NO165368B - Hjoernereflektor til bruk i en radarballong. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en hjørnereflektor til bruk i en radarballong, særlig til bruk ved måling av meterologiske parametre, videre som radarmarkør for eksempel i redningstjenesten og andre formål.

Av kjent teknikk på dette området skal det spesielt henvises til US-PS 2 463 517, 2 888 675 og 3 276 017, DE-PS 1 129 192 samt GB-publ. 2152785.

Alle disse publikasjoner berører i større eller mindre grad den oppgave foreliggende oppfinnelse har til hensikt å løse, dog uten å gjøre dette.

En radarballong skal gi best mulig refleksjon samtidig som den skal oppfylle ønske om å benytte lite gass. Prinsippet med å plassere en hjørneref lektor i en ballong er som nevnt tidligere kjent, det har imidlertid vært vanskelig å få trukket ut reflektoren i fullt omfang. Spesielt vil avvik fra ortogonaliteten mellom de forskjellige plan redusere den effektive refleksjon. Ballongens utvidelse ved fylling eller ved oppstigning i atmosfæren kan ifølge kjent teknikk deformere reflektoren og gi store mekaniske belastninger på konstruksjonen, spesielt når det gjelder meterologiske ballonger som også utsettes for store temperaturvariasjoner. En ballong som fritt dreier seg vil kunne bli liggende med et plan nær parallelt med radarstrålen og således gi dårlige eller eventuelt ingen refleksjon. En hjørnereflektor med åtte innvendige hjørner vil også til en hver tid ha halv-parten av de innvendige hjørner liggende i radarskyggen.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å forbedre den kjente teknikk og søker utforminger som på en ny måte øker forholdet mellom refleksjon/rekkevidde og benyttet gass-mengde, og som også er lett å fremstille. Oppfinnelsen er basert*xpå')i en reflektor der de reflekterende plan er opphengt 1 et tsnorrammeverk av tilnærmet lkke-elastiske snorer som samtidlig «"definerer vimkelen mellom planene og som spenner ut radarr-efléktoren i form av et reflekterende nett, en duk, en folie eeMiér lignende, heretter kalt folie.

I henlrdlcd til dette angår foreliggende oppfinnelse en hjørneneflektor for opphenging i en radarballong og oppfinnelsen; karakteriseres ved at reflektoren blir tildannet av et oppspent, i det vesentlig uelastisk snorrammeverk med dertili Jfésr-tet reflekterende folie slik at de tre ortogonale plan ;kun har fysisk kontakt via snorrammeverket, og at de ytre ;kriutepunkt samtidlig tjener som opphengingspunkt.

Oppfinnelsen angår også én ballong av elastisk materiale for innvendig opphenging av den ovenfor beskrevne hjørnereflek-tor , ,og>aienne karakteriseres ved at den har minst så mange hjørnerersom reflektoren har og at disse kan festes direkte til reflektoren og strekke ut reflektorhjørnene ved gassfyll-ing pg3;ekspansjon.

Ifølgé5'.o oppfinnelsen blir snorrammeverket spent ut av ballongen. Hver folledel er i prinsippet innbyrdes og adskilt] i.fra ballonduken fritthengende, slik at det ikke oppstårårf riks jon ved <g>idekrefter som kan ødelegge vinkelen mellomo;de forskjellige plan. Reflektorens form blir i liten grad sd påvirket av variasjoner i strekkpåkjenningen fra ballongen hvis strekkpåvirkningen er over en viss mini-mumsverdi. Et ekstra folieareal kan spennes ut forbi ytterkantene til snorrammeverket ved hjélp av lette spiler eller;;prpfiler som hviler eller balanserer på det utspente snorrammeverk og på folien forøvrig.

En reflektor som brukes som radarmarkør i redningstjenesten eller;.som. narremål for sivile eller militære formål bør ha 8 innvendige hjørner for å kunne reflektere innkommende strålUhgi.fra alle tilfeldige retninger.

En reflektor som benyttes for meterologiske formål behøver Ikke mer enn fire Innvendige hjørner da reflektoren ved hjelp av egnede innretninger kan orienteres slik at den samme side alltid vender ned.

En ballong av den foreliggende type blir fortrinnsvis laget av enkle, gjerne sammensatte flater av elastisk gasstett duk, folie eller lignende, heretter kalt duk.

Flatenes form velges slik at reflektoren i størst mulig grad fyller en ferdig oppblåst ballong og slik at reflektoren kan henges opp i hjørnene.

