RU2262784C1 - Large deployable space reflector - Google Patents
Large deployable space reflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262784C1 RU2262784C1 RU2004112836/09A RU2004112836A RU2262784C1 RU 2262784 C1 RU2262784 C1 RU 2262784C1 RU 2004112836/09 A RU2004112836/09 A RU 2004112836/09A RU 2004112836 A RU2004112836 A RU 2004112836A RU 2262784 C1 RU2262784 C1 RU 2262784C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- power ring
- working surface
- elements
- radial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, к развертываемым крупногабаритным космическим конструкциям, в частности, может быть использовано для рефлекторов космических антенн, выполненных, например, на основе крупногабаритных стержневых конструкций.The invention relates to space technology, to deployable large-sized space structures, in particular, can be used for reflectors of space antennas, made, for example, on the basis of large-sized rod structures.
Известна складывающаяся конструкция рефлектора "зонтичного типа", например патент США №2945234 от 12.07.1960 года, в которой к средней части рефлектора крепятся профилированные ребра. Параллелограммный механизм позволяет складывать ребра поворотом к оси рефлектора антенны. К профилированной кромке ребер крепится поддерживающая сетка, на которую монтируется радиоотражающий элемент антенны. Достигаемая точность формы обеспечивается количеством ребер.Known folding design reflector "umbrella type", for example, US patent No. 2945234 from 07/12/1960, in which profiled ribs are attached to the middle part of the reflector. The parallelogram mechanism allows you to fold the edges by turning to the axis of the antenna reflector. A supporting grid is attached to the profiled edge of the ribs, on which the radio-reflecting element of the antenna is mounted. The achieved shape accuracy is ensured by the number of ribs.
Существенным недостатком конструкции является ограничение размеров рефлектора в раскрытом состоянии. Для крупногабаритных конструкций, например, раскрываемых на орбите антенн это техническое решение неприемлемо, так как в транспортном положении они требуют наличия головных обтекателей с чрезмерно большими зонами полезного груза. Это приводит к росту размеров головных обтекателей и, следовательно, массы и нагрузок на ракету-носитель и к ужесточению требований к системе управления ракеты-носителя, кроме того, точность воспроизведения формы отражающей поверхности у этих конструкций уменьшается к периферии.A significant design flaw is the limitation of the reflector size in the open state. For large structures, for example, antennas deployed in orbit, this technical solution is unacceptable, since in the transport position they require head fairings with excessively large payload zones. This leads to an increase in the size of the head fairings and, consequently, in mass and loads on the launch vehicle and to toughening the requirements for the control system of the launch vehicle, in addition, the accuracy of the reproduction of the shape of the reflecting surface of these structures decreases to the periphery.
Известно также техническое решение конструкции раскрываемых рефлекторов, например, по патенту США №3286259 от 30.04.1964 года, где к жесткой профилированной средней части рефлектора шарнирно по периферии закреплены складываемые силовые элементы конструкции. Шарнир позволяет элементу вращаться в плоскости, перпендикулярной оси рефлектора, обеспечивая складывание. Силовой элемент изогнут так, что при складывании он укладывается на боковую поверхность средней части рефлектора рядом с предыдущим аналогичным элементом. При этом в раскрытом состоянии они вместе образуют профилированную поверхность, дополняя профилированную среднюю часть рефлектора. К силовым элементам крепится радиоотражающий элемент антенны, который натягивается при раскрытии рефлектора.There is also a technical solution to the design of the disclosed reflectors, for example, according to US patent No. 3286259 dated 04/30/1964, where folding power elements of the structure are pivotally fixed to the rigid profiled middle part of the reflector. The hinge allows the element to rotate in a plane perpendicular to the axis of the reflector, providing folding. The power element is bent so that when folding it fits on the side surface of the middle part of the reflector next to the previous similar element. In the open state, they together form a profiled surface, complementing the profiled middle part of the reflector. A radio-reflecting antenna element is attached to the power elements, which is stretched when the reflector opens.
