CN101846125B - 玻璃钢雷达天线罩用低反射系数连接螺栓的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连接玻璃钢制雷达天线罩的板块用的连接螺栓。一种低反射系数连接螺栓，其主体是一个标准不锈钢螺栓，该螺栓具有平顶吸波层结构或帽型吸波层结构，即螺栓顶部中心设有吸波孔，在所述吸波孔中充满对电波具有吸收作用的吸波胶，并在螺栓顶部涂覆一层吸波胶层或粘接一吸波帽。本发明还公开了所述低反射系数连接螺栓的制作方法，及所述吸波胶的配方和制作方法。本发明的低反射系数连接螺栓较原标准不锈钢螺栓在减小天线罩接缝处反射系数，提高传输系数，改善雷达天线罩的电性能方面有明显效果。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢制大型高性能雷达天线罩，具体涉及所述雷达天线罩板块间的金属连接件的改进。
背景技术
当前，国内外大型高性能雷达天线罩中，板块之间的连接主要以金属螺栓为主，也有少量采用非金属连接件(例如尼龙、塑料、玻璃钢等)，非金属连接件反射系数虽小，但强度不足，难以满足工程上的需要。而金属螺栓连接强度虽高，但反射系数较大，对电波传输特性影响较大。随着雷达天线罩由满足低频段(P、L波段)雷达向满足高频段(Ku、Ka波段)雷达的发展过程中，金属螺栓较大的反射系数影响日显突出。在高频段(Ka波段)雷达天线罩的研制过程中，接缝处的传输特性始终是一项关键指标。最初阶段，采用与低频段天线罩相同的普通金属螺栓和相同的连接方式，但反复试验表明，金属连接件的反射作用对Ka波段传输特性的影响更为突出。且当试验环境和工作环境不同时，反射的回程波可能会产生二次甚至多次影响，由于在连接时使用大量的金属螺栓，其影响不可忽视。因此，必须对金属螺栓进行改进，使得到达金属螺栓表面的电波不发生或较少地发生反射。
发明内容
本发明的目的是提出一种低反射系数连接螺栓，在不降低连接强度的基础上，用较方便、快捷的方法，能较大地减小雷达天线罩连接处的反射系数，改善雷达天线罩的传输特性。
本发明是这样构思的。要减少金属螺栓对电波的反射，最好的方法便是将到达金属螺栓表面的电波最大限度地吸收掉，使其不产生或较少产生反射。虽然吸收的部分也会影响到天线罩的透波率，但是由于螺栓面积远远小 于天线罩表面积，这种影响可以忽略。经过试验，在金属螺栓的特定部位填充或覆盖对电波具有吸收作用的吸波材料，使到达金属螺栓表面的电波能够极大限度地被吸收，从而达到减少电波反射，改善雷达天线罩传输特性。
本发明的一种低反射系数连接螺栓，有二种结构形式：①平顶型吸波层结构与②帽型吸波层结构。
本发明的一种平顶型吸波层结构的低反射系数连接螺栓是这样的。一种低反射系数连接螺栓，其主体是一个标准不锈钢螺栓，其特征在于：具有平顶吸波层结构，即螺栓顶部中心设有吸波孔，在所述吸波孔中充满对电波具有吸收作用的吸波胶，并在螺栓顶部涂覆一层吸波胶层。
其中，所述吸波胶覆盖层覆盖住整个螺栓顶面，其胶层厚度为2-4mm。
螺栓顶部中心吸波孔的孔径为d±1.5mm，孔深为k/3-2k/3，其中：d＝螺纹外径，k＝螺栓头部高度。
所述平顶型吸波层结构的低反射系数吸波层的连接螺栓的制作通常可以通过制作辅助模具来提高生产效率和保证产品质量，其过程为：
①制作辅助模具：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，打出若干螺栓孔并加工出与螺栓头部形状相同但较深的螺栓头部阴模；
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部按要求打出吸波孔；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④进模：取打好中心吸波孔的螺栓，用砂纸将螺栓顶部轻轻打毛，然后将螺栓头部朝上、尾部朝下插入辅助模具的螺栓孔内；
⑤将配制好的吸波胶均匀涂在开好孔的螺栓顶面上面，使吸波胶充满螺栓顶部的吸波孔，并充满辅助模具的孔；
⑥固化、脱模、修整：常温下放置1h以上，待固化后将螺栓从模具中脱出并修整后，即可在天线罩装配时使用。
根据用户要求，最后在所述吸波胶层外喷涂不同颜色的油漆涂层。
本发明的一种帽型吸波层结构的低反射系数连接螺栓是这样的。一种低反射系数连接螺栓，其主体是一个标准不锈钢螺栓，其特征在于：具有帽型 吸波层结构，即螺栓顶部中心设有吸波孔，在该吸波孔中充满对电波具有吸收作用的吸波胶，并在螺栓头部外粘套有一个由玻璃布与吸波胶复合而成的吸波帽。
所述吸波帽由10-20层玻璃布与吸波胶复合而成，其厚度为2-4mm。
所述帽型吸波层结构的低反射系数连接螺栓的制作过程为：
①金属模具加工：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，加工出若干比螺栓头部略大且较深的螺栓头部阴模；