Et av festepunktene kan i denne forbindelse fortrinnsvis kombineres med en ventil/påfyllingsstuss.

Et feste til hjørnene gir rask utspenning av reflektoren og utnytter elastisiteten i endel av ballonduken som ellers ikke blir utsatt for store elastiske påkjenninger.

For ballonger som skal stige opp gjennom atmosfæren kan man utnytte den effekten at selv en ikke fullt spent reflektor vil kunne gi nok refleksjon på nært hold til registrering og at utspenningen forbedres etter hvert som ballongen stiger og utvider seg.

Ballonger som skal opp i større høyder kan være utstyrt med snorer eller lignende som i første omgang regulerer ekspan-sjonsvolumet. Derved kan man få nok trykk i ballongen til å spenne ut reflektoren fra starten.

Som nevnt ovenfor kan det ved meterologiske ballonger være ønskelig å ha den permanent orientert i en viss retning, dette kan for eksempel skje ved at et lodd, gjerne i form av en sonde for for eksempel temperatur- og fuktighetsregistrer-ing, henger under ballongen.

Ved hjelp av egnet utforming av ballong eller ved hjelp av påsatte finner kan man også oppnå en kontrollert rotasjloni av ballongen rundt en vertikal akse, noe som statistisk vil gi en god refleksjon.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der: Fig. 1-3 viser foliedeler til reflektoren med snorer i stiplet linje; Fig. 4 viser en ferdig reflektor; Fig. 5 viser en utvidelse av reflektorarealet; Fig. 6 viser sammenhengende og utbrettede deler for en ballong; Fig. 7 viser det samme emne i delvis brettet og sammensveiset utgave; Fig. 8 viser en ferdig ballong med reflektor og sonde; Figurene 9 og 10 viser varianter av ballongduken i fig. l'\ Fig. 11 viser en variant av det kvadrat som i fig. 6'^ er merket ghij; og Figurene 12 og 13 viser et ballongemne for reflektor med<g>åtte innvendige hjørner.

Som nevnt ovenfor er det karakteristiske ved oppfinnelse»! att. reflektoren er opphengt i tilnærmet ikke-elastisk snorramme^-verk som klart definerer posisjonen til de tre ortogonaltc kryssende plan og som i prinsippet blir utstyrt med; dem reflekterende folie slik at hvert plan innretter seg heitt fritt i forhold til de andre plan og i en retning som fastlegges av snorrammeverket. Snorene kan samtidig benyttes til å spenne ut hvert enkelt av planene.

Den reflekterende folie i en hjørnereflektor av oppfinnelsens type må ha tilstrekkelig ledningsevne til å gi tre enkelt-refleksjoner. Karakteristisk gir en 0,003 mm aluminiums-folie ved 9 GHz ca. 0,9 ganger det en kan oppnå ved en tykkere folie mens 0,0005 mm gir 0,08 ganger det teoretisk oppnåelige.

I figurene 1 - 5 er prinsippet med et snorrammeverk og fritthengende folie som beskrevet ovenfor eksemplifisert ved hjelp av en reflektor med fire innvendige hjørner.

Snorene 2 kan festes på plass på foliedelene mens de ligger plant. En videre montering skjer ved at snorene fra de forskjellige deler festes til hverandre i hjørnene.

Med folien 1 som horisontalt plan skal de to vertikale plan danne diagonaler AC henholdsvis BD i 1.

Minst et av disse plan må være splittet langs skjæringslinjen 6 mellom de to vertikale plan for at disse fritt skal kunne strammes vinkelrett på hverandre.

Det andre vertikale plan må minst være så mye oppsplittet at snorer 2 fritt kan strammes. Snorene bør videre ha forskjel-lig innsving i skjæringspunktene F/F' for de to vertikalplan slik at snorene kan innrette seg fritt.

En komplett reflektor, se fig. 5, oppnår man ved at B blir festet til B', D til D' , C til C, A til A' og E til E'.

Festingen av snorene er vesentlig for oppfinnelsen da vinkelen mellom planene er gitt av knutepunktene. Utenfor knutepunktene kan snorene brukes for opphenging av reflektoren.

Fig. 4 viser en ferdig reflektor i utspent tilstand. Før denne settes inn i ballongen kan de vertikale plan brettes ved hjelp av enkle bretter på trekantene 3-5 slik at punktet E blir liggende mot sentrum av 1 og resten av reflektoren parallelt med 1.

