[发明专利]FAST射电望远镜健康监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FAST射电望远镜健康监测方法，具体涉及射电望远镜结构安全监测。

背景技术

中国科学院国家天文台提出的建造500米口径球面射电望远镜，是世界最大的单口径射电望远镜。FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，简称FAST)突破了地面望远镜的百米工程极限，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。FAST的总体技术指标：口径为500m，反射面曲率半径为300m；照明区口径为300m，焦比f/D＝0.4611。

FAST主动反射面是由圈梁、格构柱、反射面单元、主索网、促动器装置、地锚等组成，结构示意图可以参看说明书附图1、附图2、附图3。主索网安装在圈梁上，有2225个节点，在主索网节点上安装有约4450个反射面单元形成反射面，每个节点下方连有下拉索和促动器，促动器再与地锚连接。通过控制促动器，能够实现300米口径瞬时抛物面进行天文观测。

主动反射面系统结构复杂，设计寿命三十年。环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用将不可避免地导致结构的损伤积累和抗力衰减，从而抵抗自然灾害甚至正常环境作用的能力下降，极端情况下引发灾难性的突发事故。为了保障结构的安全性、完整性、适用性与耐久性，需要建立结构安全监测系统。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种FAST射电望远镜健康监测方法，通过该方法可以实时监测射电望远镜结构运行阶段结构关键构件内力、结构整体变形等参量，结合定期监测数据及结构环境荷载监测数据，评估结构的安全水平并进行预警。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

FAST射电望远镜健康监测方法，分别在射电望远镜施工过程监测和使用过程监测，通过在射电望远镜格构柱、圈梁、主索网上设置若干监测点，监测该处的受力和变形状态，从而监测射电望远镜结构安全性和使用可靠性。

进一步，所述施工过程监测包括主索网安装施工和反射面单元吊装施工过程监测。

进一步，所述使用过程监测还包括射电望远镜所处环境监测、促动器监测和主索网节点位置监测。

进一步，在所述格构柱上布置监测点时，抽取若干组格构柱进行布设，包括对应主索网主肋处的格构柱；选取所述格构柱对应圈梁支座处的1根靠内侧的水平拉杆以及落于基础的2根靠内侧的柱肢构件布置测点。

进一步，在所述圈梁上布置监测点时，包括对应主索网主肋处的圈梁段，在内侧支座、外侧支座及圈梁跨中布置测点。

进一步，所述内侧支座：2根斜腹杆，1根下弦环向弦杆；

所述外侧支座：2根斜腹杆，1根下弦环向弦杆；

所述圈梁跨中：1根下弦内侧环向弦杆。

进一步，在所述反射面单元吊装施工过程监测中，在圈梁上弦两道异性截面构件上布置监测点，选取对应主索网主肋处的圈梁段布置所述监测点，同时在反射面单元起吊区域布置所述监测点。

进一步，在所述圈梁与主索网连接处的牵索板节点位置布置监测点。

进一步，所述主索网测点选择原则为：主索网与圈梁相连的边缘主索，主索网靠近中心区域的主索；主索网在运行过程中应力变化幅度超过420MPa的部分主索；应力上限400MPa以上且应力幅超过300MPa的主索。

进一步，所述促动器监测包括油压、油温、气压、气温和促动器位置监测，其中油压的数据可用来计算下拉索的索力。

采用上述技术手段的FAST射电望远镜健康监测方法具有以下优点：

本发明涉及射电望远镜的施工过程和使用过程，监测较全面，能够确保射电望远镜的结构安全性和使用可靠性。

本发明所设置的监测点在射电望远镜结构上布设合理，以尽可能少的设置数量来实现整体监测。

附图说明

图1是圈梁结构示意图；

图2是主索网结构示意图；

图3是吊装反射面单元的示意图；

图4是格构柱健康监测测点布置示意图；

图5是格构柱顶测点布置示意图；

图6是格构柱底测点布置示意图；

图7是圈梁健康监测测点布置示意图；

图8是格构柱对应圈梁健康监测测点位置示意图；

图9是格构柱对应圈梁健康监测测点位置示意图；

图10是圈梁施工过程监测测点布置示意图；

图11是格构柱对应圈梁施工过程监测测点位置示意图；

图12是反射面单元起吊区域圈梁施工过程监测测点位置示意图；