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部按要求打出吸波孔；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④制复合材料：将吸波胶涂布在0.08mm无碱玻璃布上，然后依次将10-20层全部成型在螺栓头部阴模内，制成玻璃布/吸波胶复合材料；
⑤复合吸波帽成型：用标准金属螺栓作为上模，在螺栓表面涂脱模剂，然后以一定的压力压在步骤④的玻璃布/吸波胶复合材料上；
⑥吸波帽固化、脱模、分离：常温下固化1h以上，待固化后的吸波帽从模具中脱出并修整；
⑦螺栓填充吸波胶：取步骤②的打好吸波孔的螺栓，用吸波胶填充满螺栓顶部孔，形成螺栓部分；
⑧粘套吸波帽：在天线罩用填充吸波胶的螺栓装配完成后，通过粘结剂将吸波帽粘套在螺栓的头部。
根据用户要求，最后在所述吸波胶层外喷涂不同颜色的油漆涂层。
所述吸波胶系在不饱和聚酯为基体中，加入吸波剂碳粉和固化剂过氧化甲乙酮组成。其组成按重量百分比计为：吸波剂碳粉0.5-3.0％，固化剂过氧化甲乙酮0.5-2％，其余为不饱和聚酯。
所述吸波胶须在制作前4分钟配制，其制作方法为：
在温度为20±5℃的环境中，按上述配方选取不饱和聚酯，加入细度500目以上的碳粉，充分搅拌使碳粉完全均匀地分散在树脂中，再加入固化剂过氧化甲乙酮，搅拌均匀后待用。
本发明的突出的优点在于：
1.低反射系数连接螺栓较原金属不锈钢螺栓在减小天线罩接缝处反射系数，提高传输系数有明显效果，并且不降低连接强度；
2.经优化电性设计和强度设计，采用本发明的连接螺栓，对于新型高频天线罩特定的频段，例如在20-28GHz频段上，其减小反射系数的作用更加明显。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例2的结构示意图；
图3为实施例1的连接螺栓的制作工艺示意图；
图4为实施例2的连接螺栓的制作工艺示意图；
图5为本实用新型的连接螺栓与对比组的频率-功率传输系数曲线图；
图6为本实用新型的连接螺栓与对比组的频率-功率反射系数曲线图。
具体实施方式
现结合实施例及附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1，是一种具有平顶吸波层结构的低反射系数连接螺栓，其主体是一个标准不锈钢螺栓，以M6为例，在螺栓顶部中心打一吸波孔，螺栓的螺纹外径为6mm，孔径取4.5-7.5mm，螺栓的六角头部厚为4mm，孔深取1.3-2.6mm，在所述吸波孔中充填满对电波具有吸收作用的吸波胶，并在螺栓顶部涂覆一层覆盖住整个螺栓顶面的吸波胶层，其厚度约为2-4mm。该连接螺栓使用较方便，在整个Ka波段上都能够提高传输系数和降低反射系数，并具有与标准不锈钢螺栓相当的剪切强度。
这种连接螺栓的制作，通常可以通过辅助模具来提高生产效率和保证产品质量，仍以制作M6螺栓为例，其过程为：
①制作辅助模具：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，按行按列打出若干Φ6.2mm的螺栓孔并加工出与螺栓六角头部形状相同但较螺栓头部的厚度深约2-4mm的螺栓头部阴模，参见图3；
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部按要求打出吸波孔；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④进模：取打好中心吸波孔的螺栓，用砂纸将螺栓顶部轻轻打毛，然后将螺栓头部朝上、尾部朝下插入辅助模具的螺栓孔内；
⑤将配制好的吸波胶均匀涂在开好孔的螺栓顶面上面，使吸波胶充满螺栓顶部的吸波孔，并充满辅助模具的孔；
⑥固化、脱模、修整：常温下放置1h以上，待固化后将螺栓从模具中脱出并修整后，即可在天线罩装配时使用。
根据用户要求，最后在所述吸波胶层外喷涂不同颜色的油漆涂层。
实施例2：
如图2，是一种具有帽型吸波层结构的低反射系数连接螺栓，其主体是也一个标准不锈钢螺栓，同样以M6为例，在螺栓顶部中心打一吸波孔，螺栓的螺纹外径为6mm，孔径取4.5-7.5mm，螺栓的六角头部厚为4mm，孔深取1.3-2.6mm，在所述吸波孔中充填满对电波具有吸收作用的吸波胶，并在螺栓头部外粘套有一个由玻璃布与吸波胶复合而成的吸波帽，所述吸波帽由10-20层玻璃布与吸波胶复合而成，其厚度约为2-4mm。该连接螺栓改善电性能的效果不及实施例1，但具有较好的耐候性能。
这种连接螺栓的制作，通常可以通过辅助模具来提高生产效率和保证产品质量，仍以制作M6螺栓为例，其过程为：
①金属模具加工：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，加工出若干与螺栓六角头部形状相同但比螺栓头部略大且较深的螺栓头部阴模，如M6螺栓的六角头的对边距为10mm，模具则开对边距为14-18mm，孔深为6-8mm的六角形盲孔，参见图4。
