РАДИОПРОЗРАЧНОЕ УКРЫТИЕ ДЛЯ АНТЕННЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к радиотехнике, в частности к радиопрозрачным укрытиям (РПУ) для защиты антенн и антенных систем, радиолокационного, навигационного оборудования и оборудования радиосвязи от неблагоприятного воздействия на них атмосферных и климатических явлений, таких как обледенение, интенсивные осадки, град, солевой туман повышенные ветровые нагрузки, пыль и другие неблагоприятные метеовоздействия, влияющие на бесперебойную работу антенн и оборудования в целом.
Из уровня техники известны различные РПУ в виде усеченных сфер и цилиндров со сферической частью со сборными или монолитными радиопрозрачными стенками-панелями (см. Гуртовник И.Г. и др. «Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков», М., «Мир», 2003 - с. 368; патенты RU2358362; RU164302; FR2431200).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является радиопрозрачное укрытие для антенных систем, выполненное в форме осесимметричной незамкнутой сферы, опирающейся на опорное металлическое кольцо (см. патент RU181718, кл. H01Q 1/42, опубл. 26.07.2018). Известные РПУ выполняют диаметром 5, 6.5, 11.5 и 18 метров из составных радиопрозрачных вогнутых панелей четырехугольной формы, повторяющих по изгибу форму соответствующих сегментов сферы и соединенных между собой и с опорным кольцом болтовым крепежом. Корпус РПУ разделен на неразборную купольную часть, а также на сборно-разборные секции. Секции изготовлены одинаковыми по размеру в форме четырехугольников для каждой секции в отдельности методом вакуумного формования. Болтовой крепеж радиопрозрачных панелей включает металлические болты и болты из радиопрозрачного прессматериала АГ-4В в соотношении 1:5, равномерно распределенные по местам соединений собранного укрытия.
Основными недостатками известного укрытия являются:
- отсутствие универсальности (для каждой сборно-разборной секции сегмент имеет свой размер, что при увеличении количества сборно-разборных секций приводит к увеличению типоразмеров сегментов, при этом неразборная купольная часть требует изготовления отдельной оснастки, что в значительной степени влияет на увеличение конечной стоимости РПУ);
- невозможность изменять усечение корпуса РПУ без перерасчета конструктивной прочности и разработки заново конструкторской документации (так как корпус РПУ строится по жесткой топологической схеме из четырехгранников, то любое изменение высоты корпуса РПУ, т.е. его усечения при сохранении диаметра приведет к полному перерасчету конструктивной прочности и полной корректировке конструкторской документации, что сопоставимо по временным и финансовым затратам с разработкой нового типа корпуса РПУ);
- невозможность использования данного типа РПУ для всенаправленных антенных систем (ввиду особенностей топологического построения, указанного РПУ из 4-хгранников, в верхней части РПУ происходит увеличение количества соединений сегментов, что приводит к сосредоточению большого количества крепежных элементов (металлических болтов), что негативно сказывается на формировании диаграммы направленности антенных систем в верхней и нижней полусфере РПУ, попытка снизить данное влияние путем использования болтов с низкой конструктивной прочностью из прессматериала АГ-4В в соотношении 1:5 в значительной степени снижает конструктивную прочность корпуса РПУ в целом, так что практическое использование известной топологии РПУ для антенн, направленных по углу места от 5 до 90 градусов и от 0 до -30 градусов, является невозможным).
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и создание универсального и экономичного РПУ, которое может быть использовано совместно с всенаправленными антеннами. Технический результат заключается в упрощении сборки укрытия необходимого диаметра. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в радиопрозрачном укрытии для антенных систем, выполненном в форме осесимметричной незамкнутой сферы, опирающейся на опорное металлическое кольцо, радиопрозрачный корпус укрытия состоит из чередующихся  изогнутых в двух направлениях  пяти- и шестигранных сегментов, которые содержат монолитные стеклопластиковые фланцы толщиной от 1 до 50 мм, при этом фланцы установлены под углом от 45 до 90 град. относительно внутренней поверхности сегмента и направлены вовнутрь корпуса  радиопрозрачного укрытия, а осесимметричная незамкнутая сфера выполнена с усечением от 15% до 85% и диаметром не более 36 м. Фланцы предпочтительно скреплены посредством болтов, выполненных из стали, сплавов или стеклопластика.
