Зонтичная антенна космического аппарата



Зонтичная антенна космического аппарата
Зонтичная антенна космического аппарата

 


Владельцы патента RU 2447550:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к космической технике, в частности, к зеркальным антеннам со складным рефлектором зонтичного типа. Зонтичная антенна космического аппарата включает в себя ребра с параболическим профилем, расположенные радиально относительно центральной ступицы и шарнирно соединенные с ней, радиоотражающую поверхность зеркала, образованную с применением рабочей сетки из металлического материала, сформированной в виде клиньев, упруго натянутых по их радиальным границам между ребрами; контурные шнуры, соединенные с клиньями и натянутые между концами ребер. Предварительно до сборки антенны к периферийной зоне каждого клина рабочей радиоотражающей сетки прикреплена дополнительная радиопрозрачная сетка с прикрепленным к ее свободному краю контурным шнуром. Техническим результатом является увеличение коэффициента использования поверхности раскрыва рефлектора и снижение потери усиления антенны, уменьшение уровня боковых лепестков диаграммы направленности антенны. 1 ил.

 

Изобретение относится к космической технике, в частности, к зеркальным антеннам со складным рефлектором зонтичного типа.

В настоящее время на телекоммуникационных спутниках широко используются зеркальные антенны со складным рефлектором зонтичного типа - см. конструкции таких антенн: первый и второй абзацы на стр.7, второй абзац сверху на стр.9 и рис.1.6а) на стр.8 в монографии «Гряник М.В., Ломан В.И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М.: «Радио и связь», 1987» [1]; и фиг.3 в материалах «AIAA 93-1460. Design and Development of a Deployable Mesh Antenna for MUSES-B Spacecraft. M.C.Natori, Tadashi Takano, Toshio Inoue and Takahiko Noda» [2], которые в общем виде конструктивно представляют из себя ребра, шарнирно присоединенные к центральному узлу, вдоль которых прикреплена сетка радиоотражающей поверхности параболической формы с обеспечением натяжения сетки по контуру между ребрами контурными шнурами.

Из данных стр.19 (последний абзац снизу), 20 (первый абзац сверху), 21 (первый абзац сверху) источника [1] и фиг.3 и фиг.8 источника [2], а также из опыта изготовления подобных антенн следует, что: во-первых, отклонение формы зеркала максимально в зоне на его краю (в т.ч. с образованием складок из-за существенно отличающихся в зоне окраины зеркала усилий натяжения нитей сетки контурным шнуром, расположенным на окраине сетки между ребрами: только часть нитей сетки прикреплена к шнуру и находится под воздействием усилия натяжения контурного шнура); во-вторых, площадь радиоотражающей поверхности зеркала в зоне окраины между ребрами существенно уменьшена также из-за неравномерного натяжения нитей его сетки в зоне окраины зеркала (т.к. в известных антеннах конструктивно практически невозможно конец каждой нити сетки прикрепить к контурному шнуру). Все вышеуказанное (отрицательный краевой эффект) приводит к повышенным потерям усиления антенны, недопустимому росту уровня боковых лепестков диаграммы направленности, к снижению коэффициента использования поверхности раскрыва рефлектора.

Анализ источников информации показал, что наиболее близким по технической сути прототипом предложенной зонтичной антенны космического аппарата является техническое решение согласно рис.1.6а), второй абзац сверху на стр.9 [1].

Вышеуказанная известная антенна [1] содержит следующие основные элементы (см. фиг.1): 1 - ребра с параболическим профилем, расположенные радиально относительно центральной ступицы 2 и шарнирно соединенные с ней. Эти ребра 1 образуют каркас, поддерживающий радиоотражающую поверхность главного зеркала, выполненную из металлической сетки 3, сформированной в виде клиньев 3.1. Окраины клиньев 3.1 сетки 3 между ребрами 1 соединены с контурными шнурами 4, натянутыми между ребрами 1. При свертывании ребра 1 складываются к оси симметрии зеркала (например, механизм развертывания - пружинный).

Как было показано выше, указанное известное техническое решение обладает существенным недостатком: из-за влияния отрицательного краевого эффекта рефлектора при эксплуатации антенны реализуются повышенные потери усиления антенны, недопустимый рост уровня боковых лепестков диаграммы направленности антенны и ухудшение значения коэффициента использования поверхности раскрыва рефлектора.

На основе опыта изготовления следует отметить, что усилие натяжения шнуров в известной конструкции существенно ограничено, т.к. только малая часть нитей в районе окраины (в периферийной зоне) натягивается и нити в указанной зоне находятся под воздействием напряжений различной величины - из-за этого на окраине рефлектора образуется вогнутый контур со складками (с волнообразной поверхностью).

