DE7213065U

DE7213065U - MADE OF SOLID MATERIAL, WINDABLE, BENDABLE AND TURBABLE HOLLOW CONDUCTORS FOR VERY SHORT ELECTROMAGNETIC SHAFTS

Info

Publication number: DE7213065U
Application number: DE7213065U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1976-01-29

Description

Aus Vollmaterial bestehender, aufwicl;elbarer, biegbarer und tordierbarer Hohlleiter für sehr kurze elektromagnetischeMade of solid material, windable, bendable and twistable waveguide for very short electromagnetic

Wellenwaves

Die Neuerung bezieht sich auf einen aus Vollmaterial bestehenden, aufv/ickelbaren, biegbaren und tordierbaren Hohlleiter für sehr kurze elektromagnetisch·-- Wellen, dessen Inne.-raum einen Rechteckquerschnitt mit einem Seitenverhältnis von etv,^ra 1 : 2 hat, bei dem die Außenkonturen der Breitseiten und der Schmalseiten jeweils nach ihrer Mitte hin derart kreisbogenförmig eingezogen und die Wandstärken dementsprechend unterschiedlich ausgebildet sind, daß beim Krümmen des Hohlleiters in der Querschnittsebene liegende, aber außerhalb der Innenkontur auftretende Gegendrehmomente entstehen, die zusammen mit in demselben Sinn biegenden Drehmomenten die Drehwirkung der anderen, die Querschnittsverformung bewirkenden Momente aufheben, so daß beim Krümmen des Hohlleiters eine optimale Formtreue des Hohlleiterquerschnitts erreicht wird.The innovation relates to electromagnetically to a group consisting of solid material, to V / ickelbaren, bendable and twistable waveguide for very short · - waves whose Inne.-space a rectangular cross-section with an aspect ratio of etv, ^r a 1: has 2, in which the The outer contours of the broad sides and the narrow sides are drawn in in the form of an arc of a circle towards their center and the wall thicknesses are accordingly designed differently so that when the waveguide is curved, counter-torques occur which lie in the cross-sectional plane but occur outside the inner contour and which, together with torques bending in the same sense, produce the turning effect the other moments causing the cross-sectional deformation cancel, so that when the waveguide is curved, an optimal shape accuracy of the waveguide cross-section is achieved.

Solche Kohlleiter sind insbesondere als Verbindungsle^ung zwi sehen der Antenne und den Sende-Empfangsgeräten bei Richtfunkgeräten mit Radiofrequenzen oberhalb 3 GHz vorgesehen. Es ist. bekannt, diese Hohlleiterzüge aus Teilabschnitten, nämlich geraden Hohlleitern, Krümmern und Verdrallungsstücken aufzubauen, wobei diese Teile in Werk gefertigt und am Montageort zusammengesetzt werden. Häufig ergeben sich jedoch Abweichungen der tatsächlichen örtlichen Abmessungen oder ggf. erforderliche Änderungen, so daß die vorgefertigten Teile nicht mehr zusammenpassen und spezielle Längen von Hohlleiterquerschnitten und Formstücken nachgefertigt v/erden müssen.Such cabbage ladder are particularly useful as a connecting line Between see the antenna and the transceivers in directional radios with radio frequencies above 3 GHz. It is. known to build these waveguide trains from subsections, namely straight waveguides, bends and twisting pieces, these parts are manufactured in the factory and assembled at the assembly site. However, there are often deviations the actual local dimensions or any changes that may be required so that the prefabricated parts no longer fit together and special lengths of waveguide cross-sections and fittings have to be re-grounded.

