鄒 祥，蔡志清

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

某大型天線骨架的安裝

鄒 祥，蔡志清

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

大型天線骨架作為某遠(yuǎn)程測(cè)量雷達(dá)的天線載體，具有面積大、精度高、安裝復(fù)雜的特點(diǎn)。文中針對(duì)某天線骨架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和精度要求，分析了天線骨架的裝配難點(diǎn)及影響安裝精度的因素。通過(guò)優(yōu)化裝配流程、合理安排天線骨架的安裝順序、采用預(yù)裝后再正式裝配的方法，最終實(shí)現(xiàn)了天線骨架的安裝精度，可為該類型天線骨架的安裝提供參考。

天線骨架；預(yù)裝配；定位螺栓；平面度

引 言

某大型遠(yuǎn)程測(cè)量雷達(dá)以鋼骨架結(jié)構(gòu)作為天線載體。該骨架由過(guò)渡骨架和陣面骨架組成，過(guò)渡骨架通過(guò)焊接在預(yù)埋鋼板上的調(diào)節(jié)螺栓支撐，預(yù)埋鋼板鑲嵌在固定建筑上；陣面骨架則通過(guò)螺栓安裝在過(guò)渡骨架上。電子設(shè)備裝入陣面骨架后，形成該雷達(dá)的天線陣面。

該雷達(dá)天線陣面面積大，精度要求高，安裝復(fù)雜。從該天線的結(jié)構(gòu)形式看，過(guò)渡骨架是整個(gè)天線組成的基礎(chǔ)，其安裝后所能達(dá)到的精度決定了陣面骨架的安裝精度，而陣面骨架的安裝精度則直接影響到整個(gè)天線的精度。因此，過(guò)渡骨架的安裝在整個(gè)安裝過(guò)程中至關(guān)重要。

本文通過(guò)工藝研究和現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)踐，摸索了該結(jié)構(gòu)類型天線的安裝方法，保證了天線的精度要求，為實(shí)現(xiàn)雷達(dá)電子性能提供了良好的載體，可供類似大型天線骨架的安裝參考。

1 天線骨架概況

天線骨架是雷達(dá)天線的主要承力構(gòu)件，也是天線電子設(shè)備的安裝載體[1]。該雷達(dá)的天線骨架(圖1)由合金鋼板在焊接成框架后加工、拼裝而成。組成整個(gè)天線陣面的骨架超過(guò)900 m2。該天線的陣面骨架由多種規(guī)格的共70多個(gè)高頻箱組成，過(guò)渡骨架由上下箱型梁、中間縱梁及斜梁分段拼裝而成。

該天線骨架尺寸大、數(shù)量多，為便于運(yùn)輸和安裝，組成過(guò)渡骨架的上箱型梁、下箱型梁、縱梁和斜梁采用先分段再拼裝成整體的結(jié)構(gòu)形式，其中，上箱型梁、下箱型梁和縱梁分別由3段長(zhǎng)度為10 m左右的骨架通過(guò)螺栓連接而成。

該天線對(duì)過(guò)渡骨架和陣面骨架的焊接、加工精度要求很高，陣面骨架安裝在過(guò)渡骨架上形成整個(gè)天線陣面后，需滿足整個(gè)陣面的平面度、角度、直線度要求。

圖1 天線骨架

該天線架設(shè)在有一定角度的斜面建筑上，建筑上預(yù)埋鋼板。在過(guò)渡骨架上設(shè)置多處螺桿安裝點(diǎn)，將長(zhǎng)螺桿一端通過(guò)雙螺母固定在過(guò)渡骨架上[2]，另一端焊接在預(yù)埋鋼板上。通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿的高度來(lái)調(diào)整過(guò)渡骨架的位置，以保證過(guò)渡骨架的精度。過(guò)渡骨架和陣面骨架的安裝要求見(jiàn)表1。

表1 過(guò)渡骨架和陣面骨架的安裝要求

本文針對(duì)該天線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和外場(chǎng)安裝要求(因天線架設(shè)在外場(chǎng))，以天線安裝工藝流程為研究重點(diǎn)，開(kāi)展了相關(guān)工藝研究。

2 骨架安裝技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

該雷達(dá)天線的單個(gè)骨架單元重約1 t，安裝時(shí)需通過(guò)大型吊機(jī)將骨架吊裝在固定位置，操作人員通過(guò)調(diào)整骨架位置來(lái)滿足骨架的精度要求。由于天線陣面尺寸大，且需安裝在大型建筑的斜面上，因而天線骨架安裝具有很大難度。

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

過(guò)渡骨架和陣面骨架都由單個(gè)骨架通過(guò)緊固件連接而成。雖然單個(gè)骨架通過(guò)機(jī)加工保證了尺寸精度，但當(dāng)單個(gè)骨架拼裝成整體骨架時(shí)，緊固件的安裝間隙影響了相鄰骨架之間的相對(duì)精度，進(jìn)而影響到骨架的整體精度。因此，骨架連接固定后需進(jìn)行位置調(diào)整，以滿足整個(gè)骨架陣面的精度要求。