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеперечисленных существенных недостатков.

Поставленная цель достигается выполнением конструкции зонтичной антенны космического аппарата, включающей в себя ребра с параболическим профилем, расположенные радиально относительно центральной ступицы и шарнирно соединенные с ней, радиоотражающую поверхность зеркала, образованную с применением рабочей сетки из металлического материала, сформированной в виде клиньев, упруго натянутых по их радиальным границам между ребрами, контурные шнуры, соединенные с клиньями и натянутые между концами ребер, таким образом, что предварительно до сборки антенны к периферийной зоне каждого клина рабочей радиоотражающей сетки прикреплена, например, пришита тангенциальными и перекрестными между ними швами, дополнительная радиопрозрачная сетка с заранее определенными размерами с прикрепленным к ней контурным шнуром, расположенным при этом на заранее определенном расстоянии от исходного свободного края клина рабочей радиоотражающей сетки, что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемой зонтичной антенне космического аппарата.

Сущность изобретения поясняется фиг.2, где изображен общий вид предложенной авторами зонтичной антенны космического аппарата, которая содержит следующие основные элементы: 1 - ребра с параболическим профилем, расположенные радиально относительно центральной ступицы 2 и шарнирно соединенные с ней; радиоотражающую поверхность зеркала, образованную с применением рабочей сетки 3 из металлического материала, сформированной в виде клиньев 3.1, упруго натянутых по их радиальным границам между ребрами 1, а по периферии - дополнительной радиопрозрачной сеткой 5; 4 - контурные шнуры, соединенные с дополнительными сетками 5 по их свободным краям и расположенные на заранее определенном (например, опытно) расстоянии от исходного свободного края клина 3.1 рабочей радиоотражающей сетки 3 и натянутые между концами ребер 1; дополнительные радиопрозрачные сетки 5 (на фиг.2 условно показана только одна дополнительная сетка в одном секторе зеркала антенны): имеют заранее (например, опытно) определенные размеры и предварительно до сборки антенны, например, пришиты тангенциальными и перекрестными между ними швами 5.1 к периферийной зоне каждого клина 3.1.

Предложенный рефлектор изготавливается следующим образом.

Изготавливают из требуемого количества клиньев 3.1 (равного количеству ребер 1) рабочую сетку 3 (из металлического материала) требуемой формы. К периферийной зоне каждого клина 3.1, например, с обратной от радиоотражающей стороны рабочей сетки 3, пришивают тангенциальными и перекрестными между ними швами 5.1 дополнительную радиопрозрачную сетку 5, например, из полимерного материала, с опытно (например) определенными размерами. Затем вблизи границы окраины клина 3.1 радиоотражающей рабочей сетки на заранее (например, опытно) определенном расстоянии от нее на дополнительной сетке 5 размещают контурный шнур 4, подгибают край дополнительной сетки 5 в сторону контурного шнура 4 и выполняют по дополнительной сетке 5, например, подрубочный шов. После этого такую конструкцию сетки (радиоотражающая из металлического материала рабочая сетка 3 плюс прикрепленная к ней дополнительная радиопрозрачная сетка 5, например, из полимерного материала) размещают на шаблоне и осуществляют предварительно настройку радиоотражающей поверхности до требуемой без натяжения контурных шнуров 4. Затем конструкцию сетки размещают на штатно раскрытых (и зафиксированных) ребрах 1 рефлектора, натягивают клинья 3.1 требуемым допустимым усилием между ребрами 1 и прикрепляют их по границе клиньев к ребрам 1. После этого натягивают контурные шнуры 4 между концами ребер 1 до образования формы шнуров 4, близкой к прямой линии (при этом, при необходимости, подкорректируют натяжение рабочей сетки 3 между ребрами 1 в зоне их конструкции) - в результате такого натяжения, как показали опытные изготовления, в окраинной (периферийной) зоне радиоотражающей поверхности исчезают складки, поверхность ее будет близкой к заданной форме из-за более равномерного натяжения большинства нитей радиоотражающей рабочей сетки 3 - это обусловлено тем, что усилие натяжения контурных шнуров 4 в результате наличия дополнительной сетки 5 в периферийной зоне рабочей сетки 3 формирует более равномерное распределение усилий в большинстве нитей радиоотражающей сетки 3.

Данные испытаний антенны с опытно изготовленными рефлекторами, выполненными согласно предложенному техническому решению, показывают, что в результате такой конструкции рефлектора увеличивается коэффициент использования поверхности раскрыва рефлектора и снижаются потери усиления антенны, уменьшаются уровни боковых лепестков диаграммы направленности антенны по сравнению с известной конструкцией рефлектора, т.е. достигаются цели изобретения.