На фиг. 1 представлено предлагаемое укрытие в сборе;
на фиг. 2 –соединение сегментов корпуса РПУ друг с другом;
на фиг. 3 – пятигранный сегмент РПУ;
на фиг. 4 – шестигранный сегмент РПУ;
на фиг. 5 – крепление сегментов РПУ к опорному кольцу.
Предлагаемое укрытие для антенных систем представляет собой радиопрозрачный корпус 1 в форме осесимметричной незамкнутой сферы, опирающийся на опорное металлическое кольцо 2.
Корпус 1 выполнен из изогнутых в двух направлениях сегментов, которые в местах соединения 3 снабжены монолитными стеклопластиковыми фланцами 4 толщиной от 1 до 50 мм с отверстиями для болтового соединения. Фланцы 4 установлены под углом от 45 до 90 град. относительно внутренней поверхности сегмента и направлены вовнутрь корпуса 1, что позволяет сформировать надежную хорошо стыкуемую конструкцию РПУ любого размера. Фланцы скреплены посредством болтов из стали, сплавов или стеклопластика.
Сегменты могут выполняться одно-, трех-, пяти- и семислойными в зависимости от частотного диапазона, в котором работает укрытие и содержат внутреннюю и наружную стеклопластиковую обшивку, заполнитель из сотопласта или синтаксной пены или поливинилхлорида или замкнутых стеклянных микросфер или нетканных объемных материалов, а также дополнительные слои стеклопластика между слоями заполнителя. Сегменты изготавливают с размерами в плане не более 2,5 метров, что позволяет складировать, перевозить и хранить РПУ в стандартных транспортных морских контейнерах 10,20 и 40 футов в зависимости от диаметра укрытия. Это позволяет в значительной степени уменьшить затраты на изготовление тары, а также транспортировать радиопрозрачное укрытие любым видом автомобильного, морского, речного и железнодорожного транспорта.
Для сохранения радиопрозрачности корпуса 1 и формирования прочного осесимметричного незамкнутого сферического укрытия в требуемом порядке чередуют пятигранные 5 и шестигранные 6 сегменты (что исключает возникновение скученности и повышение количества на единицу площади крепежных элементов к вершине РПУ), образуя сферу с усечением от 15% до 85% и диаметром от 2-х до 36 м. Сегменты 5 и 6 выполняются типовыми и повторяющимися, а их количество изменяется в соответствии с диаметром производимого укрытия. Такая конструкция позволяет снизить площадь затенения и улучшает характеристики радиопрозрачности корпуса 1 и обеспечивает возможность применения РПУ для полноповоротных антенных систем. Кроме того, конструкция из пяти- и шестигранных сегментов универсальна и позволяет изменять диаметр укрытия и степень его усечения за счет увеличения или уменьшения количества типовых, повторяющихся сегментов и радиуса кривизны наружной поверхности.
Основание РПУ в виде опорного кольца 2 может выполняться, как из сварного опорного П-образного кольца, составляемого из равных частей различной длины, так и сварного L-образного профиля, усиленного косынками, составляемого из равных частей различной длины, в зависимости от диаметра кольца 2. Оба варианта профиля содержат отверстия для болтового крепления усиленного опорного фланца 7 сегментов 5 и 6 РПУ.
Предлагаемое радиопрозрачное укрытие собирают следующим образом.