В техническом решении по патенту США №5446474 от 29.08.1995 года предлагается конструкция рефлектора "зонтичного" типа. К средней части рефлектора, выполненного в виде катушки, на шарнирах, установленных под набольшим углом к оси рефлектора, крепятся профилированные со стороны рабочей части радиальные ребра. Ребра изготовлены из пружинящего материала. На профилированную часть ребер крепится сетка с радиоотражающим элементом антенны. Поворотом вокруг оси шарнира и изгибом ребра в транспортном положении наматываются на среднюю часть. Достигаемая точность формы обеспечивается количеством ребер.In the technical solution for US patent No. 5446474 dated 08/29/1995, the design of an umbrella-type reflector is proposed. To the middle part of the reflector, made in the form of a coil, radial ribs profiled from the side of the working part are mounted on hinges installed at the greatest angle to the axis of the reflector. The ribs are made of spring material. A grid with a radio-reflecting antenna element is attached to the profiled part of the ribs. By turning around the hinge axis and bending the ribs in the transport position are wound on the middle part. The achieved shape accuracy is ensured by the number of ribs.
Недостатки конструкций по указанным двум патентам повторяют недостатки по патенту США №2945234 от 12.07.1960 года.The disadvantages of the designs for these two patents repeat the disadvantages of US patent No. 2945234 from 07/12/1960.
Известно развертываемое антенное устройство по патенту США №4482900 от 13.11.1984 года, в котором рефлектор содержит силовой элемент ферменной конструкции, набранный из параллелепипедов. Вертикальные ребра параллелепипедов состоят из одинаковых стержней. Эти стержни соединены сверху и снизу так называемыми поверхностными стержнями. Поверхностные стержни состоят из двух элементов, соединенных шарниром, обеспечивающим их складывание. Поддержание формы параллелепипеда обеспечивается складываемыми диагоналями. Для складывания каждого параллелепипеда необходимо сверху и снизу сложить пополам поверхностные стержни и диагонали. При этом вертикальные стержни сближаются, а поверхностные стержни и диагонали складываются таким образом, что они остаются между вертикальными стержнями. Заданная форма рефлектора обеспечивается подбором длин диагональных элементов для каждого параллелепипеда. Сетка крепится к вертикальным стержням со стороны рабочей поверхности рефлектора.Known deployable antenna device according to US patent No. 4482900 from 11/13/1984, in which the reflector contains a power element of the truss structure, assembled from parallelepipeds. The vertical edges of the parallelepipeds consist of identical rods. These rods are connected at the top and bottom by the so-called surface rods. Surface rods consist of two elements connected by a hinge to ensure their folding. Maintaining the shape of the box is provided by folding diagonals. To fold each box, it is necessary to fold the surface rods and diagonals in half from above and below. In this case, the vertical rods come together, and the surface rods and diagonals are folded so that they remain between the vertical rods. The given shape of the reflector is provided by the selection of the lengths of the diagonal elements for each parallelepiped. The grid is attached to the vertical rods on the side of the working surface of the reflector.
Достигаемая точность формы обеспечивается размером параллелепипедов. К сети крепится радиоотражающий элемент.The achieved shape accuracy is ensured by the size of the parallelepipeds. A radio-reflecting element is attached to the network.
Существенным недостатком конструкции является то, что для достижения приемлемой точности формы рефлектора приходится увеличивать количество элементов конструкции и, следовательно, ее массу. Кроме того, при увеличении количества элементов (параллелепипедов) будет возрастать отклонение формы рефлектора от требуемой.A significant drawback of the design is that in order to achieve acceptable accuracy of the shape of the reflector, it is necessary to increase the number of structural elements and, consequently, its mass. In addition, with an increase in the number of elements (parallelepipeds), the deviation of the reflector shape from the required one will increase.
В патенте США №5864324 от 26.01.1999 года предложена телескопически развертываемая антенна и метод ее развертывания.US Patent No. 5,864,324 of January 26, 1999 proposes a telescopically deployable antenna and a method for its deployment.