Зонтичная антенна космического аппарата, включающая в себя ребра с параболическим профилем, расположенные радиально относительно центральной ступицы и шарнирно соединенные с ней, радиоотражающую поверхность зеркала, образованную с применением рабочей сетки из металлического материала, сформированной в виде клиньев, упруго натянутых по их радиальным границам между ребрами, контурные шнуры, соединенные с клиньями и натянутые между концами ребер, отличающаяся тем, что предварительно до сборки антенны к периферийной зоне каждого клина рабочей радиоотражающей сетки прикреплена дополнительная радиопрозрачная сетка с прикрепленным к ее свободному краю контурным шнуром.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к развертываемым крупногабаритным рефлекторам космических антенн и способу отработки его раскрытия и складывания при наземных испытаниях. .

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым рефлекторам космических антенн, выполненных на основе крупногабаритных стержневых конструкций.

Изобретение относится к космической технике. .

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым (раскрываемым) крупногабаритным рефлекторам, зеркальный отражатель (параболоид вращения) которых, например, имеет диаметр 12 м.

Изобретение относится к космической технике, в частности к зеркальным антеннам с развертываемым крупногабаритным рефлектором зонтичного типа. .

Изобретение относится к технологии изготовления рефлекторов, в частности к изготовлению криволинейных отражающих поверхностей крупногабаритных развертываемых рефлекторов и антенн.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно для многорежимных космических поляриметрических радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны, и может быть использовано в многорежимных космических поляриметрических радиолокаторах с синтезированной апертурой антенны (РСА).

Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым крупногабаритным рефлекторам зонтичного типа, например, диаметром 25-50 м. .

Изобретение относится к космической технике, в частности к зеркальным антеннам с развертываемым (раскрываемым) крупногабаритным рефлектором зонтичного типа, имеющим диаметр раскрыва порядка 12 м и более, и к способам их изготовления

Изобретение может быть использовано в концентраторах солнечного излучения и радиоволн, устройствах по изменению светового потока. Зеркало содержит гибкое зеркальное полотно, размещенное на пневмосистеме, состоящей из газонаполняемых пневмокамер, пневматически связанных между собой. Пневмокамеры имеют форму, близкую к сферической, все пневмокамеры уложены во внешнюю газонаполняемую оболочку, пневмокамеры пневматически связаны между собой через клапаны, обеспечивающие доступ газа от источника газа во внутренние полости пневмокамер и препятствующие выходу газа из внутренней полости пневмокамер. Технический результат - упрощение конструкции зеркала с заданной кривизной, упрощение регулировки кривизны зеркала, повышение надежности работы, увеличение площади зеркала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к космической технике, в частности к зеркальным антеннам зонтичного типа. Антенна содержит облучающую систему и рефлектор, который включает: жесткие несущие ребра, расположенные радиально относительно центральной ступицы и шарнирно соединенные с ней; радиоотражающую поверхность, сформированную в виде клиньев, контурные шнуры, соединенные с клиньями, вспомогательные ребра, расположенные в каждом секторе между соседними несущими ребрами; механизм раскрытия рефлектора из транспортировочного положения в рабочее положение. Вспомогательные ребра соединены с тыльной стороной радиоотражающего сетеполотна, расположены в каждом секторе между соседними несущими ребрами равномерно, центральные вспомогательные ребра с одного конца шарнирно соединены со ступицей, а остальные вспомогательные ребра со стороны вершины рефлектора шарнирно присоединены к соответствующим соседним несущим ребрам на различных уровнях, а в периферийной зоне каждое вспомогательное ребро одинаково соединено с контурным шнуром между соседними несущими ребрами и с вблизи расположенной с контурным шнуром натяжной нитью. Техническим результатом является упрощение высокоточной регулировки при изготовлении и повышение надежности обеспечения стабильности рабочей формы радиоотражающей поверхности в условиях эксплуатации антенны на орбите. 9 ил.

