CH685080A5

CH685080A5 - Inflatable antenna reflector

Info

Publication number: CH685080A5
Application number: CH1255/92A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Heller
Original assignee: Contraves Ag
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1995-03-15

Abstract

The antenna reflector is intended to be capable of being packed and unfolded as automatically as possible, in particular for use in space. In order to avoid or to reduce the dependency on maintaining the correct pressure in the elements which are to be compressed, clamping rings (2, 3), which can be folded and can be inflated, and space webs (4), which interact with them, as well as ribs (8), which are resistant to tension and folding, are provided in order to connect two membranes (5, 6), which can be clamped on in mirror-image symmetry, in a manner to give the antenna its shape. <IMAGE>

Description

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CH 685 080 A5 CH 685 080 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen aufblasbaren Antennenreflektor, mit einem fait- und aufblasbaren Spannring und einer darüber aufspannbaren Reflektormembrane. The invention relates to an inflatable antenna reflector, with a fait and inflatable clamping ring and a reflector membrane that can be stretched over it.

An Antennenreflektoren werden hohe Anforderungen an die Masshaltigkeit gestellt. Für eine Anwendung im Weltraum muss die Antenne ferner in gepacktem Zustand transportierbar und automatisch entfaltbar sein. Es ist deshalb üblich, entfaltbare oder aufblasbare Vorrichtungen zu verwenden, die mit leichten Elementen auskommen, welche auf ein kleines Volumen packbar sind. Das korrekte und dauerhafte Entfalten ist aber schwierig zu bewerkstelligen. Antenna reflectors place high demands on dimensional accuracy. For use in space, the antenna must also be transportable in a packed state and automatically deployable. It is therefore common to use deployable or inflatable devices that manage with light elements that can be packed to a small volume. However, correct and permanent unfolding is difficult to achieve.

Ein entfaltbarer Antennenreflektor ist aus der EP-A 0 201 727 bekannt. Bei diesem wird ein bedrückbarer Spannring aufgeblasen, an dem zwei Membranen befestigt sind, wobei die eine ein Laminat mit Metalleinschlüssen trägt und als Reflektor dient und beide Membranen beim Entfalten ballonähnlich aufgeblasen und in dieser Lage ausgehärtet werden. Das Problem bei dieser Antenne besteht darin, dass die exakte Form des Reflektors, meist ein Pa-raboloid, allein unter der Wirkung der Aufblasdrücke herbeigeführt und während des Aushärtens beibehalten werden muss. Insbesondere die Aufrechterhaltung des korrekten Drucks im Hohlraum zwischen den Membranen über längere Zeit erweist sich dabei als schwierig. Nicht auszuschliessen ist auch die Gefahr eines Treffers durch einen Meteoriten während des Aushärtens, was zu einer bleibenden Verformung führt, die nicht mehr durch nachträgliche Bedrückung ausgeglichen werden kann. Schliesslich besteht durch die gasdichte Hülle über dem Reflektor auch das Problem, dass aus dem Laminat austretende Moleküle beim Aushärten nicht abziehen können und dadurch die Transmission beeinträchtigt wird. A deployable antenna reflector is known from EP-A 0 201 727. In this case, a printable clamping ring is inflated, to which two membranes are attached, one of which carries a laminate with metal inclusions and serves as a reflector, and both membranes are inflated like a balloon when unfolded and cured in this position. The problem with this antenna is that the exact shape of the reflector, usually a paraboloid, is brought about solely under the effect of the inflation pressures and has to be maintained during curing. In particular, maintaining the correct pressure in the cavity between the membranes over a long period of time proves to be difficult. The risk of being hit by a meteorite during hardening cannot be ruled out, which leads to permanent deformation that can no longer be compensated for by subsequent depression. Finally, there is also the problem due to the gas-tight envelope over the reflector that molecules emerging from the laminate cannot peel off during curing and the transmission is thereby impaired.

