Развертываемый рефлектор

Полезная модель относится к антенной технике и может быть использована, преимущественно, в качестве развертываемого космического рефлектора.
Известны развертываемые рефлекторы [1]-[3], содержащие центральную часть и соединенные с ней радиальные ребра: составные - [1] и упругие - [2] и [3].
Отражатели, описанные в [1] и [2], обладают низкой точностью воспроизведения параболоида вращения и сложны конструктивно, что ограничивает область их применения.
Отражатель, описанный в [3], также сложен, кроме того, его поверхность представляет собой параболический цилиндр, что также ограничивает область применения.
Известны также двухуровневые структуры, лицевая и тыльная сети которых дистанционно расположены друг к другу и связаны между собой гибкими стяжками, описанные в [4]-[7].
Недостатками рефлекторов по [4]-[6] являются малые соотношения габаритов в транспортном и развернутом положении и сравнительно большие удельные массы площади апертуры. Кроме того, рефлектор [6] имеет сложную телескопическую конструкцию спиц и, следовательно, малую надежность развертывания.
Недостатками рефлектора, описанного в [7], являются незащищенность от метеорного воздействия и дополнительные энергозатраты на поддержание рефлектора в рабочем состоянии, так как давление в надувном трубчатом опорном обруче должно быть в определенных пределах при значительных перепадах температур, сопутствующих работе в открытом космосе.
Кроме того, известны крупногабаритные космические складные рефлекторы [8], [9], содержащие ступицу, радиальные, спирально сворачиваемые ребра с закрепленным на них отражающим полотном.
Недостатками данных рефлекторов являются низкая точность воспроизведения параболоида, низкая жесткость конструкции и, соответственно, низкие частоты собственных механических колебаний.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является раскрывающийся рефлектор, являющийся основным элементом отражающей антенны [10], содержащий сетеполотно из неупругого отражающего листового материала, множество упруго гибких прямых спиц сужающегося поперечного сечения, установленных на их более толстых концах на центральной ступице для поворотного перемещения между сложенным осевым положением и развернутым радиальным положением относительно указанной центральной ступицы, причем, конусность поперечного сечения каждой спицы такова, что спица может быть напряжена до определенной кривизны, соответствующей кривизне рефлектора, средство для крепления указанного множества радиальных спиц к рефлектору таким образом, чтобы рефлектор соответствовал кривизне указанных спиц, первое средство для одновременного приведения каждой из указанных радиальных спиц в горизонтально развернутое положение, второе средство, взаимодействующее с упомянутым первым средством для придания указанным спицам в указанном развернутом положении упомянутой кривизны, таким образом, чтобы соответствовать кривизне рефлектора.
В наиболее близком техническом решении в транспортном состоянии спицы сложены в пакет, ось которого совпадает с осью ступицы. При движении платформы по направляющей от ступицы, спицы свободно расходятся конусом из сложенного состояния до момента натяжения кольцевых шнуров обвязки, создающих ограничивающий кольцевой пояс, после чего под воздействием рычажного привода спицы изгибаются до заданного профиля, отражающая поверхность натягивается, после чего привод выключается.
Недостатком наиболее близкого технического решения является низкая точность формирования отражающей поверхности сетеполотна и сложность рычажного привода развертывания.
Технической задачей полезной модели является создание легкого раскрываемого рефлектора упрощенной конструкции с обеспечением возможности формирования отражающей поверхности с большей точностью.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности формирования отражающей поверхности рефлектора при его развертывании.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что устройство, содержащее ступицу, выполненную с возможностью соединения с движущейся платформой, приводимой в движение по направляющей линейным приводом, а также радиально разворачиваемые в плане гибкие спицы с закрепленным на них отражающим сетеполотном, согласно полезной модели, гибкие спицы объединены по контурам нерастяжимыми гибкими связями в виде шнуров, а между гибкими спицами установлены дополнительные жесткие спицы, которые фиксируются растяжками, закрепленными на гибких спицах, причем развертывание рефлектора производится движением платформы по направляющей от линейного привода
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что сетеполотно изготовлено из нитей из нержавеющей стали диаметром 10-20 мкм с никелевым или золотым покрытием.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что сетеполотно изготовлено из молибденовых или вольфрамовых нитей.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что шнуры и растяжки выполнены из размеростабильных нитей типа «Армалон».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен развертываемый рефлектор совместно с приводом развертывания с движущейся платформой:
на фиг. 1 развертываемый рефлектор в рабочем (развернутом) состоянии вид сбоку;
на фиг. 2 развертываемый рефлектор в свернутом состоянии вид сбоку;
на фиг. 3 развертываемый рефлектор в рабочем (развернутом) состоянии вид сверху;
на фиг. 4 ступица в разрезе с примером шарнирного крепления спиц (рефлектор в свернутом состоянии);
на фиг. 5 ступица в разрезе с примером шарнирного крепления спиц (рефлектор в рабочем состоянии).
На чертеже обозначены: 1 - гибкие спицы, 2 - дополнительные жесткие спицы, 3 - нерастяжимые гибкие связи в виде шнуров, 4 - ступица, 5 - платформа, 6 - направляющая, 7 - линейный привод, 8 - рычаг, 9 - шарнир, 10 - отражающее сетеполотно.
Развертываемый рефлектор содержит ступицу 4 с шарнирными 9 рычагами 8, а также радиально разворачиваемые гибкие спицы 1, закрепленные на рычагах, и дополнительные жесткие спицы 2, которые шарнирно закрепленные на ступице, с закрепленным на них отражающим сетеполотном 10. Сетеполотно 10 изготавливается из металлических (молибден, вольфрам, нержавеющая сталь) нитей диаметром 10-20 мкм с никелевым или золотым покрытием.
В устройстве гибкие спицы 1 объединены по контурам нерастяжимыми гибкими связями в виде шнуров 3, а между гибкими спицами 1 установлены дополнительные жесткие спицы 2, которые фиксируются растяжками, закрепленными на основных гибких спицах. Спицы изготавливаются из полимерных композитных материалов. Шнуры и растяжки изготавливаются из размеростабильных высокомодульных нитей типа «Армалон».
Кроме того, в устройстве ступица 4 выполнена с возможностью соединения с платформой 5, соединенной с линейным приводом 7 для обеспечения движения платформы 5 по направляющей 6 при развертывании рефлектора.
Используется развертываемый рефлектор следующим образом.
Раскрытие рефлектора управляемое и производится с помощью линейного привода 7. В качестве линейного привода 7 могут использоваться электрический линейный привод, привод типа винт-гайка или пружина сжатия под управлением электромагнитного привода удержания, состоящего из мотор-редуктора и барабана с намотанным на нем тросом, закрепленным на платформе.
При включении линейного привода 7 платформа 5 упирается в опорные точки основных гибких спиц 1, выполненные в виде рычагов 8 (фиг. 4). По мере движения платформы 5 происходит изгиб основных гибких 1 спиц и последовательное натяжение нерастяжимых гибких связей 3 в виде шнуров от периферии к центру. В конечном положении опорные точки рычагов принимают требуемое положение на платформе 5 и формируется заданная кривизна сетеполотна 10. Дополнительные жесткие спицы 2 под воздействием растяжек занимают в этот момент конечное положение, формируя вместе с гибкими спицами 1 каркас и отражающую поверхность сетеполотна 10.
Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности формирования отражающей поверхности рефлектора при его развертывании.
Источники информации, принятые во внимание
1. US 3406404, НКИ/США 343-915.
2. RU 2356141, C1, H01Q 15/20, 20.05.2009.
3. RU 2093934, МПК 6 H01Q 15/20.
4. JP 1-45762, МПК 4 H01Q 15/20.
5. JP 3-17405, МПК 5 H01Q 15/20.
6. US 5864324, МПК 6 H01Q 15/20.
7. US 5990851, МПК 6 H01Q 15/20.
8. US 3541569, МПК H01q 19/12.
9. US 5446474, МПК 6 H01Q 15/20.
10. US 4608571, A, H01Q 15/20, 26.08.1986.