РАСКРЫВАЮЩИЙСЯ СФЕРИЧЕСКИЙ ОТРАЖАТЕЛЬ ИЗЛУЧЕНИЯ
UNFOLDING SPHERICAL RADIATION REFLECTOR

Изобретение относится к космической технике, в частности к конструкциям эталонных и калибровочных отражателей, может использоваться для оценки характеристик излучения разнодиапазонных радиолокационных средств.
Известны сферические отражатели надувного и цельнометаллического жесткофиксированного типа.
Однако известные отражатели имеют недостатки: надувные отражатели обладают нестабильностью геометрической формы, а цельнометаллические отражатели жесткофиксированного типа обладают значительными размерами и массой, что не позволяет осуществлять их транспортировку на околоземные орбиты попутными запусками.
Одним из аналогов является раскрывающийся отражатель (патент №2214659, H01Q 15/16, 05.03.2001 г.), в котором каркас состоит из центрального узла и силового кольца, образованного из шарнирно соединенных между собой перекрещивающихся стержней. Стержни своими концами шарнирно и попарно связаны со стойками, взаимодействующими через опорные лепестки с центральным узлом, сообщающими посредством приводов движение стержням. Сетеполотно отражающей поверхности прикреплено к элементам каркаса, задающим профиль рабочей поверхности отражателя.
Данное устройство относится к крупногабаритным цельнометаллическим конструкциям космических отражателей, значительные размеры и масса которых не позволяет осуществлять транспортировку их на околоземные орбиты попутными запусками.
Прототипом является сферический отражатель излучения (патент №2185695, H01Q 15/14, 12.10.2000 г.), представляющий собой свертываемый каркас, который состоит из концентричных внутренней и внешней пневмотрубок, соединенных между собой гибкими радиальными пневмотрубками. На радиальных и внутренней пневмотрубках размещены сообщающиеся с ними шарообразные пневмоячейки из эластичного материала. Конструкция снабжена источником сжатого газа, к которому с помощью шланга подключается внутренняя пневмотрубка. По всему периметру каркаса с помощью нитей и петель, закрепленных на пневмоячейках и внутренней пневмокамере, размещена отражающая поверхность.
Данный отражатель относится к устройствам надувного типа, с помощью которых возможно получение сферических отражающих поверхностей. Однако необходимость в использовании источника сжатого газа усложняет конструкцию, снижает надежность, создает неудобства при свертывании и развертывании надувного каркаса, требует дополнительных затрат на транспортировку устройства.
Задачей создания изобретения является повышение надежности устройства, упрощение конструкции, улучшение условий эксплуатации и транспортирования.
Сущность изобретения заключается в том, что раскрывающийся сферический отражатель излучения, выполненный в виде металлического складывающегося каркаса, на котором закреплена отражающая поверхность, отличается от наиболее близкого аналога тем, что стержни каркаса состоят из соединенных между собой шарнирно частей, причем меридианные несущие стержни прикреплены поворотно к расположенным на параллелях сферы кольцевым стержням и соединены свободными концами с помощью шарниров, расположенных на полюсах сферы - полюсных шарниров, с концами раздвижной телескопической трубчатой штанги.
Шарнир соединения частей стержня состоит из корпуса, в котором установлены пружины, каждая из которых выполнена контактирующей с внутренней поверхностью упора соединяемой части стержня, причем корпус снабжен упругой крышкой, контактирующей с наружной поверхностью упоров.
Узловой шарнир крепления меридианного стержня к кольцевому состоит из корпуса, в котором установлены пружины шарниров соединяемых частей меридианного и кольцевого стержня, причем пружины в корпусе размещены от центра с обеспечением взаимно перпендикулярного расположения меридианных и кольцевых стержней.
Полюсный шарнир состоит из корпуса, прикрепленного на конце телескопической штанги, в котором с помощью осей установлены радиально петли для прикрепления к ним свободных концов складывающихся меридианных стержней.
Отражающая поверхность образована плетеной металлической сеткой, выполненной из вольфрамовой или стальной микропроволоки с покрытием из золота.
Выполнение стержней каркаса из складывающихся составных частей, поворотное соединение меридианных стержней с кольцевыми, расположенными на параллелях сферы, стержнями и концами раздвижной трубчатой телескопической штанги, расположенными на полюсах сферы, позволяет осуществить движение стержней каркаса одновременно в двух плоскостях, что приводит к значительному уменьшению габаритов отражателя в свернутом состоянии, упрощению складывания и развертывания конструкции, повышению надежности при эксплуатации и улучшению условий транспортирования, что является техническим результатом.
Изобретение представлено на чертежах, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, фиг.2 - соединения меридианных и кольцевых стержней каркаса (вид А), фиг.3 - шарнирное соединение частей стержня каркаса, фиг.4 - конструкция шарнира со стороны пружин, фиг.5 - шарнир со стороны упоров, фиг.6 - узловой шарнир соединения меридианного и кольцевого стержней, фиг.7 - размещение пружин в узловом шарнире, фиг.8 - полюсный шарнир, вид сверху, фиг.9 - полюсный шарнир, сечение В-В, фиг.10 - соединение меридианного стержня с полюсным шарниром.