Силовая пространственная конструкция рефлектора образована двойными шарнирно соединенными телескопическими штангами, устанавливаемыми в радиальных плоскостях. Одним концом штанги крепятся к верхнему торцу средней части рефлектора. К другим концам штанг и в районе шарнира консольно на шарнирах крепятся вертикальные стойки. Жесткость конструкции достигается системой тросовых расчалок, связывающих телескопические штанги, вертикальные стойки и второй торец центральной части рефлектора. К выступающим концам периферийных вертикальных стоек и к торцу центральной части крепятся радиальные нити. Профилирование радиальных нитей осуществляется вертикальными натяжными нитями соответствующей длины, закрепленными на телескопических штангах. На радиальные нити крепится сеть. Формообразование между радиальными нитями осуществляется концентрическими нитями, соединяющими радиальные нити, которые также оттягиваются вертикальными натяжными нитями соответствующей длины, закрепленными к расчалкам, лежащим на противоположных поверхностях. Достигаемая точность формы обеспечивается размером ячеек, образуемых радиальными и концентрическими нитями. К сети крепится радиоотражающий элемент.The power spatial design of the reflector is formed by double articulated telescopic rods mounted in radial planes. One end of the rod is attached to the upper end of the middle part of the reflector. To the other ends of the rods and in the area of the hinge, vertical posts are cantilevered on the hinges. The rigidity of the structure is achieved by a system of cable braces connecting telescopic rods, vertical posts and the second end of the central part of the reflector. Radial threads are attached to the protruding ends of the peripheral vertical posts and to the end of the central part. Profiling of radial threads is carried out by vertical tension threads of the appropriate length, mounted on telescopic rods. A network is attached to the radial threads. The shaping between the radial threads is carried out by concentric threads connecting the radial threads, which are also pulled by vertical tension threads of the corresponding length, fixed to braces lying on opposite surfaces. The achieved shape accuracy is ensured by the size of the cells formed by radial and concentric filaments. A radio-reflecting element is attached to the network.
Существенным недостатком конструкции является ограничение максимальных размеров рефлектора, большое количество разворачиваемых сочленений конструкции в радиальном направлении и, следовательно, недостаточная точность формообразования.A significant drawback of the design is the limitation of the maximum dimensions of the reflector, a large number of deployable joints of the structure in the radial direction and, consequently, insufficient accuracy of shaping.
Известен развертываемый рефлектор AstroMesh фирмы AstroAerospace (патент №5680125 от 21. 10.1997 года).Known deployable reflector AstroMesh company AstroAerospace (patent No. 5680125 from 21. 10.1997 years).
Рефлектор содержит разворачиваемый силовой замкнутый стержневой каркас, на торцах которого по периферии зеркально закреплены две одинаково профилированные сетки. Для обеспечения заданной формы обе сетки соединены между собой по узлам параллельными нитями. К одной из сетей крепится радиоотражающий элемент. Достигаемая точность формы обеспечивается размером ячеек сеток.The reflector contains a deployable power closed rod frame, at the ends of which two equally profiled grids are mirror-mounted on the periphery. To ensure a given shape, both grids are interconnected in nodes by parallel threads. A radio-reflecting element is attached to one of the networks. The achieved shape accuracy is ensured by the mesh size.
Существенным недостатком конструкции является большая высота каркаса рефлектора в сложенном состоянии, обусловленная необходимостью обеспечения высоты силового кольца рефлектора, как минимум равной двойной величине расчетного прогиба профиля отражающей поверхности из-за наличия двух зеркально профилированных сеток.A significant design disadvantage is the high height of the reflector frame when folded, due to the need to ensure that the height of the power ring of the reflector is at least equal to twice the calculated deflection of the profile of the reflecting surface due to the presence of two mirror-profiled grids.
В патенте США №6028570 от 22.02.2000 года предложено техническое решение по конструкции силового кольца раскрываемого рефлектора, отличающееся от заявленного в патенте №5680125 от 21.10.1997 года схемой раскрытия стержневого каркаса силового кольца.In US patent No. 6028570 dated 02.22.2000, a technical solution is proposed for the design of the power ring of the disclosed reflector, which differs from that disclosed in the patent No. 5680125 dated 10.21.1997 by the disclosure of the core frame of the power ring.