Eine andere grossflächige Antenne ergibt sich aus der EP-A 0 327 606. Die darin beschriebene Faltstruktur ist skelettartig aus Rohren gebildet und weist zwischen den Rohren aufgespannte Membranen auf. In den Knotenpunkten sind die Rohre mit speziell zugeschnittenen Kunststofflappen verbunden, so dass eine grosse Genauigkeit und Steifigkeit bei geringem Transportvolumen und Gewicht möglich ist. Will man jedoch das Skelett als Fachwerk für eine Antenne benützen, sind sehr viele Rohre nötig. Es besteht dann das Problem, die vernetzte oder verästelte Struktur für den Transport ins All genügend zu evakuieren und sie im All ohne Eigenbehinderung wieder sequentiell entfalten zu können. Another large-area antenna results from EP-A 0 327 606. The folding structure described therein is formed like a skeleton from tubes and has membranes stretched between the tubes. At the nodes, the pipes are connected with specially cut plastic tabs, so that great accuracy and rigidity are possible with low transport volume and weight. However, if you want to use the skeleton as a framework for an antenna, a lot of pipes are necessary. There is then the problem of sufficiently evacuating the networked or branched structure for transport into space and being able to unfold it sequentially again in space without self-hindrance.

Es besteht daher die Aufgabe, einen aufblasbaren Antennenreflektor zu schaffen, der bei geringem Transportvolumen und Gewicht durch ein einfaches Bedrückungssystem in seine exakte Form gebracht werden kann und diese beibehält. It is therefore the task of creating an inflatable antenna reflector which can be brought into its exact shape by a simple pressing system with a small transport volume and weight and which maintains it.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. According to the invention the object is achieved by the characterizing features of patent claim 1.

Vorteilhaft wirkt sich bei dieser Anordnung aus, dass sie eine statisch bestimmte Struktur aufweist, The advantage of this arrangement is that it has a statically determined structure,

an der nur geringe Kräfte wirken, und die daher äusserst leicht gebaut werden kann. Die Masshaltigkeit ist im wesentlichen durch die Genauigkeit bei der Fertigung der Membranen und der Spanten bestimmt und hängt nicht von der Grösse der Kräfte im entfalteten Zustand ab. on which only small forces act, and which is therefore extremely easy to build. The dimensional stability is essentially determined by the accuracy in the manufacture of the membranes and the frames and does not depend on the magnitude of the forces in the deployed state.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen und der nachstehend aufgeführten Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail by means of examples and the figures listed below.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer und teilweise aufgeschnittener Darstellung einen erfindungsgemäs-sen aufblasbaren Antennenreflektor. 1 shows a perspective and partially cut-open representation of an inflatable antenna reflector according to the invention.

Fig. 2 zeigt als Ausschnitt eine weitere Ausbildungsform von Distanzstegen. Fig. 2 shows a detail of a further form of training spacers.

In Fig. 1 ist ein aufblasbarer Antennenreflektor 1 im Betriebszustand dargestellt. Zwei identisch ausgebildete fait- und aufblasbare Spannringe 2 und 3 sind in bekannter Art unter Gasdruck gesetzt und durch eine Vielzahl von entlang der Spannringe verteilten stabilen Distanzstegen 4 miteinander fest verbunden bzw. in ihrer gegenseitigen Lage gehalten. Beispielsweise sind die hier dargestellten Spannringe 2 und 3 ausgehärtet, also nicht mehr bedrückt, und mit den Distanzstegen 4 zu einer ringförmigen Struktur verklebt. In Fig. 1 an inflatable antenna reflector 1 is shown in the operating state. Two identically designed fait and inflatable tension rings 2 and 3 are placed under gas pressure in a known manner and are firmly connected to one another or held in their mutual position by a plurality of stable spacer webs 4 distributed along the tension rings. For example, the clamping rings 2 and 3 shown here have hardened, ie are no longer depressed, and glued to the spacer webs 4 to form an annular structure.

Uber die beiden Spannringe 2 und 3 und daran befestigt ist je eine Membrane 5 und 6 spiegelsymmetrisch aufgespannt und formgebend durch faltbare, zugfeste Spanten 8 miteinander verbunden. Um die für Antennenreflektoren bevorzugte paraboloid-artige Form der Membranen 5 und 6 zu erreichen, sind die Spanten 8 vorzugsweise als konzentrische Ringe mit von innen nach aussen zunehmender Breite, wie Höhenkurven, ausgebildet und orthogonal zu einer virtuellen Symmetrieebene 7 angeordnet. Via the two clamping rings 2 and 3 and attached to them, a membrane 5 and 6 is each mounted in a mirror-symmetrical manner and connected to one another in a shaping manner by foldable, tensile frames 8. In order to achieve the paraboloid-like shape of the membranes 5 and 6 preferred for antenna reflectors, the frames 8 are preferably designed as concentric rings with increasing width from the inside out, such as height curves, and arranged orthogonally to a virtual plane of symmetry 7.