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In der DT-OS 1 939 317 der Anmelderin wurde bereits eine Lösung angegeben für einen Hohlleiter, der am Montageort den vorhandenen "baulichen Verhältnissen angepaßt werden kann und mindestens die gleiche übcrtragürigsqualität· wie die bisher eingesetzten starren Hohlleiterzüge aufweist. Dieser Hohlleiter besitzt ein solches Querschnittsprofil, daß beim Krümmen und beim Tordieren um seine Längsachse eine optimale Formtreue des Hohlleiterquerschnitts erreicht wird. Somit kann ein Hohlleiter größerer Länge hergestellt werden, der im aufgewickelten Zustand an den Montageort gebracht und dort bei der Montage durch Krümmen bzw. Biegen und Verdrehen der vorgesehenen Leitungsführung angepaßt wird.A solution has already been found in DT-OS 1 939 317 of the applicant specified for a waveguide that can be adapted to the existing structural conditions at the installation site and at least the same transferable quality as the rigid ones used up to now Has waveguide lines. This waveguide has such a cross-sectional profile that when bending and twisting around its longitudinal axis an optimal dimensional accuracy of the waveguide cross-section is achieved. A waveguide of greater length can thus be produced are brought to the assembly site in the rolled up state and there during assembly by bending or bending and twisting the intended line routing is adapted.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Hohlleiter in der Weise noch zu verbessern, daß unter Beibehaltung der optimalen Formtreue des Hohlleiterquerschnitts beim Krümmen und Tcrdieren die hierfür erforderlichen Momente minimiert werden.The innovation is based on the task of improving such a waveguide in such a way that while maintaining it the optimal shape accuracy of the waveguide cross-section when bending and twisting minimizes the torques required for this will.

Diese Aufgabe wird bei einem Hohlleiter der eingangs beschriebenen Art in der Weise gelöst, daß die kreisbogenförmige Einziehung der Außenkontur der Breitseiten derart bemessen ist, daß die Wandstärke der einzelnen Breitseite in ihrer Mitte etwa die Hälfte von dem Wert hat, der an der Übergangsstelle in die jeweils angrenzende Schmalseite des Hohlleiter-Innenquerschnitts gegeben ist, daß die Außenkontur der einzelnen Breitseiten über die angrenzenden Schmalseitenebenen der Innenkontur hinaus derart verlängert sind, daß Kragarme gebildet werden, deren Außenkontur außerhalb der kreisborgenförmigen Einziehung in den Breitseitenbereichen des Hohlleiters parallelflächig zu den Breitseiten des Hohlleiter-Innenquerschnitts geführt ist und im Bereich der freien Kragarmenden abgerundet und jeweils kontinuierlich in die kreisbogenförmigai Einziehungen im Bereich der Hohlleiterschmalseiten übergehend ausgebildet ist, und daß die Länge der Kragarme, ihre Breite und die Tiefe der Einziehung der Hohlleiterschmalseiten derart gewählt sind, _# daß, bezogen auf die jeweilige Schmalseitenebene und Breitseitenebene des Hohlleiter-Innenquerschnitts der einzelne Kragarm ein Verhältnis von Länge zu Breite von etwa 2,5 : 1 hat.This object is achieved in a waveguide of the type described in such a way that the arcuate retraction of the outer contour of the broad sides is dimensioned such that the wall thickness of the individual broad side in its center is about half of the value at the transition point into the each adjacent narrow side of the inner cross-section of the waveguide is given that the outer contour of the individual broad sides are extended beyond the adjacent narrow side planes of the inner contour in such a way that cantilever arms are formed, the outer contour of which is outside the circular recess in the broad side areas of the waveguide parallel to the broad sides of the waveguide. Internal cross-section is guided and rounded in the area of the free cantilever arm ends and each continuously merging into the circular arc-shaped recesses in the area of the waveguide narrow sides, and that the length of the cantilever arms, their width and the depth of the recess of the Hoh lleiterschmalseiten are selected such that _#, to the respective narrow side and broad side plane of the plane waveguide internal cross-section of the individual jib has a ratio of length to width of about 2.5 based: 1.