На фиг.11 показаны развернутое, промежуточное и сложенное состояния меридианного стержня в процессе раскрытия.
Предложенный сферический отражатель излучения представляет собой металлический складывающийся каркас с закрепленным на нем сетеполотном. Каркас состоит из кольцевых стержней 1, расположенных на параллелях сферы, и стержней 2, расположенных на меридианах сферы (несущие меридианные стержни). Стержни 2 образованы предварительно напряженными дугами. Стержни 1 придают каркасу дополнительную жесткость, обусловленную исключением перемещения ряда точек несущих стержней 2 из их плоскостей.
Меридианные стержни 2 свободными концами с помощью шарниров 3, расположенных на полюсах сферы (полюсные шарниры), соединены с телескопической раздвижной трубчатой штангой 4.
Стержни 1, 2 являются складывающимися; каждый стержень 1, 2 состоит из трубчатых частей, соединенных между собой шарнирами 5 (фиг.2).
Шарнир 5 состоит из установленных в корпусе 10 пружин 7, каждая из которых выполнена контактирующей с поверхностью упора 8 соединяемой части стержня 1, 2 (фиг.3, 4, 5). Корпус 10 является сборным, снабжен съемной упругой крышкой 9, выполненной из жесткой пружинной стали. Выполненные с возможностью контактирования с внутренней поверхностью крышки 9 упоры 8 также являются упругими в отличие от абсолютно жестких в других вариантах их использования.
Меридианные стержни 2 связаны с кольцевыми стержнями 1 с помощью узловых шарниров 6, каждый из которых состоит из корпуса 18 с установленными в нем пружинами 7 (фиг.6, 7). Пружины 7 в корпусе 18 разнесены от центра шарнира 6 таким образом, что обеспечивается взаимно перпендикулярное расположение стержней 1 и 2.
Полюсный шарнир 3 состоит из корпуса 11, закрепленного на свободном конце штанги 4 (фиг.8, 9). Корпус 11 выполнен с радиально расположенными в
пазах осями 12, на которых радиально к полюсу сферы установлены петли 13, каждая из которых соединена поворотно с соответствующей частью меридианного стержня 2 (фиг.10). Корпус 11 снабжен крышкой 14, закрепляемой винтом 17 в пазах корпуса 11, предохраняющей оси 12 от выпадения.
В сложенном состоянии конструкции отражателя звенья телескопической штанги 4 сдвинуты к центру сферы до упора - фиг.11, где изображены развернутое, промежуточное и сложенное состояния одного из меридианных стержней 2 в процессе раскрытия. Все центры шарниров 5 складывающихся стержней перемещаются по радиусам сферы, а центры полюсных шарниров 3 - по оси телескопической штанги 4. Причем упоры 8 шарниров 5, ограничивая движение стержней 1 и 2, задают требуемое направление их таким образом, что при складывании стержней 1, 2 образуется веерообразный ряд углового положения их с вершинами углов, расположенными в шахматном порядке, в которых расположены шарниры 5 (фиг.10). Выполнение соединений с упорами 8 обеспечивает изгибную жесткость раскрывающихся стержней 1 и 2, при которой частота собственных колебаний элементов конструкции исключает значительное изменение формы находящегося на орбите отражателя при воздействии на него малых возмущений.
Раскладывание каркаса происходит за счет энергии пружин 7 шарниров 5, расправляющих складывающиеся стержни 1, 2. При этом складывающиеся стержни перемещаются в направлении от центра и в конечном положении образуют каркас сферической формы, соответствующей рабочему положению конструкции.
В случае использования крупногабаритной конструкции отражателя, в которой увеличение количества меридианных стержней приведет к увеличению диаметра полюсного шарнира 3, применяются дополнительные, идентичные стержням 2 меридианные стержни 15, которые свободными концами связаны не с полюсным шарниром 3, а с дополнительными, идентичными стержням 2, кольцевыми стержнями 16, расположенными на параллелях сферы. Наличие стержней 15, 16 позволяет исключить увеличение диаметра полюсного шарнира 3 и сохранить наименьшие размеры отражателя в сложенном состоянии.
На стержнях 1, 2, 15, 16 закреплено сетеполотно, являющееся отражающей поверхностью. Закрепление сетеполотна может производиться с помощью аримидных шнуров (не показано), закладываемых вместе с сетеполотном в пазы на стержнях 1, 2, 15, 16. В конце сборки на полюсах отражателя закрепляются крышки 14 полюсных шарниров 3.
Сетеполотно (не показано) представляет собой плетеную металлическую сетку, которая может быть выполнена из вольфрамовой или стальной микропроволоки с покрытием из золота. Металлические детали, кроме осей и пружин, примененные в конструкции отражателя, могут быть графитопластиковыми или изготовлены из материалов типа сплав Д16Т.
Предложенный сферический отражатель характеризуется надежностью в работе, простотой в сборке и регулировке, стабильностью геометрической формы, а также небольшими размерами и массой в сложенном состоянии, что позволяет осуществлять его транспортировку на околоземные орбиты попутными запусками.