FAST索网的索长高精度测控

doi:10.3901/JME.2017.17.017

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (17): 17-22.doi: 10.3901/JME.2017.17.017

• 特邀专栏:500 m口径球面射电望远镜（FAST） • 上一篇下一篇

扫码分享

FAST索网的索长高精度测控

朱万旭¹, 邓礼娇², 黄颖³, 欧进萍¹

1. 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨 150090;
2. 桂林理工大学土木与建筑工程学院桂林 541004;
3. 柳州欧维姆机械股份有限公司柳州 545005

收稿日期:2017-02-28 修回日期:2017-03-27 出版日期:2017-09-05 发布日期:2017-09-05
通讯作者: 欧进萍(通信作者),男,1959年出生,博士,教授,中国工程院院士。主要研究方向为结构控制与健康监测。E-mail:oujinping@hit.edu.cn
作者简介:朱万旭,男,1972年出生,博士研究生。主要研究方向为预应力结构及结构智能健康监测。E-mail:zhuwanxu@vip.163.com
基金资助:
国家自然科学基金（41272358）和广西科技计划（桂科AD16380017）资助项目

Design and Process Control of Cable Length with Millimeter Accuracy of FAST Project

ZHU Wanxu¹, DENG Lijiao², HUANG Ying³, OU Jinping¹

1. School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090;
2. College of Civil Engineering and Architecture, Guilin University of Technology, Guilin 541004;
3. Liuzhou OVM Machinery Co. Ltd, Liuzhou 545005

Received:2017-02-28 Revised:2017-03-27 Online:2017-09-05 Published:2017-09-05

摘要/Abstract

摘要： 500 m口径球面射电望远镜（Five hundred meters aperture spherical radio telescope，FAST）是我国建成的世界第一大单口经射电望远镜，其反射面索网长度控制精度要求极其严格，误差要求控制在±1 mm以内，索长的万分之一。提出恒温持荷调索测控方法，并就钢索调索结构设计、索长稳定化措施、测量调索系统和调索操作工艺流程进行详述；对各因素导致的测量误差进行了计算和修正；通过索长测控试验，对FAST项目所用到的16种规格共抽取48根钢索的设计长度、实测长度以及长度误差进行统计分析。结果表明：钢索的长度控制精度在±1 mm以内，误差符合正态分布，满足FAST索网验收标准。

关键词: FAST, 长度测量, 索网

Abstract: The length accuracy requirement of the cables of reflector of five-hundred-meter aperture spherical radio telescope (FAST) is extremely high, which reaches up to ±1 mm and 1/10000 of cable length. The method of over tensioning and adjusting the cable length under constant temperature is put forward. The special cable structure for length adjustment, stabilization measure for cable length, measuring and control system and the technology and process for adjusting cable length are introduced in detail; and the measurement errors caused by various factors are calculated and corrected. Through the process test, design lengths, measured lengths and length errors of 48 cables selected from 16 kinds of specifications used in the FAST project were statistical analyzed and the results show that all the length errors of cable are less than ±1 mm and are conformed to the normal distribution, which meet the acceptance criteria of the cable network of FAST project.

Key words: cable net, five-hundred-meter aperture spherical radio telescope, length measurement

中图分类号:

TU399

朱万旭, 邓礼娇, 黄颖, 欧进萍. FAST索网的索长高精度测控[J]. 机械工程学报, 2017, 53(17): 17-22.

ZHU Wanxu, DENG Lijiao, HUANG Ying, OU Jinping. Design and Process Control of Cable Length with Millimeter Accuracy of FAST Project[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(17): 17-22.