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Durch die Ausbildung entsprechend dem gewählten Wandstärke- / verlauf wird eine Formtreue des Hohlleiterquerschnitts beim Krümmen des Hohlleiters in der H- und Ε-Ebene und beim Tordieren um seine Längsachse gewährleisiet und insbesondere beim Krümmen in der K-Ebene ix-x-Ebene/ ein »ehr gcxirig,c5 VicLsrstandGniGmsnt erreicht. Aufgrund der bei diesem Hohlleiter kleinen Querschnittshöhe ergeben sich beim Krümmen in der Ε-Ebene bei gleichen mechanischen Dehnungen in der äußersten Faser kleinere Krümmungsradien als bei bekannten Hohlleitern. Durch Krümmen in der Ε-Ebene und durch eine Verdrillung mit ebenfalls geringem Torsionsmoment lassen sich also Leitungszüge ausschließlich mit kleinen Krümmungsradien realisieren. Vorteilhaft ist auch die einfache geometrische Außenkontur des Hohlleiters, wodurch Preßform, Flansche und Befestigungselemente für den Hohlleiter vereinfacht und die Bearbeitung bei der Beflanschung erleichtert werden. Diese für die Erhaltung der Formtreue des Hohlleiterquerschnitts günstige Formgebung ergibt außerdem beim Aufwickeln des Hohlleit-errS eTjte. lagesichere Auflageflächen und ermöglicht die Verwendu:\,_a einfacher Biegewerkzeuge, mit deren Hilfe der Hohlleiter am Montageort zur Erreichung der vorgesehenen Leitungsführung gebogen und tordiert wird.The shape of the waveguide cross-section when curving the waveguide in the H and Ε planes and when twisting around its longitudinal axis and especially when curving in the K plane ix-x plane / a is guaranteed by the design according to the selected wall thickness / course “Honestly, c5 VicLsrstandGniGmsnt achieved. Due to the small cross-sectional height of this waveguide, when bending in the Ε-plane with the same mechanical expansions in the outermost fiber, smaller radii of curvature result than in known waveguides. By bending in the Ε-plane and by twisting with a likewise low torsional moment, cable runs can only be realized with small radii of curvature. The simple geometric outer contour of the waveguide is also advantageous, as a result of which the mold, flanges and fastening elements for the waveguide are simplified and the machining during the flanging is made easier. This shape, which is favorable for maintaining the dimensional accuracy of the waveguide cross-section, also results in the winding of the waveguide errS eTjte. positionally secure support surfaces and enables the Verwendu: \ is bent _a simple bending tools, with the aid of the waveguide at the mounting location to achieve the intended wiring and twisted.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Hohlleiters ist die Stärke der Hohlleiterwandung in der durch die einzelne Schmalseite bestimmten Ebene so gewählt, daß sie der Bedingung M~h 6Γgenügt, worin M das zu kompensierende Drehmoment, h die Stärke der Hohlleiterwand und CT die maximal zulässige Biegespannung in dem für die Hohlleiterwandung verwendeten Material ist. Durch diese Bemessung wird der Materialaufwand für den Hohlleiter bei ausreichender Stabilität in vorteilhafter Weise reduziert, wodurch auch der Kraftaufwand f'^:r Biegen und Tordieren vermindert und die Montage des Hohlleiters erleichtert wird.In a further advantageous embodiment of the waveguide, the thickness of the waveguide wall in the plane determined by the individual narrow side is chosen so that it satisfies the condition M ~ h 6Γ, where M is the torque to be compensated, h is the thickness of the waveguide wall and CT is the maximum permissible bending stress in is the material used for the waveguide wall. By this design the cost of materials for the waveguide with sufficient stability in an advantageous manner, is reduced, whereby also the force f ^': the installation of the waveguide is facilitated r bending and twisting and reduced.