Изобретение относится к космической технике, в частности к созданию прецизионных антенных рефлекторов с высокоточными отражающими поверхностями сложной геометрии, искривленными в двух измерениях, для эксплуатации в условиях космического орбитального полета. Технический результат - повышение жесткости и температурной размеростабильности, минимизация массы каркаса конструкции космического антенного рефлектора. Для этого каркас конструкции антенного рефлектора включает тонкую оболочку сложной геометрической формы, подкрепленную со своей тыльной стороны ребрами жесткости в виде сетчатой структуры, которая собрана из трех комплектов параллельных ребер жесткости, расположенных относительно друг друга под углами 60 градусов и приклеенных к тыльной стороне оболочки рефлектора. Каждое из ребер имеет пазы, обеспечивающие сборку ребер в единую сетку для последующего склеивания друг с другом и совместно с оболочкой в единое целое, причем продольные плоскости всех ребер ориентированы параллельно фокусной оси рефлектора. При этом сетка выполнена в виде гибридной треугольно-гексагональной структуры, состоящей из трехгранных и шестигранных ячеек, и образована из изогридной треугольной структуры при эквидистантном смещении одного из трех комплектов параллельных ребер, при этом для увеличения узловой жесткости в местах стыка ребер друг с другом полости образованных трехгранных ячеек заливают клеевым компаундом с последующим отверждением. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, в частности к производству сложных изделий из композиционных материалов, и может быть использовано при изготовлении прецизионных размеростабильных изделий сложных геометрических форм, например антенных рефлекторов миллиметрового диапазона волн. Технический результат - повышение прецизионности и размеростабильности. Для этого способ изготовления антенного рефлектора включает сборку из слоев высокомодульного волокна, пропитанного термореактивным связующим, тонкую оболочку, подкрепленную с тыльной стороны ребрами жесткости, и их последующее формование, при этом формование проводят отдельно для оболочки и ребер жесткости с частичной полимеризацией зон подкрепления ребер. Затем их соединяют и нагревают до полного отверждения связующего. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для изготовления прецизионных рефлекторов из полимерных композиционных материалов для антенн космических аппаратов. Технический результат - повышение радиотехнических свойств и точности рабочей поверхности рефлектора. Для этого рефлектор конструктивно выполнен в виде сборочной единицы, состоящей из отражающей зеркальной обшивки, тыльной обшивки, сотового заполнителя, установленного между зеркальной и тыльной обшивок через клеевой слой, на поверхности оправки, при этом подготавливают поверхности оправки, выполняют раскрой заготовок волокнистого наполнителя для выкладки обшивок вдоль основы материала, проводят подогрев и термостабилизацию поверхности оправки, производят послойную выкладку зеркальной обшивки на поверхность подогретой оправки по заданным углам ориентации, строго определенным образом, чередуя слои относительно друг друга, выкладывают клеевой слой, устанавливают сотовый заполнитель по заданной схеме, выкладывают клеевой слой на поверхность сотового заполнителя, производят послойную выкладку тыльной обшивки на поверхность клеевого слоя по заданным углам ориентации, строго определенным образом, чередуя слои относительно друг друга, зеркально, относительно зеркальной обшивки, выполняют установку вакуумного мешка, проводят оправки с выложенным рефлектором, охлаждают рефлектор с оправкой, производят демонтаж вакуумного чехла и съем рефлектора с оправки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к изготовлению прецизионных рефлекторов из волокнистых композиционных материалов для антенн космических аппаратов. Технический результат - повышение точности изготовления рабочей поверхности рефлекторов, снижение массы рефлектора и сокращение цикла изготовления. Для этого прецизионный рефлектор состоит из рабочей обшивки, выполненной из полимерного композиционного материала, причем рабочая обшивка выложена однонаправленными лентами встык и снабжена многогранным элементом жесткости, который установлен на тыльную поверхность рабочей обшивки на клей и уголки. А способ изготовления прецизионного рефлектора включает изготовление рабочей обшивки на оправках, причем используют одну прецизионную оправку со значением коэффициента линейного термического расширения, близким к значению материала наполнителя рабочей обшивки, а рабочую обшивку выкладывают однонаправленными лентами встык и производят формование лицевой обшивки, затем устанавливают многогранный элемент жесткости на тыльную поверхность рабочей обшивки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенному устройству однолучевой схемы. Технический результат - небольшая мощность облучателя, не перехватываемая зеркалом, вследствие эффективности облучения отражателя и низкой характеристики боковых лепестков. Для этого антенное устройство включает в себя отражатель, который формирует офсетную антенну с вырезанным сегментом параболоида вращения, и первичный излучатель, который испускает луч, имеющий форму эллиптического конуса, на плоскость раскрыва отражателя. Контур отражателя плоскости раскрыва отражателя формируется в эллиптической форме вдоль изолюксы эллиптического луча, испускаемого от первичного излучателя. Соответственно, потери вследствие не перехватываемой зеркалом мощности облучателя отражателя компенсируются в пространстве, в котором контур отражателя настоящего варианта осуществления выступает из контура обычного отражателя, имеющего вертикальную эллиптическую форму, сформированную перпендикулярно оси луча, падающего на плоскость раскрыва отражателя. В пространстве, в котором контур обычного отражателя выступает из контура отражателя настоящего варианта осуществления, компенсируется ухудшение эффективности облучения отражателя. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх