Антиобледенительная система для станций спутниковой связи
ANTI-ICING SYSTEM FOR SATELLITE COMMUNICATION STATIONS

Настоящее изобретение относится к вспомогательному оборудованию для станций спутниковой связи и предназначено для использования в составе систем обогрева антенных систем. Антиобледенительная система обеспечивает обогрев полного рефлектора антенной системы или его фрагмента (выделенного сектора рефлектора), и предотвращает образование льда на поверхности антенны при достижении точки росы.
В принципе, устройства антиобледенения для станций спутниковых связи известны из уровня техники.
В патенте Японии № JP 2554297 B2 13.11.1996 г. заявлено устройство таяния снега для антенны, содержащее заднюю крышку, которая закрывает заднюю поверхность встроенного основного отражающего зеркала. Нагреватель и вентилятор с ребрами радиатора, используемые для циркуляции горячего воздуха, предусмотрены в пространстве между основным отражающим зеркалом и задней крышкой, работа регулируется в ответ на работу термостата, определяющего внешнюю температуру, и основное отражающее зеркало равномерно нагревается, а осажденный снег расплавляется. Недостаток технического решения данного устройства заключается в том, что в пространстве между задней крышкой и основным отражающим зеркалом нет разбиения, из-за этого происходит нагрев зеркала антенны полностью, что неэффективно и влечет за собой большое энергопотребление на работу нагревателя и вентилятора.
В патенте Китая № 2071242698 U 20.03.2018 заявлена система защиты от обледенения спутниковой антенны от таяния снега. Система включает нагреватель, датчик дождя и снега, контроллер автоматизации управления, датчик температуры, блок сбора данных о температуре и модуль питания, задняя часть плоскости отражения спутниковой антенны снабжена нагреваемой платой, и нагреваемая плата представляет собой герметичное пространство с задней частью плоскости отражения спутниковой антенны, в герметичном пространстве окружность спутниковой антенны равномерно снабжена нагревателем, а сектор в каждом месте нагревателя представляет собой нагревательный канал, который снабжен датчиком температуры. Основная отражающая поверхность спутниковой антенны снабжена датчиком дождя и снега, нагреватель и датчик дождя и снега соединены с контроллером, а датчик температуры соединен с блоком сбора данных о температуре, а блок сбора данных о температуре соединен с контроллером, а блок питания является источником питания контроллера. Недостаток технического решения данного устройства заключается в эффективности устройства: нагрев основной отражающей поверхности антенны происходит нагреваемыми плитами, то есть за счет теплопроводности, из-за этого нагрев происходит неравномерно.
Из патента РФ № 2207668 C2 27.06.2003 известен способ термостабилизации параболической антенны и устройство для его осуществления, в которой рефлектор антенны закреплен на каркасе, реализованном в виде радиально расположенных элементов жесткости, которые выполнены воздухонепроницаемыми с образованием воздушных каналов в виде секторов, закрытых металлическим листом. Между листом и термоизолирующим чехлом, установленным на каркасе, имеется вспомогательная полость, соединенная с полостью для продува воздуха по краю рефлектора и в центральной части. В состав термостабилизирующей системы параболической антенны с рефлектором, закрепленным на каркасе, выполненном в виде радиально расположенных элементов жесткости, входят теплоизолирующий чехол, температурные датчики, основной и резервный вентиляторы, электронагреватель, блок управления. Термоизолирующий чехол установлен на каркасе с образованием термостатирующей полости (в которой осуществляется обдув рефлектора и каркаса) и вспомогательной, которые разделены металлическим листом с высоким коэффициентом теплопроводности и которые соединены между собой по краю рефлектора, а также в его центральной части с помощью введенной трубы, в которой установлен основной и дополнительный вентиляторы, после которых также установлен электрообогреватель. Радиально расположенные элементы жесткости каркаса выполнены воздухонепроницаемыми с образованием воздушных каналов в виде секторов. Недостатком технического решения данного изобретения является то, что оно применимо только к определенной конструкции каркаса рефлектора (основного зеркала), реализованного в виде радиально расположенных элементов жесткости.
В патенте на изобретение РФ № 2233018 С1 18.08.2003 описан способ противообледенения наземной параболической антенны и устройство для его реализации. Сущность которого заключается в том, что обдув нагретым воздухом осуществляют в нижней части рефлектора в направлении, ортогональном к его тыльной поверхности. Тепловентилятор установлен в нижней части рефлектора с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора. В коммутаторный блок системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками. Недостаток этого устройства заключается в неээфективности нагрева: нагретый воздух греет внутри термочехла рефлектор в целом, на что требуется дополнительное количество тепла.
В патенте RU №2 233 018 С1 описано радиопоглощающее устройство с антиобледенительными свойствами, которое может быть использовано при оборудовании летательных аппаратов в качестве защитных средств, снижающих уровень обратного отражения электромагнитного излучения, обладая при этом защитой от обледенения. Использование такого материала в наземных станциях спутниковых систем в качестве системы антиобледенения бессмысленно, так как главное зеркало антенной системы должно отражать радиосигнал, а не поглощать, это свойство данного материала является недостатком.
В патенте  RU №36572 U1 раскрыто противообледенительное устройство антенны, содержащее рефлектор с радиоотражающей оболочкой и нагревательный элемент, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде резистивного слоя из тканого углеродного материала и расположен внутри радиоотражающей оболочки по всей ее площади, при этом в резистивном слое запрессованы токовыводы для подключения источника электрического тока с заданным напряжением. Недостатком данного устройства является трудоемкий ремонт при поломке или выходе из строя нагревательного элемента, а также ручное управление устройством.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом является упрощение конструкции и повышении эффективности антиобледенения для главного рефлектора антенной системы.
Задача решается при помощи антиобледенительной системы для станций спутниковой связи, включающей кожух, закрепленный на тыльной стороне рефлектора, содержащий тепловые воздушные обогреватели, размещенные внутри защитного кожуха, датчики осадков и температуры, расположенные по всей рабочей поверхности рефлектора(главного зеркала) антенной системы с тыльной стороны, и, при необходимости, контррефлектора(дополнительного зеркала) и облучателя, и контроллер автоматизации работы для станций спутниковой связи, подключенный, соответственно, к датчикам осадков и температуры, и воздушным обогревателям. Защитный кожух главного зеркала может быть выполнен, в частности, из оцинкованной алюминиевой стали, которая покрыта с внутренней стороны пенефолом для сохранения и отражения тепла. Внутри кожух разделен секторально на четыре квадранта с помощью ребер жесткости, которые также покрыты пенофолом с лицевых сторон. В каждом квадранте размещается по меньшей мере один тепловой воздушный обогреватель, который в частном случае может быть повернут тыльной стороной к зеркалу, чтобы процесс нагревания зеркала внутри квадрантов происходил посредством отраженного теплого воздуха от защитного кожуха. Высокий КПД нагревания внутри квадрантов достигается за счет отражающей и сохраняющей тепло способностей пенофола, покрытого алюминиевой фольгой.
Антиобледенительная система служит для обеспечения непрерывной круглосуточной эксплуатации станции спутниковой связи в осенний, зимний и весенний периоды (в периоды вероятной возможности выпадения осадков в виде снега). Система, также, предотвращает образование льда на поверхности антенны при достижении точки росы.
Технический результат достигается за счет того, что датчики осадков и температуры, расположены по всей рабочей поверхности главного зеркала (рефлектора) антенной системы с тыльной стороны, а при необходимости, дополнительного зеркала (контррефлектора) и облучателя, защитного кожуха, закрепляемого к тыльной стороне рефлектора, и комплекта тепловых воздушных обогревателей, размещаемые внутри защитного кожуха.
Более подробно настоящее изобретение поясняется на основе фигур, на которых показано:
- Фиг. 1 - схематический вид через заднюю стенку кожуха (3), разбитого на квадранты (4) перегородками (5), с обогревателем (1) в каждом из квадрантов (4) на тыльную сторону рефлектора, с установленными на ней датчиками осадков и температуры (2).
- Фиг. 2 - схематический вид с боку произвольного квадранта кожуха (3) в одном варианте исполнения, в котором обогреватель (1) расположен тыльной стороной к тыльной поверхности главного зеркала (6), а защитный кожух (3) с внутренней стороны и перегородки (5), покрыты пенофолом (7) и алюминиевой фольгой (8).
Защитный кожух главного зеркала выполнен из оцинкованной алюминиевой стали, которая покрыта с внутренней стороны пенофолом с алюминиевой фольгой для сохранения и отражения тепла. Внутри кожух разделен секторально на четыре квадранта с помощью ребер жесткости, которые также покрыты с лицевых сторон пенофолом с алюминиевой фольгой. В каждом квадранте размещается по меньшей мере один тепловой воздушный обогреватель, причем таким образом, чтобы он был повернут тыльной стороной к зеркалу, чтобы процесс нагревания зеркала внутри квадрантов происходил посредством отраженного теплого воздуха от защитного кожуха. Высокий КПД нагревания внутри квадрантов достигается за счет отражающей и сохраняющей тепло способностей пенофола, покрытого алюминиевой фольгой.
Защитный кожух может быть выполнен в воздухонепроницаемом исполнении.
Контроллер автоматизации работы антиобледенительной системы находится в отдельно стоящем телекоммуникационном шкафу и с помощью внешних соединений подключается к датчикам осадков и температуры, а также к комплекту обогревателей, за счет чего происходит управление последних. Контроллер в режиме реального времени считывает показания с датчиков осадков и температуры и по необходимости управляет тепловым воздушным обогревателем в нужном квадранте защитного кожуха. При налипании снега на рефлектор антенной системы, датчики осадков и температуры передают информацию в контроллер, после обработки данной информации контроллер решает в каком квадранте стоит включить тепловой воздушный обогреватель для предотвращения обледенения рефлектора антенной системы.