Сегменты 5 и 6 РПУ, изготовленные на заводе-изготовителе, доставляют к месту сборки в стандартном морском 20-ти или 40-футовом контейнере. С них удаляют заводскую упаковочную пленку, распорные ремни и виброгасящий противоударный материал.  Далее сборку РПУ выполняют в следующем порядке: сборка и центровка опорного кольца 2 в соответствии со схемой сборки и ориентацией антенной системы; крепление опорного кольца 2 на основание сваркой и/или высокопрочными болтами или анкерами; приклейка герметизирующей ленты на опорное кольцо 2 одной стороной; монтаж сегментов 5-6 сферы РПУ на опорном кольце 2 при помощи строительных лесов и подъемного крана. Крепление сегментов 5-6 первого пояса к опорному кольцу 2 выполняют высокопрочными болтами без затяжки через герметизирующую ленту. Крепление сегментов 5-6 второго и последующего поясов (количество зависит от диаметра) к сегментам первого пояса выполняют стяжными болтами через фланцы 4. Сборку сегментов 5-6 и подгонку производят по рядам вверх до замыкания сферы.
2
Полезная модель разработана на уровне конструкторской документации и изготовления опытного образца. Испытания в реальных условиях эксплуатации подтвердили преимущества по сравнению с известными изделиями. В настоящее время изготовленные согласно предлагаемой полезной модели укрытия диаметром  от 2-х до 36-ти метров находятся в стадии эксплуатации опытной партии и применяются для защиты антенн и оборудования наземных станций спутниковой связи с диаметром рефлекторов антенн от 0.8 метров до 12 метров, на полноповоротных антенных системах радиолокационных комплексов с фазированными антенными решетками  размером от 2,5 до 21 метра, а также в поворотных антенных первичных и вторичных радиолокаторов, в диапазонах частот от 0,1 до 40 ГГц. Эксплуатация, в том числе в экстремальных условиях, подтвердили высокую стабильность радиотехнических характеристик, обеспечение прохождения электромагнитной энергии в диапазонах частот от 0,1 до 40 ГГц с коэффициентом затухания от 0.2 до 0.7 дБ. Предлагаемая конструкция РПУ позволяет изменять диаметр укрытия и степень его усечения, обеспечивает возможность многократного монтажа и демонтажа конструкции, а также хорошую транспортабельность изделия, позволяет производить установку в удаленных местах с ограниченным доступом для грузового автотранспорта и вертолетов, а также обеспечивает реализацию требований ремонтопригодности за счет возможности замены отдельных сегментов укрытия. Габариты радиопрозрачного укрытия в разобранном виде обеспечивают транспортировку наземным и морским транспортом стандартным 20-ти или 40-ка футовым морским контейнером.  Прочностные и жесткостные характеристики радиопрозрачного укрытия обеспечивают устойчивость к воздействию ветрового давления при скорости ветра до 71 м/с, весу снегового покрова до 240 кг/м, обледенению толщиной до 20 мм.
Предлагаемая конструкция РПУ также устойчива к воздействию следующих климатических факторов:
температуры окружающей среды от минус 60°С до плюс 60°С;
относительной влажности воздуха до 100% ± 2% при температуре плюс 35°С;
2
интегральной плотности потока солнечного излучения: 1120 Вт/м; при +55º;
2
УФ-излучения: 68 Вт/м;
атмосферного давления: от 83,9 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.);
3
к воздействию солевого тумана дисперсностью до (1-10) мкм (95 % капель) и плотностью до (2-3) г/м;
к воздействию статической пыли и циркуляции воздуха с распыленным в нем песком со скоростью до 1 м/с;
к воздействию динамической пыли и циркуляции воздуха с распыленным в нем песком со скоростью до 15 м/с.
Таким образом, предлагаемая конструкция РПУ значительно упрощает сборку укрытия необходимого диаметра, является универсальной и масштабируемой вне зависимости от диаметра и высоты усечения корпуса РПУ, обеспечивает возможность изменения усечения корпуса РПУ требуемого диаметра без перерасчета конструктивной прочности и существенной переработки конструкторской документации и позволяет использовать его для любого типа антенных систем, в том числе работающих по направлению угла места выше 5 или ниже 0 град.