Zu den vorstehend genannten Vorteilen für einen Rechteckhohlleiter· gemäß der Neuerung kommen selbstverständlich auch die-Among the advantages mentioned above for a rectangular waveguide according to the innovation, of course, these

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jenigen, "bereits für den bekannten Hohlleiter nach der DT-03 1 939 317 aufgeführten hinzu, nämlich die Möglichkeit der direkten Verbindung des biegbaren Rechteckhohlleiters mit aen üblicherweise einen Rechteckquerschnitt aufweisenden Hohlleiterbauteilen bzw. ini'u den starren Rcchteckhohlleitungeri; ohne daß Hohlleiterübergänge verwerdet werden müssen. Gegenüber der starren Hohlleitung besteht der Vorteil des V/egfallens von Krümmern, Verdrallungsstücken und Zwischenstücken sowie eine wesentliche Einspaiung an Planungszeit und Montagekosten.those, "already for the well-known waveguide according to the DT-03 1 939 317 listed, namely the possibility of direct connection of the bendable rectangular waveguide with aen usually a rectangular cross-section having waveguide components or ini'u den stiff Rectanghohlleitungeri; without that waveguide transitions must be grounded. Compared to the rigid hollow pipe, there is the advantage of falling out of elbows, twisting pieces and intermediate pieces as well as a substantial saving in planning time and assembly costs.

Nachstehend wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The innovation is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt in einem Querschnitt einen Hohlleiter mit reohteckförmigem Innenquerschnitt und einer geeignet profilieren Außenkontur, der vorzugsweise aus weicnem, elektrisch gut leitendem Material besteht, insbesondere aus Aluminium, und im Strangpreßveriäsren hergestellt werden kann. Beim Krümmen des Hohlleiters um die Biegeebene x-x werden parallel zur Biegeebene Zug- und Druckspannungen verursacht, die Kräite q senkrecht zur Biegeebene zur Folge haben. Diese Kräfte hängen vom Krümmungsradius, vom Que-schnittsflächeninhalt und von der Querschnittsform ab und rufen Drehmomente M hervor, welche die Hohlleiterkontur deformieren. wie sich durch Rechnung beweisen läßt, kann die Querschnittsverforiaung dreh zweckmäßiges Dimensionieren der Querschnittsfläche gesteuert werden. Bei gegebener rechteckiger oder beliebiger Hohlleiterinnenkontur ist eine minimale Querschnittsverformung dann erreichbar, wenn die Außenkontur so gewählt wird, daß beim Krümmen des Hohlleiters Drehmomente M entstehen, die zusammen mit deu> Drehmoment M_Q die Drehwirkung der Momente M aufheben.The figure shows a cross-section of a waveguide with a rectangular inner cross-section and a suitably profiled outer contour, which preferably consists of white, electrically conductive material, in particular aluminum, and can be produced by extrusion. When the waveguide is bent around the bending plane xx, tensile and compressive stresses are caused parallel to the bending plane, which result in forces q perpendicular to the bending plane. These forces depend on the radius of curvature, the cross-sectional area and the cross-sectional shape and cause torques M which deform the waveguide contour. As can be proven by calculation, the cross-sectional deformation can be controlled by appropriate dimensioning of the cross-sectional area. With a given rectangular or any waveguide inner contour, a minimal cross-sectional deformation can be achieved if the outer contour is chosen so that when the waveguide is curved, torques M arise which, together with deu> torque M _Q, cancel out the rotational effect of the moments M.

Bei dem Hohlleiter gemäß der Neuerung sind die Außenkonturen der Brei+seiten "1 und der Schmalseiten 2 jeweils nach der Mitte hin eingezogen, vorzugsweise kreisbogenförmir, so daß eine durchIn the waveguide according to the innovation, the outer contours of the pulp + sides "1 and the narrow sides 2 are each drawn in towards the center, preferably in the shape of a circular arc, so that one through