Известна также конструкция развертываемого крупногабаритного рефлектора, разработанного грузинским институтом космических сооружений совместно с РКК "Энергия" (Журнал "Аэрокосмический курьер" №6 1999 года, страницы 58-61).Also known is the design of a deployable large-sized reflector developed by the Georgian Institute of Space Structures in conjunction with RSC Energia (Aerospace Courier Magazine No. 6 of 1999, pages 58-61).
Рефлектор содержит центральный узел, силовое кольцо, электромеханические приводы развертывания, радиоотражающий элемент, опорные радиальные лепестки. Силовое кольцо представляет собой стержневую конструкцию в виде кольцевого пантографа. Каждый лепесток имеет трапециевидную форму и профилирован по контуру в соответствии с кривизной параболической поверхности.The reflector comprises a central unit, a power ring, electromechanical deployment drives, a radio-reflecting element, and radial support petals. The power ring is a rod structure in the form of an annular pantograph. Each petal has a trapezoidal shape and is profiled along the contour in accordance with the curvature of the parabolic surface.
Основной недостаток конструкции - ее сложность и, как следствие, недостаточная надежность развертывания.The main drawback of the design is its complexity and, as a consequence, insufficient deployment reliability.
Прототипом заявляемого изобретения является развертываемый рефлектор компании НПО ЭГС (патент №2214659 от 05.09.01. МПК7 Н 01 Q 15/16, 1/28).The prototype of the claimed invention is a deployable reflector of the company NPO EHS (patent No. 2214659 from 09.09.01. IPC 7 H 01 Q 15/16, 1/28).
Рефлектор содержит разворачиваемое силовое кольцо пантографной конструкции, в раскрытом положении обеспечивающее необходимое натяжение радиальных опорных лепестков прямоугольной формы. На опорных лепестках жестко закреплены вертикальные штанги. На концах вертикальных штанг закрепляется радиоотражающий элемент. Достигаемая точность формы обеспечивается выбором необходимого количества опорных лепестков и штанг расчетной длины, закрепленных на них.The reflector contains a deployable power ring of a pantographic design, in the open position, providing the necessary tension of the radial support lobes of a rectangular shape. Vertical rods are rigidly fixed on the supporting petals. At the ends of the vertical rods, a radio-reflecting element is fixed. The achieved accuracy of the form is ensured by the choice of the required number of support lobes and rods of the estimated length attached to them.
Существенным недостатком конструкции является позиционирование профилеобразующих элементов (штанг) только на радиальных лепестках, что при повышении требований к точности профиля рефлектора потребует увеличения количества радиальных опорных лепестков и приведет, соответственно, к усложнению конструкции и увеличению массы рефлектора, при этом точность формы отражающей поверхности снижается к периферии рефлектора.A significant design disadvantage is the positioning of the profile-forming elements (rods) only on the radial lobes, which, if the requirements for the accuracy of the reflector profile are increased, will require an increase in the number of radial support lobes and, accordingly, will complicate the design and increase the mass of the reflector, while the shape accuracy of the reflecting surface decreases to the periphery of the reflector.
Задачей изобретения является упрощение конструкции и технологии сборки, а также обеспечение одинаковой точности формы по всей рабочей поверхности рефлектора без увеличения массы конструкции.The objective of the invention is to simplify the design and assembly technology, as well as ensuring the same form accuracy over the entire working surface of the reflector without increasing the mass of the structure.