En annen variant av oppfinnelsens reflektor kan man oppnå ved å bytte ut trekanten 3'i fig. 2 med tilsvarende deler 4 og 5 i fig. 3. Ved å plassere et ekstra sett av trekantene på fig. 2 og 3 symmetrisk om folien 1 oppnår man en reflektor med åtte innvendige hjørner.

Formen på delene er ikke bundet av den i figurene 1-4 skisserte form så sant ortogonaliteten opprettholdes. Således viser fig. 5 en mulighet for å øke det aktive arealet når avstanden mellom opphengingspunktene. er gitt.. I stedet for å kutte folien langs den rette linje HI er det festet en spile 8 til folien, denne balanserer i sin tur på snoren 2 slik at man får et tilleggsareal GHI som ligger i plan med resten av folien 7. Reflektorutvidelsen kan brukes langs alle ytre kanter av reflektoren og man kan også; bruke en eller flere spiler langs hver av kantene.

En annen utførelsesform for økning av reflektorarealet er å spenne ut snorene 2-' nær oppspenningspunktet med små rammer. Disse opptar strekket i snorene slik at strekket blir det samme som om snorene hadde fortsatt til sine fastknyt-ningspunkter. Rammene kan være plater eller rammeverk med tre eller fire hjørner.

Det vesentlige ved ballongen ifølge foreliggende oppfinnelse er at den består av enkle og gjerne sammenhengende flater av et elastisk materiale, og at kantene som skal festes ved lukking; av ballongen parvis har like lengder og at det blir dannet hjørner som kan'' benyttes som festepunkter for reflektoren.

Ballonghjørnene kan festes direkte til reflektorhjørnene slik at ballonhjørnene trekkes inn når ballongen utvider seg, derved får man utnyttet elastisiteten i ballongduken i et område som ellers ikke blir utsatt for store strekkbelastnin-ger på grunn av utvidelsen.

Formen på flatene kan velges ut fra produksjonstekniske hensyn og ut fra den tankegang at ballongen bør ligge tettest mulig rundt reflektoren for å redusere den anvendte gass-mengde .

En ballong med den samme utgangsform som reflektoren i fig. 4 kan man fremstille av en løpende bane av duken som vist i fig. 6 . Figuren 7 viser den samme duk brettet langs f'k' og videre sveiset langs k'(l'/J'). Ved fremstillingen kan man gjerne brette duken slik at man kutter ut stykket til ballongen direkte med den form som er vist i fig. 7.

Et annet alternativ kan ved vanskeligheter med tilgang på bred duk, være å la en eller begge firkanter g'h'1'j' og e'f'k'1' fremstilles separat som så sveises til firkanten f'g'j<*>k' til den form som er vist i fig. 7.

Monteringen av reflektoren i ballongen kan gjennomføres ved at en plan sammenbrettet reflektor blir anordnet midt på kvadratet g'h'1'j' med reflektorhjørnene og festesnorer pekende ut mot dukhjørnene. E" blir liggende midt på kvadratet og festes til k' ved at man løfter e' og fører k' til E" og fester dette sammen.

Feste i k' kan gjerne skje kombinert med en ventil/fylle-stuss.

Ballongen gjøres ferdig tett ved at e' føres til i<*> og f til h' med en deretter følgende sveising langs g<*>(h'/f')(i<*>/e')-(r/i).

Snorene fra hjørnereflektoren kan festes til ballonghjørnene ved at en del av hjørnespissen blir surret, klemt, limt, sveiset eller på annen måte festet. På snorene kan det gjerne være anordnet små kuler, videre knuter eller lignende for å lette festingen. Ved å suge ut restluften oppnår man således en ballong som er lett å pakke og å transportere til bruksstedet.

Det er karakteristisk at hoveddelen av tillagingen er skjedd i et plan.

En oppblåst radarballong med sonde henholdsvis stabiliser-ingslodd 12 er vist i fig. 8. Etter oppblåsing vil ballongen se ut som en tilnærmet kule med innover buklede festepunkter.

Varianter av et dukemne som vist i fig. 7 er vist i figurene 9 og 10. Disse har bl.a. den fordel at de er enkle og kan fremstilles fra en smal rettløpende bane. I fig. 9 er kvadratet g'h'1'j' redusert til et parallellogram g"h"i"J" og i fig. 10 er parallellogrammene e* f'k'1' og g'f'k'J' redusert til et kvadrat e ' * 'f " 'k' ' ' 1' * ' og Fremstillingen av ballongen kan være helt analog fremstilling av dukemnene som vist i flg. 7 og det andre gjelder selvfølg-elig også andre lignende varianter.

Detaljen i fig. 11 viser en annen variant av kvadratet g""h""i""j"". Det karakteristiske ved denne utforming er en mulighet for å tilveiebringe rotasjon ved hjelp av en rotasjonssymmetri rundt en midtnormal slik at ballongen vil få rotasjon under oppstigning.

Den fullstendige symmetri er ikke absolutt nødvendig så sant ballongen får tilstrekkelig rotasjon og forblir relativt stabil. På samme måte som for .kvadrater kan man bygge inn andre rotasjonssymmetriske detaljer andre steder på ballongen ved hjelp av utforming av dukemnet, ved sammensveisingen eller ved å feste finner ;eller lignende.

En ballong med åtte innvendige reflektorhjørner har seks festepunkter. På samme måte som for reflektoren kan ballongen også lages speilsymmetrisk om et motsvarende plan, nærmere det som ellers hadde vært tilsvarende kvadratet ghij. Med utgangspunkt i dukemnet på fig. 7 kan man erstatte kvadratet med en del som gjør ballongemnet symmetrisk om et plan loddrett på papiret langs linjen gj som vist i fig. 12.

Åpningen mellom e'l<*> og mJ * gir store fordeler ved montering fremfor et emne med samme omfang der e'l' og ml' er sammenhengende. Når m flyttes til M og n til N som vist i fig. 12 ved hjelp av piler, gjenkjenner man straks omrisset av emnet i fig. 7. Man fester så et reflektorhjørne til o og legger så reflektoren ned på kvadratet g'NMj' på tilsvarende måte som ovenfor når det gjelder kvadratet g'h'i'j'. Den videre montering kan så skje på samme måte som antydet når det gjelder dukemnene i fig. 7.

Man kan også bruke alternative former, f. eks. som vist på figurene 9 og 10, man kan videre kombinere dette med forskjellige utforminger når det gjelder de to halvdeler som er delt av gj' og individuelt med hver av disse flater.

En ytterligere variant er vist i fig. 13 der pilene viser hvordan man kan få samme omriss som på fig. 7 og derved også bruke den ovenfor antydede montering.

Claims (10)

1. Hjørnereflektor for opphenging i en ballong, karakterisert ved" at reflektoren dannes av et oppspent, i det alt vesentlige ikke-elastisk snorrammeverk (2) med påhengt reflekterende folie på en slik måte at de tre ortogonale plan kun via snorrammeverket har fysisk kontakt, og dette i de ytre knutepunkt samtidig tjener som opphengingspunkt.

2. Reflektor ifølge^ krav 1, karakterisert ved at snorer (2) festes langs kanten av et delemne (1, 3-5) som skal danne reflekterende plan og at snorer med folie så festes sammen til et i det vesentlige ikke-elastisk snorrammeverk .

3. Reflektor ifølge krav 1 og 2,karakterisert ved at det på tvers av en eller flere ytterkanter, på snorrammeverket, er festet en eller flere spiler (8) som kan spenne ut folie forbi kanten av snorrammeverket i samme plan som den innenfor liggende folie.

4 . Reflektor ifølge krav 1,karakterisert ved at de spisst utstikkende hjørner er skåret av og at strekket i snorrammeverket tas opp av små rammer som i sin tur har feste for utspenning av reflektoren som helhet.

5. Ballong av elastisk materiale for innvendig opphenging av en hjørnereflektor ifølge krav 1,karakterisert ved at den har minst like mange hjørner som reflektoren og at disse kan festes direkte til reflektoren, og vil bule inn og med full kraft strekke ut reflektorhjørnene ved gassfyll-ing og utvidelse.

6. Ballong Ifølge krav 5,karakterisert ved at den omfatter ballongemner (9, 10, 11, 13, 14) som er brettet og sveiset langs parvis like lange sidekanter for derved å gi en tett ballong og at reflektoren er lagt inn i og festet før sammensveising av ballongen.

7. Ballong ifølge krav 5,karakterisert ved at et hjørne også omfatter en påfyllingsanordning for gass.

8. Ballong ifølge krav 5,karakterisert ved at den omfatter en indre reflektor (fig. 8) med fire innvendige hjørner som er rettet nedover.

9. Ballong ifølge krav 8,karakterisert ved at den videre omfatter en vekt for retningsstabilisering av ballongen, fortrinnsvis i form av en sonde.

10. Ballong ifølge krav 8 og 9,karakterisert ved at den er tildannet for å gi rotasjon rundt en vertikal akse ved oppstigning.