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diese Einziehungen hervorgerufene unterschiedliche Wandstärke in Umfangsrichtung des Kohlleiterquerschnitts entsteht. Die Breitseiten 1 des Hohlleiters sind jeweils über die Schmalseiten 2 hinaus unter Bildung sogenannter Kragarme 3 verlängert. Diese Verlängerungen sind derart ausgebildet und bemessen, daß, bezogen auf die einzelne Schmalseite und den einzelnen Quadranten des Hohlleiterquerschnitts, jeweils ein wenigstens angenähertes symmetrisches T-Profil und, bezogen auf die einzelne Breitseite, ein stark unsymmetrisches T-Profil entsteht.these indentations caused different wall thicknesses arises in the circumferential direction of the Kohlleiter cross section. the Broad sides 1 of the waveguide are each extended beyond the narrow sides 2 to form so-called cantilever arms 3. These extensions are designed and dimensioned such that, based on the individual narrow side and the individual Quadrants of the waveguide cross-section, each an at least approximately symmetrical T-profile and, based on the individual Broadside, a strongly asymmetrical T-profile is created.

Für die Ausbildung una Bemessung der Kragarme sind zwei Bedingungen gegeben: Zum einen dürfen die durch die Momente in den Kragarmen hervorgerufenen Biegespannungen den zulässigen V/ert nicht überschreiten und zum anderen dürfen sich die Breitseiten des Hohlleiters nicht über das zulässige Maß hinaus durchbiegen.There are two conditions for the formation and dimensioning of the cantilever arms given: On the one hand, the bending stresses caused by the moments in the cantilever arms may exceed the permissible V / ert not exceed and, on the other hand, the broadsides are allowed Do not bend the waveguide beyond the permissible extent.

Von den beiden Längsseiten der Kragarme 3, d.h. den in Richtung der Breitseiten des Hohlleiters verlaufenden Seiten, verläuft zumindest jeweils die die Außenkontur der Breitseiten 1 fortführende Seite parallel zu den inneren Hohlleiterbreitseiten. An ihrem Ende sind die Kragarme 3 abgerundet und gehen vorzugsweise bogenförmig in die nach der Mitte hin eingezogene Außenkontur der Schmalseiten 2 über. Dadurch ist also wieder ein Materialausgleich hergestellt; denn war am KragarmendeFrom the two long sides of the cantilever arms 3, i.e. the sides running in the direction of the broad sides of the waveguide, runs at least in each case the side continuing the outer contour of the broad sides 1 parallel to the inner waveguide broad sides. At the end of the cantilever arms 3 are rounded and go preferably in an arc shape into the outer contour of the narrow sides 2 drawn in towards the center. So this is again a material compensation made; because was at the end of the cantilever

2p an Material weggenommen wurde, kommt an den Übergangsstellen von der Breitseite zum Kragarm wieder hinzu, so daß der für die Gegendrehmomente wirksame Querschnittsflächeninhalt erhalten bleibt. Im Bereich der Kragarme 3 entstehen beim Krümmen des Hohlleiters in der Querschnittsebene liegende, aber außerhalb der Innenkontur auftretende G-egendrehmomente M, die zusammen mit den in demselben Sinn biegenden Drehmomenten Mq die Drehwirkung der anderen, die Querschnittsverformung bewirkenden Momente M aufheben. Die Stärke h der Hohlleiterwandung der Breitseiten in der durch die einzelnen Schmalreiten bestimmten Ebene ist vorzugsweise auf einen minimal zulässigen2p of material has been removed, is added again at the transition points from the broad side to the cantilever arm, so that the cross-sectional area content that is effective for the counter torques is retained. In the area of the cantilever arms 3, when the waveguide is bent, G-specific torques M occur which lie in the cross-sectional plane but occur outside the inner contour, which, together with the torques Mq bending in the same sense, cancel the rotary effect of the other moments M causing the cross-sectional deformation. The thickness h of the waveguide wall of the broad sides in the plane determined by the individual narrow widths is preferably to a minimum permissible