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部按要求打出吸波孔；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④制复合材料：用小刷子将吸波胶涂布在0.08mm无碱玻璃布上，然后依次将10-20层全部成型在螺栓头部阴模内，制成玻璃布/吸波胶复合材料；
⑤复合吸波帽成型：用标准金属螺栓作为上模，在螺栓表面涂脱模剂，然后以一定的压力压在步骤④的玻璃布/吸波胶复合材料上；
⑥吸波帽固化、脱模、分离：常温下固化1h以上，待固化后的吸波帽从模具中脱出并修整；
⑦螺栓填充吸波胶：取步骤②的打好吸波孔的螺栓，用吸波胶填充满螺栓顶部孔，形成螺栓部分；
⑧粘套吸波帽：在天线罩用填充吸波胶的螺栓装配完成后，通过粘结剂将吸波帽粘套在螺栓的头部。
根据用户要求，最后在所述吸波胶层外喷涂不同颜色的油漆涂层。
实施例3-5：吸波胶制作
按表1配方(以重量百分比计)
表1
| 序号 | 不饱和聚酯 | 碳粉 | 过氧化甲乙酮 | 总重 |
| 实施例3 | 193.2g/占0.966 | 5.6g/占0.028 | 1.2g/占0.006 | 200g |
| 实施例4 | 128.5g/占0.972 | 1.2g/占0.009 | 2.5g/占0.019 | 132.2g |
| 实施例5 | 128.5g/占0.977 | 0.5g/占0.004 | 2.5g/占0.019 | 131.5g |
所述吸波胶须在制作前4分钟配制，其制作方法为：
在温度为20±5℃的环境中，按上述配方选取不饱和聚酯，加入细度500目以上的碳粉，使用搅棒充分搅拌，使碳粉完全均匀地分散在树脂中，再加入固化剂过氧化甲乙酮，搅拌2min均匀后待用。
制作好的低反射系数连接螺栓经过电性能对比试验证明，对提高传输系数和降低反射系数有明显效果。
采用GJB1598-93《玻璃纤维增强塑料蜂窝夹层结构板传输功率百分比试验方法》，对标准不锈钢螺栓、实施例1和实施例2的低反射系数连接螺栓进行电性能试验，试验结果见表2与图5、图6。
数据表明：
(1)本实用新型的两种形式的连接螺栓都能够提高传输系数和降低反射系数；实施例1的连接螺栓在整个试验频段内都能较稳定发挥作用，在某些频段(如20GHz～28GHz)作用相对更明显，并且使用较方便。
(2)实施例2的连接螺栓在某些频率作用不大，但其耐候性更优。
表2
注：“+”表示增加，“-”表示降低。
Claims (2)
1.一种低反射系数连接螺栓的制作过程为：
①制作辅助模具：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，打出若干螺栓孔并加工出与螺栓头部形状相同但较深的螺栓头部阴模；
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部打出吸波孔，所述吸波孔的孔径为d±1.5mm，孔深为k/3-2k/3，其中：d＝螺纹外径，k＝螺栓头部高度；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④进模：取打好中心吸波孔的螺栓，用砂纸将螺栓顶部轻轻打毛，然后将螺栓头部朝上、尾部朝下插入辅助模具的螺栓孔内；
⑤将配制好的吸波胶均匀涂在开好孔的螺栓顶面上面，使吸波胶充满螺栓顶部的吸波孔，并充满辅助模具的孔；
⑥固化、脱模、修整：常温下放置1h以上，待固化后将螺栓从模具中脱出并修整后，即可在天线罩装配时使用。
2.一种低反射系数连接螺栓的制作过程为：
①金属模具加工：在厚度为10mm的钢板上，根据所选用的标准金属螺栓数量和规格，加工出若干比螺栓头部略大且较深的螺栓头部阴模；
②加工吸波孔：在所述螺栓顶部打出吸波孔，所述吸波孔的孔径为d±1.5mm，孔深为k/3-2k/3，其中：d＝螺纹外径，k＝螺栓头部高度；
③涂脱模剂：在所述螺栓头部阴模上涂脱模剂，待脱模剂干燥；
④制复合材料：将吸波胶涂布在0.08mm无碱玻璃布上，然后依次将10-20层全部成型在螺栓头部阴模内，制成玻璃布/吸波胶复合材料；
⑤复合吸波帽成型：用标准金属螺栓作为上模，在螺栓表面涂脱模剂，然后以一定的压力压在步骤④的玻璃布/吸波胶复合材料上；
⑥吸波帽固化、脱模、分离：常温下固化1h以上，待固化后的吸波帽从模具中脱出并修整；
⑦螺栓填充吸波胶：取步骤②的打好吸波孔的螺栓，用吸波胶填充满螺栓顶部孔，形成螺栓部分；
⑧粘套吸波帽：在天线罩用填充吸波胶的螺栓装配完成后，通过粘结剂将吸波帽粘套在螺栓的头部；
⑨喷漆：根据用户要求，最后在所述吸波胶层外喷涂不同颜色的油漆涂层。
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