Радиопрозрачное укрытие для антенн, способ его изготовления и крепления
Владельцы патента RU 2419927:
Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве радиопрозрачных укрытий и обтекателей для защиты антенн, в том числе станций спутниковой связи, от влияния механических и климатических факторов изобретения. Создание механически прочного влагостойкого радиопрозрачного укрытия для антенн сфероцилиндрической формы, имеющего по всему контуру одинаковую толщину стенки, с наружным и внутренним слоями (1) из композиционных материалов. промежуточным слоем из стеклосотовых панелей (2), заполненных синтактной пеной (3), поверх которых расположена стеклосетка (4), при упрощении технологии его изготовления и крепления является техническим результатом изобретения. Радиопрозрачное укрытие изготовлено послойно по внутреннему контуру на одной жесткой формообразующей оснастке. При этом радиопрозрачное укрытие выполнено без фланцев, имеет неразъемную конструкцию с металлическим переходником в виде шпангоута, соединенного с внутренней поверхностью многослойной стеклопластиковой оболочки винтами, «змеевидно», в сочетании с эпоксидным клеем, крепление шпангоута к несущей платформе осуществлено резьбовым соединением. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве радиопрозрачных укрытий (РПУ) и обтекателей для защиты антенн, в том числе станций спутниковой связи, от влияния механических и климатических факторов.
К таким радиопрозрачным укрытиям предъявляются жесткие требования по обеспечению:
- радиопрозрачности на уровне 85-95% в заданном диапазоне длин волн для реальных условий эксплуатации;
- достаточной прочности и влагостойкости при небольшой массе;
- технологичности изготовления.
Известны различные радиопрозрачные укрытия, например, в виде сфероцилиндров преимущественно с монолитными радиопрозрачными стенками. Однако они имеют большую массу. Наиболее часто в качестве облегченных заполнителей используют соты, стеклосетчатые заполнители, пенопласты и синтактные пены (И.Г.Гуртовник, В.И.Соколов и др. «Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков», М., «Мир», 2003 г., с.16-17, рис.1.4-2, 1.4-3, с.135, рис.5-1).
Известно многослойное радиопрозрачное укрытие (патент РФ №2314609, H01Q 1/42), содержащее N расположенных параллельно друг другу тонких слоев, между которыми помещены M=N-1 толстых слоев-наполнителей в виде ячеистой структуры с воздушными промежутками по типу пчелиных сот. Недостатком такого радиопрозрачного укрытия является проникновение со временем влаги в воздушные ячейки сот, что не обеспечивает длительную эксплуатацию в условиях повышенной влажности.
Известен обтекатель (патент РФ №2132586, H01Q 1/42), содержащий трехслойную оболочку с наружными и внутренними слоями из композиционных материалов, промежуточным слоем из полимерного материала и энергопоглощающий слой, выполненный в виде концентрических слоев из перекрещивающихся спиралей сухих арамидных нитей, размещенный между наружными слоями из композиционных материалов и промежуточным слоем из полимерного материала типа пенополиуретана. Недостатком обтекателей такого типа являются большие изменения диэлектрических характеристик материала при эксплуатации, вызванные неоднородностью материала в оболочке и неудовлетворительным воспроизводством от оболочки к оболочке.
Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты антенн, особенно от влияния климатических факторов (DE 10128984, H01Q 1/42). Данное устройство состоит из прочных внутренней и внешней обшивок, между которыми находится слой жесткого пенопласта с закрытыми ячейками. Внешняя поверхность стенки связана с тонким слоем прочной пластмассы. Устройство опирается на платформу. Нижняя часть устройства выполнена более массивной из твердой пластмассы и губчатой резины. Такая конструкция самого устройства и конструкция стенки устройства имеет высокую влагостойкость и механическую прочность. Однако данное устройство невозможно изготовить послойно по внутреннему контуру на одной жесткой формообразующей оснастке (пуансоне), а изготовление нескольких единиц формообразующей оснастки и многоступенчатость сборочных операций приводят к накоплению технологических дефектов и, как следствие, к разбросу диэлектрических характеристик.
По способу изготовления многослойных стеклопластиковых конструкций радиопрозрачных укрытий наиболее близким является способ наслаивания и вакуумного формования (патент RU 2186444, H01Q 1/42), включающий выкладку на жесткой форме, выполненной по внутреннему контуру радиопрозрачного укрытия, слоя внутренней обшивки и его вакуумное формование, последующее приклеивание стеклосотопластовых панелей, выкладку слоя наружной обшивки и его вакуумное формование. Однако недостатком изготовления изделий с большой кривизной поверхности является сложность формования и приклеивания стеклосотопластовых панелей, заключающаяся в необходимости их подогрева перед приклеиванием с последующим закреплением эластичным материалом. Кроме того, проникновение со временем влаги в воздушные ячейки сот не обеспечивает длительную эксплуатацию в условиях повышенной влажности.
Задачей изобретения является разработка и создание механически прочного влагостойкого радиопрозрачного укрытия для антенн наряду с упрощением технологии его изготовления.