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Wert bemessen, wodurch in vorteilhafter Weise eine Verringerung des Materialaufwandes und auch eine Herabsetzung der erforderlichen Momente beim Biegen erreicht wird. Im vorliegenden Fall wird die Stärke der Hohllei-cerwandung so gewählt, daß sie derValue measured, thereby advantageously reducing the cost of materials and also a reduction in the required Moments when bending is reached. In the present case, the thickness of the hollow lead wall is chosen so that it

Bedingung M~h 6" genügt. Hierbei bedeuten M das zu kompensierende Drehm^ient, h die Stärke der Hohlleiterwand der Breitseite in der Ebene der Schmalseite und 6 die maximal zulässige Biegespannung in dem für die Hohlleiterwandung verwendeten Material. Ein in diese Bedingung einzusetzender Proportionalitätsfaktor, der u,a= vom Biegeradius abhängig, beträgt beispielsweise C = ?-. Die Stärke der Hohlleiterwandung ist dann wenigstens so groß, vorzugsweise jgdoch nicht wesentlich größer zu wählen, daß die Bedingung M = jjp 6" erfüllt ist. Der in der Figur dargestellte Rechteckhohlleiter ist maßstabsgerecht wiedergegeben, so daß also die Abmessungen dem wahren Größenve rhältni s ent spre chen.Condition M ~ h 6 "is sufficient. M denotes the torque to be compensated, h the thickness of the waveguide wall on the broad side in the plane of the narrow side and 6 the maximum allowable bending stress in the material used for the waveguide wall. A proportionality factor to be used in this condition , the u, a = dependent on the bending radius, is, for example, C =? -. The thickness of the waveguide wall is then to be chosen at least so large, preferably not significantly greater , that the condition M = jjp 6 "is met. The rectangular waveguide shown in the figure is shown to scale, so that the dimensions correspond to the true size ratio.

2 Schutzansprüche 1 Figur2 protection claims 1 figure

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Claims

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1. Made of solid material, windable, bendable and twistable waveguide for very short electromagnetic waves, the interior of which has a rectangular cross-section with a Has an aspect ratio of about 1: 2, with the outer contours of the broad sides and the narrow sides according to their The center is drawn in in the shape of a circular arc and the wall thicknesses are accordingly designed differently that Counter-torques that lie in the cross-sectional plane when the waveguide is curved but occur outside of the inner contour arise which, together with torques bending in the same sense, the rotary action of the other which Cancel cross-sectional deformation causing moments, so that when the waveguide is curved, an optimal dimensional accuracy of the waveguide cross-section is achieved, as a result characterized in that the circular arc-shaped recess of the outer contour of the broad sides (1) is dimensioned in such a way is that the wall thickness of the individual broad side (1) in its middle has about half of the value (h), which at the transition point into the respectively adjacent narrow side (2) of the waveguide inner cross-section is given that the outer contour of the individual broad sides (1) beyond the adjacent narrow side planes of the inner contour in such a way are extended that cantilever arms (3) are formed, the outer contour of which is outside of the circular arc-shaped indentation in the broadside areas of the waveguide parallel to the broad sides (1) of the inner cross-section of the waveguide is and rounded in the area of the free cantilever arm ends and each continuous in the circular arc-shaped recesses in the area of the narrow waveguide sides (2) is designed to merge, and that the length of the cantilever arms (3), their

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Width and depth of the hollow conductors c. sides (2) are chosen such that, based on the respective narrow side plane and broad side plane of the hollow guide inner cross-section the individual cantilever arm (3) has a length to width ratio of about 2.5: 1.

Rectangular waveguide according to Claim 1, characterized in that the strength of the H '. The application of the broad side in the plane determined by the individual narrow side (2) is chosen so that it satisfies the condition M ^ -h ^ O, where M is the torque to be compensated, h is the strength of the Waveguide wall of the broad side and 'ö is the maximum allowable bending stress in the material used for the waveguide wall.

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