Раскрывающийся отражатель

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники, в частности к антенной технике.
Предлагаемое решение может быть использовано при разработке складных многократно раскрывающихся отражателей, устанавливаемых на космических аппаратах.
Известна опорная конструкция антенного рефлектора в виде замкнутой рамы (см. патент США №3576556 по кл. 343-705 за 1971 г.), в которой опорная конструкция образует замкнутую раму, например тор, и применяется для укрепления фокусирующего, передающего или отражающего устройства, например, отражающей сетки антенны. Дугообразные сегменты последовательно соединены друг с другом так, что вся конструкция может складываться и принимать форму усеченной стрелы. Это дает возможность хранить конструкцию в небольшом объеме. При разворачивании конструкции сегменты раскрываются под воздействием стержней и образуют замкнутую раму. В указанной конструкции не предусмотрена возможность повторного складывания, т.е. возможность многократного применения.
Наиболее близко к предлагаемому решению устройство большой раскрывающейся антенны или рефлектора, складывающегося в небольшой объем (см. патент США №3631505 по кл. 349-915 за 1971 г). Антенна может быть параболической, сферической или плоской. Радиальные ребра, имеющие форму пересекающихся прямых, идут от центральной втулки. Один ряд элементов образует требуемый контур рефлектора, а другие элементы являются прямыми и служат опорой контурных элементов. Гибкий экран или поверхность рефлектора между контурными элементами образует поверхность рефлектора.
Недостатком вышеуказанной конструкции является низкая ее надежность при многократном развертывании из-за наличия большого количества шарниров в местах пересечения. Отсутствие в конструкции элементов, обеспечивающих плотную укладку мягкого экрана, не гарантирует значительного уменьшения размеров антенны в сложенном положении, (особенно при малом количестве ребер), что ограничивает использование устройства на космическом аппарате.
Т.о. целью изобретения является разработка раскрывающегося отражателя, отличающегося повышенной надежностью при многократном раскрытии и уменьшенными размерами в сложенном положении.
Поставленная цель достигается тем, что гибкий экран укреплен по периферии на концах радиальных ребер, выполненных в виде пружинного профиля круглого сечения (образующегося из свернутой упругой ленты при ее освобождении).
Противоположные концы радиальных ребер укреплены на барабанах, установленных осями в основаниях корпуса посредством шарниров и кинематически связанных с ведущим валом. На валу шарнирно расположена катушка с закрепленной на ее втулке одним концом цилиндрической пружиной, прикрепленной вторым концом к ведущему валу. Внешний торец катушки снабжен отверстиями, расположенными идентично отверстиям на фланце, скрепленном с центральной частью гибкого экрана. Экран установлен с зазором над плоскостью внешнего торца катушки. Через отверстия во фланце и торце катушки  пропущена замкнутая нить, например, капроновая. На корпусе, на уровне нижнего торца катушки, установлена ограничительная рамка.
На рисунке схематически изображен общий вид раскрывающегося отражателя в разрезе.
Отражатель содержит корпус 1, на котором установлены шарнирно осями 2 барабаны 3 с закрепленными на них ребрами 4, выполненными из пружинного профиля круглого сечения. Конусы 5 служат для формирования профилей ребер 4. Шарнирно установленный в корпусе ведущий вал 6 жестко соединен с зубчатым колесом 7, сцепленным с колесами 8, закрепленными на осях 2, и обеспечивает синхронное перемещение ребер 3. На консольной части вала 6 шарнирно расположена катушка 9 с закрепленной на ее втулке 10 одним концом цилиндрической пружиной 11, прикрепленной вторым концом к валу 6. Торец катушки 9 снабжен отверстиями 12, расположенными идентично отверстиям 13 на фланце 14, скрепленном с центральной частью гибкого экрана 15, выполненного, например, из металлизированной пленки. Связь катушки 9 с валом 6 посредством пружины 11 обеспечивает плотную намотку экрана 15 на катушку 9. Для предотвращения перегибов плоскости экрана 15 в рабочем положении фланец 14 установлен с зазором над плоскостью торца катушки 9, а для фиксации экрана 15 относительно катушки 9 через отверстия 12 и 13 пропущена замкнутая нить 16, например, капроновая. На корпусе 1, на уровне нижнего торца катушки 9, установлена ограничивающая рамка 17, предотвращающая порывы и затягивание экрана 15 под катушку 9 при намотке на последнюю.
Устройство работает следующим образом.
В рабочем положении устройства ребра 4, выдвинутые с барабанов 3, натягивают экран 15. При этом фланец 14 устанавливается с зазором относительно торца катушки 9, а замкнутая нить 16 свободно провисает, не препятствуя образованию плоской отражающей поверхности. Для приведения устройства в сложенное положение вращение от привода (например, электрического) передается на ведущий вал 6, а от него через колеса 7 и 8 синхронное вращение передается на барабаны 3, наматывающие на себя ребра 4, проходящие через конусы 5.
Одновременно на катушку 9 наматывается экран 15. Возникающая при этом разность перемещения ребер 4 и экрана 15 компенсируется скручиванием пружины 11.
Повторное приведение устройства в рабочее положение осуществляется вращением вала 6 в противоположную сторону. Изменение угла раскрыва ребер, при необходимости, позволяет получить форму, отличную от плоской, например, рупорную.
Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа тем, что оно надежно в работе, в сложенном состоянии имеет небольшой объем и вес, благодаря чему может быть использовано на космическом аппарате, например, в устройстве для снижения эффективной поверхности рассеяния космического аппарата. Устройство может быть также использовано для создания складывающейся антенны рупорного типа. Важным его свойством является возможность многоразового раскрытия, что позволяет:
- использовать устройство только в нужные интервалы времени, что важно для снижения аэродинамического сопротивления космического аппарата при его длительном орбитальном полете;
- использовать устройство, например, для создания изменяемой эффективной поверхности рассеяния космического аппарата, что важно для уничтожения априорной информации о космическом аппарате в системе противокосмической обороны противника и для имитации вращения космического аппарата (эффект мерцания) с целью маскировки космического аппарата, в том числе его назначение.
По данному техническому предложению на предприятии изготовлен макет раскрывающегося отражателя, который испытывался на многоразовость действия.
Испытания показали, что отражатель безотказно работает при многократном раскрытии и складывании.