Поставленная задача решена за счет изменения структуры стенки радиопрозрачного укрытия, а именно радиопрозрачное укрытие для антенн сфероцилиндрической формы, имеющее многослойную конструкцию и одинаковую толщину стенки оболочки, выполненное без фланцев, содержит прочные внутреннюю и наружную обшивки из стеклопластика, между которыми находится слой-наполнитель из стеклосотопласта, приклеенного к внутренней обшивке радиопрозрачным быстроотверждающимся компаундом и заполненного синтактной пеной. Наружная обшивка с внутренней стороны, прилегающей к слою-наполнителю, армирована упрочняющей стеклосеткой, при этом диэлектрическая проницаемость ε наружной и внутренней обшивок больше диэлектрической проницаемости слоя наполнителя. Данная структура стенки оболочки радиопрозрачного укрытия для антенн отличается высокой однородностью, прочностью, влагостойкостью и технологичностью ее изготовления.
В качестве способа изготовления конструкции данного радиопрозрачного укрытия выбран метод наслаивания и вакуумного формования, который включает: выполнение на жесткой форме, повторяющей внутренний контур радиопрозрачного укрытия, слоя внутренней обшивки склеиванием набора стеклотканей разной толщины и его вакуумное формование; приклеивание слоя стеклосотопласта к внутренней обшивке укрытия радиопрозрачным быстроотверждающимся компаундом и заполнение этого слоя синтактной пеной; выполнение наружной обшивки склеиванием набора стеклотканей разной толщины, армирование ее с внутренней стороны стеклосеткой и вакуумное формование.
На фиг.1 показан фрагмент сечения стенки радиопрозрачного укрытия, где трехслойная оболочка с наружным и внутренним слоями 1 из композиционных материалов и промежуточным слоем из стеклосотовых панелей 2, заполненных синтактной пеной 3, содержит стеклосетку 4.
При изготовлении радиопрозрачного укрытия толщины слоев выбраны так, чтобы минимизировать потери на отражение в определенном частотном диапазоне. При этом экспериментально установлено, что необходимую радиопрозрачность, достаточную прочность и влагостойкость при небольшой массе радиопрозрачного укрытия наряду с технологичностью его изготовления обеспечивают:
- выполнение наружной и внутренней обшивок склеиванием, например, эпоксидным связующим набора стеклотканей различной толщины, например ткань ТК-3 ТУ6-19-062-100 толщиной 0,12 мм и ткань ТС 8/3-К-ТО ТУ 6-48-112-94 толщиной 0,29 мм;
- приклеивание стеклосотовых панелей к внутренней обшивке укрытия радиопрозрачным, быстроотверждающимся компаундом, который имеет диэлектрическую проницаемость (ε), например, не более 3,1 и скорость отверждения, например, не более 10 сек;
- заполнение стеклосотовых панелей синтактной пеной, представляющей собой композицию из стеклянных микросфер, равномерно распределенных в полимерной матрице и имеющей диэлектрическую проницаемость (ε), например, 1,7-2 и высокую влагостойкость;
- армирование наружной обшивки упрочняющей стеклосеткой толщиной, например, 0,5-1 мм и размером ячейки 1,9-2,4 мм с внутренней стороны, прилегающей к слою-наполнителю из стеклосотопласта, который заполнен синтактной пеной.
Изготовленное таким способом радиопрозрачное укрытие для антенн прошло испытание в реальных условиях эксплуатации. Таким образом, достигнут технический результат, выраженный в упрощении технологии изготовления механически прочного влагостойкого радиопрозрачного укрытия в виде сфероцилиндра, имеющего по всему контуру одинаковую толщину стенки, необходимый коэффициент прохождения электромагнитных волн и изготовленного послойно по внутреннему контуру на одной жесткой формообразующей оснастке. Совокупность конструкторско-технологических признаков данного технического решения позволяет на ее основе изготавливать радиопрозрачные укрытия для антенн и обтекателей применительно к различным условиям эксплуатации.
1. Радиопрозрачное укрытие для антенн сфероцилиндрической формы, содержащее трехслойную оболочку с внутренней и внешней обшивками из стеклопластика и промежуточным слоем из стеклосотопласта, заполненного синтактной пеной, выполненное без фланцев с одинаковой толщиной стенки оболочки, отличающееся тем, что внутренняя и внешняя обшивки выполнены из склеенного набора стеклотканей разной толщины, промежуточный слой из стеклосотопласта приклеен к внутренней обшивке радиопрозрачным быстроотверждающимся компаундом, а внешняя обшивка с внутренней стороны, прилегающей к промежуточному слою стеклосотопласта, армирована стеклосеткой, при этом диэлектрическая проницаемость внутренней и внешней обшивок больше диэлектрической проницаемости слоя наполнителя.
2. Способ изготовления радиопрозрачного укрытия для антенн, включающий выкладку на жесткой форме, выполненной по внутреннему контуру радиопрозрачного укрытия, слоя внутренней обшивки и его вакуумное формование, последующее приклеивание слоя стеклосотопласта, заполнение его синтактной пеной, выкладку внешней обшивки и вакуумное формование, отличающийся тем, что слои внутренней и внешней обшивок выполняют склеиванием набора стеклотканей различной толщины, приклеивание промежуточного слоя стеклосотопласта производят радиопрозрачным быстроотверждающимся компаундом, а наружная обшивка с внутренней стороны армируется стеклосеткой.