Vorzugsweise bestehen die Spanten 8 aus grossmaschigen Netzen aus dünnen Kevlarfäden und sind mit den Membranen 5 und 6 präzise und kraftschlüssig verbunden. Die Membranen 5 und 6 bestehen vorzugsweise aus einem offenmaschigen Gewebe, z.B. Kevlar. Mindestens eine der Membranen ist in an sich bekannter Art als reflektierende Schicht ausgebildet und weist somit eine metallische Beschichtung auf, z.B. ein metallisch beschichtetes Gewebe, dessen Maschenweite durch die zu reflektierende Wellenlänge bestimmt ist. The frames 8 preferably consist of large-meshed nets made of thin Kevlar threads and are precisely and non-positively connected to the membranes 5 and 6. The membranes 5 and 6 preferably consist of an open-mesh fabric, e.g. Kevlar. At least one of the membranes is designed in a manner known per se as a reflective layer and thus has a metallic coating, e.g. a metallic coated fabric, the mesh size of which is determined by the wavelength to be reflected.

Gemäss Fig. 2 sind die beiden aufblasbaren Spannringe 2 und 3 durch ein Fachwerk aus falt-und aufblasbaren und gegebenenfalls aushärtbaren Distanzstegen 9 in ihrer gegenseitigen Lage gehalten. 2, the two inflatable clamping rings 2 and 3 are held in their mutual position by a framework made of foldable and inflatable and optionally hardenable spacer webs 9.

Durch das Evakuieren nur der Spannringe 2 und 3 sowie gegebenenfalls der Distanzstege 9 ist der Antennenreflektor gemäss Fig. 1 oder 2 auf ein kleines Volumen verpackbar und weist insbesondere nur ein kleines Bedrückungsvolumen auf. Bei jedem erneuten Entfalten entsteht wieder die auf die Symmetrieebene 7 justierte Form, die weitgehend unabhängig vom Bedrückungsvolumen und vom zu verwendenden Gasdruck ist. Werden die bedrückten Elemente, Spannringe 2 und 3 und Distanzstege 9, ausgehärtet, entfällt eine ständige Bedrük- By evacuating only the clamping rings 2 and 3 and possibly the spacers 9, the antenna reflector according to FIG. 1 or 2 can be packaged to a small volume and in particular has only a small volume of depression. Each time it is unfolded, the shape adjusted to the plane of symmetry 7 is again created, which is largely independent of the pressure volume and the gas pressure to be used. If the printed elements, clamping rings 2 and 3 and spacers 9, are cured, there is no constant pressure.

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kung. Die Verwendung des beanspruchten Antennenreflektors ist nicht auf den Weltraum beschränkt. kung. The use of the claimed antenna reflector is not limited to space.

Claims

1. Inflatable antenna reflector with a foldable and inflatable tension ring and a reflector membrane that can be stretched over it, characterized in that two tension rings (2, 3) and interacting with them at least one spacer web (4, 9) and foldable, tensile frames (8) for shaping Connecting two mirror-symmetrically stretchable membranes (5, 6), at least one of which is equipped as a reflector membrane, are provided.

2. Antenna reflector according to claim 1, characterized in that the clamping rings (2, 3) are held in their mutual position by a plurality of stable spacer webs (4) distributed along the clamping rings.

3. Antenna reflector according to claim 1, characterized in that the two clamping rings (2, 3) are held in their mutual position by a framework made of fait and inflatable spacers (9).

4. Antenna reflector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the frames (8) consist of a large-mesh network of thin threads.

5. Antenna reflector according to claim 4, characterized in that concentric rings are arranged as frames (8) orthogonal to a plane of symmetry (7) with outwardly increasing width.

6. Antenna reflector according to claim 4 or 5, characterized in that the membranes (5, 6) consist of an open-mesh fabric, wherein the threads of at least one of the membranes are coated with metal.

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