АНТЕННЫЙ РЕФЛЕКТОР ИЗ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к области авиационно-космической техники, в частности к устройствам, искривленным в двух измерениях для отражения, рефракции и дифракции или поляризации излучаемых антенной волн и может быть использовано при изготовлении прецизионных размеростабильных изделий сложной геометрической формы, например параболических антенных рефлекторов миллиметрового диапазона.
Известна конструкция многослойного антенного рефлектора из полимерных композиционных материалов (патент РФ 2168820 H01Q 15/16, 2001), в которой антенный рефлектор состоит из тыльной и отражающей обшивок, выполненных из полимерного композиционного материала, соединенных между собой через сотозаполнитель.
Недостатком данного технического решения является недостаточный уровень размеростабильности, вызванный различием используемых материалов.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является конструкция рефлектора из полимерного композиционного материала (патент РФ 2556424 H01Q 15/16, 2013). Каркас конструкции антенного рефлектора из полимерного композиционного материала состоит из тонкой оболочки и приклеенных с помощью клея на ее тыльную оболочку ребер жесткости, имеющих сетчатую структуру. Ребра жесткости склеиваются из трех комплектов параллельных ребер, расположенных относительно друг друга под углами примерно 60°, образуя, таким образом, треугольные и шестиугольные ячейки. Треугольные ячейки заливаются клеевым компаундом с последующим отверждением.
Недостатком вышеописанного технического решения является относительная сложность конструкции и большой удельный вес, за счет наличия ребер по всей поверхности тонкой оболочки, наличия клеевого состава между ребрами жесткости и тонкой оболочкой, в треугольных ячейках, ухудшающего размеростабильность через увеличение различий в теплопроводности конструкции.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является создание монолитной конструкции прецизионного антенного рефлектора из полимерного композиционного материала, состоящего из тонкой оболочки и ребер жесткости, обеспечивающей низкий удельный вес, высокую жесткость и размеростабильность.
Данная задача решается за счет того, что антенный рефлектор из полимерного композиционного материала содержит тонкую оболочку сложной геометрической формы, выполненную из углепластика. Тонкая оболочка с тыльной стороны подкреплена тонкостенными ребрами жесткости, выполненными так же из углепластика. Тонкая оболочка содержит окаймляющий кант, а ребра жесткости состоят из шестигранного элемента V-образного сечения и радиальных ребер V-образного сечения. Радиальные ребра соединяют вершины шестигранного элемента и окаймляющий кант, а верхняя кромка тонкостенного шестигранного элемента находится на одном уровне с вершиной параболоида. Соединение тонкой оболочки и ребер жесткости, происходит через зоны частичного отверждения связующего.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение удельного веса изделия при увеличении жесткости, снижение различий в теплопроводности конструкции.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг. 1 Общий вид конструкции прецизионного антенного рефлектора из полимерного композиционного материала
Фиг 2. Вид сбоку конструкции прецизионного антенного рефлектора из полимерного композиционного материала
Антенный рефлектор из полимерного композиционного материала содержит (фиг. 1) тонкую оболочку сложной геометрической формы 1, выполненную из углепластика. С тыльной стороны тонкая оболочка 1 подкреплена тонкостенными ребрами жесткости 2, выполненными из того же материала, что и тонкая оболочка 1. Тонкая оболочка 1 содержит окаймляющий кант 3. Тонкостенные ребра жесткости 2 имеют V-образное сечение и состоят (фиг. 2) из шестигранного элемента 4 и радиальных ребер 5. Верхняя кромка 6 тонкостенного шестигранного элемента 4 находится на одном уровне с вершиной параболоида. Радиальные ребра 5 соединяют шестигранный элемент 4 и окаймляющий кант 3. Соединение тонкой оболочки 1 с ребрами жесткости 2 происходит через зоны частичного отверждения связующего (на фиг. не показано).
Антенный рефлектор из полимерного композиционного материала в космическом аппарате соединяется со штангой, с помощью которой он приводится в рабочее положение после выведения космического аппарата на орбиту. В качестве соединяющего элемента выступает тонкостенный шестигранный элемент 4V-образного сечения, выполненный из того же материала, что и тонкая оболочка 1. Шестигранный элемент 4 нижней гранью жестко крепится к рефлектору по средствам зон частичного отверждения связующего. Крепление к штанге осуществляется с помощью трех пластин, расположенных на гранях шестигранного элемента 4. Верхние края пластин закреплены таким образом, что на них отсутствуют все перемещения. При действии объемных сил, действующих одновременно вдоль и поперек оси рефлектора, при действии массовых сил, действующих вдоль двух осей рефлектора, развитие перемещений и напряжения в точках крепления снижаются в результате использования шестигранного элемента 4 с верхней кромкой 6, находящейся на одном уровне с вершиной параболы. Наличие радиальных ребер 5, соединяющих шестигранный элемент 4 с окаймляющим кантом 3, при действии массовых сил увеличивает собственную частоту колебаний и снижает уровень напряжений в окрестностях точек закрепления. При воздействии на рефлектор градиента температур, ввиду однородности материала, происходит минимизации перемещений в изделии.
Предложенное техническое решение, благодаря монолитности конструкции, наличию окаймляющего канта и тонкостенных ребер жесткости V-образного сечения, соединения тонкой оболочки позволяет увеличить жесткость антенного рефлектора, уменьшить его удельный вес, увеличить размеростабильность.