2.2 工藝流程確定

根據(jù)天線結(jié)構(gòu)形式、精度要求和安裝條件，對(duì)天線骨架裝配流程進(jìn)行優(yōu)化，總流程按“預(yù)裝配→正式裝配”進(jìn)行。預(yù)裝配和正式裝配按先裝調(diào)過(guò)渡骨架，滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，再裝陣面骨架的順序進(jìn)行。

過(guò)渡骨架由上箱型梁、下箱型梁、中間縱梁、四角斜梁組成，是整個(gè)天線安裝的基礎(chǔ)。在整個(gè)天線骨架安裝中，過(guò)渡骨架的裝配調(diào)整和外場(chǎng)復(fù)位至關(guān)重要。合理安排過(guò)渡骨架的安裝順序，不但能縮短天線安裝時(shí)間，還能獲得較高的安裝精度，為后續(xù)陣面骨架的安裝提供良好的安裝基礎(chǔ)。根據(jù)天線骨架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合外場(chǎng)安裝現(xiàn)狀，過(guò)渡骨架按“下箱型梁→縱梁→上箱型梁→斜梁”流程進(jìn)行安裝，安裝順序如圖2所示。

3 骨架安裝采取的主要工藝措施

3.1 預(yù)裝配

該天線骨架安裝復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量大，為保證骨架的最終尺寸精度，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，需對(duì)骨架進(jìn)行預(yù)裝配。

3.1.1 骨架的預(yù)裝配

骨架的預(yù)裝配包括過(guò)渡骨架的預(yù)裝配和陣面骨架的預(yù)裝配。預(yù)裝配的工藝流程為：

1)根據(jù)過(guò)渡骨架外形設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易總裝工裝，保證過(guò)渡骨架中每個(gè)單元安裝穩(wěn)定；

2)將過(guò)渡骨架中各安裝單元水平吊裝到總裝工裝上，通過(guò)支撐點(diǎn)粗調(diào)平面度，并用圖3所示的定位工裝對(duì)縱梁上與陣面骨架連接的定位孔進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證后續(xù)陣面骨架的安裝，然后用螺栓連接過(guò)渡骨架相鄰的安裝單元；

圖3 工裝對(duì)相鄰的縱梁進(jìn)行定位

3)精調(diào)并測(cè)量過(guò)渡骨架的平面度和直線度，過(guò)渡骨架的精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后緊固螺栓，所有支撐點(diǎn)處墊實(shí)；

4)復(fù)測(cè)過(guò)渡骨架精度，滿足要求后配打銷孔并上銷定位；

5)將中間陣面骨架吊入過(guò)渡骨架，調(diào)整好位置并固定；

6)陣面骨架的安裝按照從中間向四周延展的順序進(jìn)行，測(cè)量、調(diào)整陣面骨架的平面度和直線度，滿足設(shè)計(jì)要求后配打銷孔并上銷定位。

3.1.2 骨架上銷孔位置的確定

按既要減少架設(shè)的工作量，又要便于運(yùn)輸?shù)脑瓌t，根據(jù)天線骨架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理拆分運(yùn)輸單元，對(duì)天線骨架安裝單元進(jìn)行編號(hào)，并在單元連接處適當(dāng)位置配打銷孔[3]。

3.2 正式裝配

天線骨架的正式裝配是對(duì)預(yù)裝配內(nèi)容進(jìn)行復(fù)位，其安裝順序?yàn)椋哼^(guò)渡骨架安裝→陣面骨架安裝。天線骨架的面積較大，雖然經(jīng)過(guò)了預(yù)裝配，滿足了精度要求，但要在具有一定角度的建筑斜面上對(duì)預(yù)裝配內(nèi)容進(jìn)行復(fù)位，仍存在安裝基準(zhǔn)差、吊裝工作量大、調(diào)整操作空間小等技術(shù)難點(diǎn)。

3.2.1 過(guò)渡骨架復(fù)位

過(guò)渡骨架的安裝是根據(jù)預(yù)裝配安裝順序進(jìn)行復(fù)位，由于過(guò)渡骨架安裝在有一定角度的斜面上，與預(yù)裝配中水平安裝的狀態(tài)不同，因而其復(fù)位有一定的難度。過(guò)渡骨架主要的安裝難點(diǎn)是下箱型梁的安裝，該裝配是整個(gè)過(guò)渡骨架的安裝基礎(chǔ)。箱型梁的復(fù)位按照先中間后兩邊的順序進(jìn)行，安裝時(shí)采取的主要工藝措施有：

1)測(cè)量斜面上箱型梁安裝處預(yù)埋鋼板的平面度和角度，作為調(diào)節(jié)螺桿預(yù)留高度的參考數(shù)據(jù)；

2)將調(diào)節(jié)螺桿按預(yù)留高度調(diào)整好，安裝在箱型梁底部，用雙螺母旋緊，如圖4所示；

圖4 箱型梁安裝示意圖

3)先安裝中間一個(gè)箱型梁，通過(guò)調(diào)節(jié)箱型梁和建筑上預(yù)留定位面間的墊片和調(diào)節(jié)螺桿，精確調(diào)整箱型梁的空間姿態(tài)并固定好(見(jiàn)圖5)，以保證角度和直線度要求，作為整個(gè)過(guò)渡骨架的安裝基準(zhǔn)[4]；

圖5 中間箱型梁截面示意圖

4)裝調(diào)左、右2個(gè)箱型梁，并按預(yù)裝要求復(fù)位；

5)調(diào)節(jié)所有螺桿位置，保證與預(yù)埋鋼板接觸良好；

6)測(cè)量箱型梁的平面度、直線度和角度，滿足安裝工藝要求；

7)對(duì)稱均勻地將調(diào)節(jié)螺桿點(diǎn)焊在預(yù)埋鋼板上。

3.2.2 中間縱梁的復(fù)位

過(guò)渡骨架中間部分共有7根縱梁，每根縱梁由3段工字梁拼裝而成。根據(jù)預(yù)裝順序?qū)v梁進(jìn)行復(fù)位，并對(duì)縱梁上的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行預(yù)裝和點(diǎn)焊(見(jiàn)圖6)。通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)螺栓，保證安裝面的角度。

圖6 中間縱梁安裝示意圖

3.2.3 上端箱型梁及斜梁的復(fù)位

過(guò)渡骨架上端的3個(gè)箱型梁根據(jù)預(yù)裝順序進(jìn)行復(fù)位，并對(duì)梁上的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行預(yù)裝和點(diǎn)焊。4根斜梁根據(jù)預(yù)裝進(jìn)行復(fù)位。

3.2.4 過(guò)渡骨架精度的測(cè)量

過(guò)渡骨架安裝完成后，測(cè)量骨架的精度，在滿足要求的前提下，將預(yù)埋螺栓對(duì)稱均勻地焊接在預(yù)埋鋼板上。焊接完成后，用雙經(jīng)緯儀對(duì)整個(gè)過(guò)渡骨架進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保陣面精度在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

3.2.5 陣面骨架的復(fù)位

陣面骨架通過(guò)螺栓固定在過(guò)渡骨架上，因前期已進(jìn)行過(guò)預(yù)裝，所以只需將陣面骨架復(fù)位即可。

3.3 測(cè)量方法和結(jié)果

陣面骨架固定在過(guò)渡骨架上形成天線后，對(duì)陣面骨架的精度進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量該類型的陣面精度常用的方法是雙經(jīng)緯儀法或數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法。這2種方法均需在骨架表面均勻地粘貼測(cè)量靶標(biāo)。采用這2種測(cè)量方法得到的測(cè)量結(jié)果非常接近，但數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法效率更高，適應(yīng)性更好，適合大型陣面的測(cè)量。測(cè)得的陣面骨架平面度、直線度、角度精度均滿足設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)表2。

表2 陣面骨架的測(cè)量結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)該雷達(dá)天線骨架大、精度要求高的特點(diǎn)，合理安排安裝順序，實(shí)現(xiàn)了天線骨架的最終精度，為雷達(dá)天線組件的安裝提供了良好的基礎(chǔ)。縱觀天線骨架整個(gè)安裝過(guò)程，需注意以下4點(diǎn)：

1)合理安排天線骨架的預(yù)裝配及裝配順序，將裝配中的風(fēng)險(xiǎn)提前釋放，為后續(xù)正式裝配積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)；

2)該天線骨架的預(yù)裝配和正式裝配就是“裝配→拆分→復(fù)位”的過(guò)程，預(yù)裝后在每個(gè)裝配件上做好標(biāo)記，以保證預(yù)裝配和正式裝配的一致性；

3)對(duì)有相互位置要求的零部件，可通過(guò)裝配銷釘實(shí)現(xiàn)后續(xù)裝配的復(fù)位；

4)在正式裝配中，過(guò)渡骨架下箱型梁的安裝是整個(gè)天線骨架的安裝基準(zhǔn)，下箱型梁的安裝精度直接影響后續(xù)骨架的裝配精度，因此，在裝配中應(yīng)予以重視。

[1] 張德明. 大型高精度平面天線骨架制造工藝研究[J]. 電子機(jī)械工程，2011(6)：40-42.

[2] 李維榮. 標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[3] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-液壓傳動(dòng)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[4] 周曄，王曉瀾. 鉗工使用手冊(cè)[M]. 南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

鄒 祥(1977-)，男，工程師，主要從事雷達(dá)產(chǎn)品工藝總體設(shè)計(jì)研究工作。

Assembly of a Large Antenna Framework

ZOU Xiang，CAI Zhi-qing

(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210039,China)

As the antenna carrier of some long-range instrumentation radar, the large antenna framework is characterized by large area, high accuracy and extreme difficulty to assembly. In this paper, according to the characteristics and accuracy requirement of the antenna framework, assembly difficulties and factors affecting assembly accuracy are analyzed. By optimizing the assembly process, a new assembly method is proposed. The reasonable assembly sequence is adopted, in which the antenna framework is pre-assembled before formal assembly. As a result, the final assembly accuracy of the antenna framework is ensured. This method can be applied to the assembly of this kind of antenna framework.

antenna framework; pre-assembly; location bolt; flatness

2014-04-08

TN82

A

1008-5300(2014)04-0047-04