаментахпосле их некоторого усиления.В отличие от антенны РТ-7,5, являющейся весьма жесткой, в проект антенны РТ-16заложен принцип гомологичности.
Это означает, что могут быть допущеныотносительно большие весовые деформации параболического зеркала при измененииего угломестного положения. Зеркало при этом должно оставаться параболоидом,возможно, с другими параметрами. Так, при обращении антенны в зенит вследствиесимметричногопровисаниякраев зеркаладопускаетсяувеличение фокусногорасстояния параболоида, а при горизонтальном направлении оси зеркала провисаниеверхнего я нижнего краев параболоида (кососимметричные деформации) должно бытьэквивалентнонекоторомуегоразвороту.Такиесогласованныедеформацииобеспечиваются подбором жесткости элементов ферм, несущих отражающуюповерхность.Гомологическиедеформацииантеннылегкокомпенсируютсясоответствующим перемещением ее облучателя.
Разворот оси зеркала может бытьучтен в программе наведения антенны. Гомологические деформации допускается вомногих современных конструкциях больших высокоточных параболических антенн.Это позволяет снизить требования к их жесткости и значительно уменьшить массуметаллоконструкций.Другое изменение в проекте РТ-16 касается способа выверки отражающейповерхности. Для антенн большого диаметра в мировой практике сейчас редкоприменяется обработка окончательно собранной отражающей поверхности в целом.Обычно отражающая поверхность делится на отдельные отражающие панели, которымнекоторой подкрепляющей конструкцией придаетсядостаточная жесткость длясохранения формы зеркала под воздействием веса.
Поверхность каждой панелиокончательно обрабатывается и выверяется в цехе или лаборатории, а на антенне спомощью регулируемых устройств крепления панелей производится только юстировкаположения панелей. При этом контроль поверхности зеркале в целом производитсярадиоголографическимметодомпутемизмерениякомплекснойдиаграммы1314направленности антенны поудаленному передатчику. Преобразование Фурьекомплексной диаграммы направленности, как известно, дает амплитудно-фазовоераспределение поля в апертуре антенны. Следовательно,по отклонению фазовогораспределения плоского фронта, можно определить ошибки отражающей поверхности.Малые антенны.МетодротационногоизготовлениябольшихРадиотелескопеМГГУвыдавливания.зеркальныхразработанаКромеантеннпростаяконструкцийимиллиметровоготехнологиятехнологиидиапазонапроизводстванаантеннумеренного диаметра (1.0,..2,5 м) для того же диапазона. В основе этой технологиилежит метод ротационного выдавливания параболических зеркал из листов мягкихалюминиевых сплавов роликом на вращающемся шаблоне, выпуклая рабочаяповерхность которого имеет форму параболоида вращения.
Шаблон при этомустанавливается на стол карусельного станке соосно его оси вращения. Роликпомещается на суппорте станка и обеспечивает прижим раскатываемого листа кшаблону,достаточныйдлядоведенияалюминия до состояния текучести. Поддавлениемпрофилируемыйлистточнооблегает шаблон и практически не получаетупругих внутренних напряжений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