参考文献

[1] 沈世钊,范峰,钱宏亮. FAST主动反射面支承结构总体方案研究[J]. 建筑结构学报, 2010, 31(12):1-8. SHEN Shizhao, FAN Feng, QIAN Hongliang. Research on support structure scheme or active reflector of FAST[J]. Journal of Building Structures, 2010, 31(12):1-8.
[2] 朱万旭,李长乐,张国强,等. 国家天文台500m口径天文望远镜索网安装施工[J]. 施工技术, 2016, 45(14):51-53. ZHU Wanxu, LI Changle, ZHANG Guoqiang, et al. The installation of 500 m diameter astronomical telescope cable network for national astronomical observatories[J]. Construction Technology, 2016, 45(14):51-53.
[3] 金晓飞,范峰,沈世钊. 巨型射电望远镜(FAST)反射面支承结构参数敏感性分析[J]. 土木工程学报, 2010, 43(2):12-19. JIN Xiaofei, FAN Feng, SHEN Shizhao. Parameter sensitivity analysis of the cable-net structure supporting the reflector of a larger radio telescope-FAST[J]. Civil Engineering Journal, 2010, 43(2):12-19.
[4] GB/T18365-2001. 斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件[S]. 2001. GB/T18365-2001. Technical conditions for hot-extruding PE protection high strength wire cable of cable-stayed bridge[S]. 2001.
[5] 郭彦林,田广宇,张博浩. 基于一次二阶矩可靠度指标的车辐式结构索长误差控制限值研究[J]. 材料科学与工程学报, 2010, 27(4):69-77. GUO Yanlin, TIAN Guangyu, ZHANG Bohao, et al. Research on deviation control of cable's length in spoke structures based on first-order-second-moment reliability index[J]. Journal of Architecture and Civil Engineering, 2010, 27(4):69-77.
[6] 赵平,孙善星,周文胜. 索长误差对索穹顶结构初始预应力分布的敏感性分析[J]. 建筑技术, 2013, 44(7):638-640. ZHAO Ping, SUN Shanxing, ZHOU Wensheng. Analysis on sensitivity of cable length error to initial prestress distribution on cabled dome structure[J]. Architecture Technology, 2013, 44(7):638-640.
[7] 谷川,杨玉泉. 吊杆、索长精确测量方法研究[J]. 城市道桥与防洪, 2009, 12:113-116, 21. GU Chuan, YANG Yuquan. Study of exact measuring methods for suspender and cable length[J]. City Bridge and Flood Control, 2009, 12:113-116, 21.
[8] 马如进,张其林,陈鲁,等. 频率法测量拉索索力中钢索计算长度的理论与试验研究[C]//第三届全国钢结构工程技术交流会论文集, 2010:5. MA Rujin, ZHANG Qilin, CHEN Lu, et al. Test research and in mess calculation length theory of steel cable cable-force with frequency method[C]//Proceedings of The Third Session of The National Steel Structure Engineering Technology Exchange Meeting, 2010:5.
[9] 曹海滨,郝景雨,蔡志娥,等. 斜拉桥拉索无应力长度的算法研究[J]. 中南公路工程, 2004(2):45-47. CAO Haibin, HAO Jingyu, CAI Zhier, et al. Algorithm for calculating non-stress length of cable for cable-stayed bridges[J]. Central South Highway Engineering, 2004(2):45-47.
[10] 宋郁民,吴定俊,薛炳勇. 斜拉桥柔性拉索无应力索长的精确计算[J]. 施工技术, 2011(3):42-43, 47. SONG Yumin, WU Dingjun, XUE Bingyong. Precise calculation of unstressed flexible cable length in cable-stayed bridge[J]. Construction technology, 2011(3):42-43, 47.
[11] 程旭平, 陈炜锋. 重庆江津观音岩长江大桥斜拉索制造长度控制[J]. 公路交通技术, 2009(6):85-87. CHENG Xuping, CHEN Weifeng. Control for fabrication length of stay cables in Guanyinyan Yangtze River Bridge in Jiangjin Chongqing[J]. Technology of Highway and Transport, 2009(6):85-87.
[12] 刘立军. 初始应力对预应力钢绞线松弛率影响的试验研究[J]. 金属制品, 2000, 26(1):41-42. LIU Lijun. Test research for the effect of initiative stress on relaxation rate of PC steel strand[J]. Metal Products, 2000, 26(1):41-42.
[13] 国际预应力混凝土协会. CBE-FIP样本规范[S]. 1990. FIP. CBE-FIP Model Code[S]. 1990.
[14] 陈志华,刘占省. 拉索线膨胀系数试验研究[J]. 建筑材料学报, 2010, 13(5):626-631. CHEN Zhihua, LIU Zhansheng. Experimental research of linear thermal expansion coefficient of cables[J]. Journal of Building Material, 2010, 13(5):626-631.

[1]	田大可, 石祖玮, 金路, 郭宏伟, 刘荣强, 孙梓雄. 六棱柱模块化可展开天线索网结构设计与分析[J]. 机械工程学报, 2024, 60(1): 262-273.
[2]	李辉, 汤为, 孙才红. FAST舱-索悬挂系统阻尼识别的原型试验研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(13): 1-10.
[3]	雷政, 姜鹏, 王启明, 姚蕊, 朱明. FAST促动器群系统可靠性研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(6): 289-294.
[4]	温银堂, 付凯, 张玉燕, 张芝威. 基于超分辨率改进Faster R-CNN的点阵结构内部缺陷判识方法[J]. 机械工程学报, 2022, 58(21): 266-273.
[5]	杜雪林, 葛东明, 杜敬利. 含索段连接器和金属反射丝网的索网形态分析[J]. 机械工程学报, 2022, 58(12): 130-139.
[6]	潘逢群, 蒋翔俊, 范叶森, 李智, 巴静静. 形状记忆索网结构型面精度优化设计[J]. 机械工程学报, 2020, 56(9): 1-8.
[7]	杜雪林, 杜敬利, 保宏, 钟旺, 崔凯. 考虑桁架柔性的可展开天线动力学分析[J]. 机械工程学报, 2020, 56(7): 119-126.
[8]	赵静一, 朱明, 王启明, 蔡伟, 茹强, 李文雷, 司少朋. FAST液压促动器液压系统管路可靠性增长试验研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(16): 197-204.
[9]	刘瑞伟, 郭宏伟, 刘荣强, 唐德威, 王洪祥, 邓宗全. 大口径索肋张拉式折展天线索网结构动力学特性分析[J]. 机械工程学报, 2019, 55(12): 1-8.
[10]	李庆伟, 姜鹏, 南仁东. 500 m口径射电望远镜索网与面板单元自适应连接机构设计分析^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(7): 62-68.
[11]	陈帅, 吴磊, 张合吉, 温泽峰, 王衡禹. 踏面制动温升对重载铁路车轮磨耗的影响^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(2): 92-98.
[12]	王启明, 高原, 薛建兴, 朱明, 王勇. 500 m口径球面射电望远镜反射面液压促动器关键性能分析^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(2): 183-191.
[13]	沈宇洲, 罗斌, 谢国瑞, 郭正兴, 姜鹏. FAST反射面索网支承结构误差敏感性分析和多误差耦合分析[J]. 机械工程学报, 2017, 53(17): 10-16.
[14]	韩旺, 段学超, 仇原鹰, 段宝岩. 基于线驱动并联机构的FAST馈源平台位姿测量方法[J]. 机械工程学报, 2017, 53(17): 43-49.
[15]	杨癸庚, 杨东武, 杜敬利, 张树新. 一种基于力密度的网状可展开天线索网结构初始形态设计方法[J]. 机械工程学报, 2016, 52(11): 34-41.

FAST索网的索长高精度测控

Design and Process Control of Cable Length with Millimeter Accuracy of FAST Project

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价