Решение задачи достигается тем, что в развертываемом крупногабаритном космическом рефлекторе, содержащем силовое кольцо, формообразующий рабочую поверхность элемент, опорные радиальные элементы и радиоотражающий элемент, формообразующий рабочую поверхность элемент выполняется в виде двух сетей, одна из которых является профилирующей рабочую поверхность и закреплена по периферии одного торца силового кольца, а другая является поддерживающей и закреплена как по периферии другого торца силового кольца, так и на опорных радиальных элементах, при этом обе сети стянуты между собой по узловым точкам гибкими параллельными элементами, работающими на растяжение.The solution to the problem is achieved by the fact that in a deployable large-sized space reflector containing a power ring, an element forming the working surface, radial support elements and a radio-reflecting element, the forming element of the working surface is made in the form of two networks, one of which is profiling the working surface and fixed on the periphery of one the end face of the power ring, and the other is supportive and fixed both on the periphery of the other end of the power ring, and on the supporting radial elements entah, wherein both networks tied to each other by nodes of parallel flexible elements working in tension.
Достигаемая точность формы обеспечивается выбором размера ячеек сетей.The achieved shape accuracy is ensured by the choice of mesh cell size.
На фигуре 1 изображен общий вид рефлектора.The figure 1 shows a General view of the reflector.
На фигуре 2 изображен вид рефлектора в плане.Figure 2 shows a plan view of the reflector.
На фигуре 3 изображен вид рефлектора сбоку.Figure 3 shows a side view of the reflector.
На фигуре 4 изображен вид рефлектора в разрезе.Figure 4 shows a sectional view of the reflector.
1 - силовое кольцо;1 - power ring;
2 - телескопические стойки силового кольца;2 - telescopic racks of the power ring;
3 - рычажные звенья силового кольца;3 - lever links of the power ring;
4 - центральный узел;4 - central node;
5 - опорные радиальные элементы;5 - supporting radial elements;
6 - сеть, профилирующая рабочую поверхность;6 - network profiling the working surface;
7 - поддерживающая сеть;7 - supporting network;
8 - гибкие параллельные элементы;8 - flexible parallel elements;
9 - узловые точки.9 - nodal points.
Описание устройства.Description of the device.
Предлагаемый развертываемый крупногабаритный космический рефлектор представляет собой разворачиваемое силовое кольцо (1), к телескопическим стойкам (2) которого и к центральному узлу (4) крепятся опорные радиальные элементы (5). На опорные радиальные элементы (5) и силовое кольцо (1), по его периферии, крепится поддерживающая сеть (7). С противоположного торца силового кольца (1) крепится сеть, профилирующая рабочую поверхность (6). Противолежащие узловые точки (9) профилирующей сети (6) и поддерживающей сети (7) соединены между собой гибкими параллельными элементами (8), что обеспечивает заданную форму отражающего элемента рефлектора. Достигаемая точность формы обеспечивается выбором размера ячеек сетей.The proposed deployable large-sized space reflector is a deployable power ring (1), to the telescopic racks (2) of which and to the central node (4) the supporting radial elements (5) are attached. On the supporting radial elements (5) and the power ring (1), on its periphery, a supporting network (7) is attached. From the opposite end of the power ring (1), a network is fastened, profiling the working surface (6). Opposite node points (9) of the profiling network (6) and the supporting network (7) are interconnected by flexible parallel elements (8), which ensures a given shape of the reflecting element of the reflector. The achieved shape accuracy is ensured by the choice of mesh cell size.
Функционирование устройства.The functioning of the device.
В процессе развертывания рефлектора происходит раскрытие силового кольца (1). Радиальные опорные элементы (5) в транспортном положении намотаны на барабан центрального узла (4) и в ходе раскрытия силового кольца (1) разматываются с барабана, при этом происходит вращение центрального узла (4) относительно силового кольца (1). На завершающей стадии раскрытия силового кольца (1) происходит натяжение опорных радиальных элементов (5), а также профилирующей (6) и поддерживающей (7) сетей, соединенных между собой гибкими параллельными элементами (8).In the process of deployment of the reflector, the force ring opens (1). In the transport position, the radial support elements (5) are wound on the drum of the central unit (4) and during the opening of the power ring (1) are unwound from the drum, while the central unit (4) rotates relative to the power ring (1). At the final stage of the opening of the power ring (1), the tension of the supporting radial elements (5), as well as the profiling (6) and supporting (7) networks, interconnected by flexible parallel elements (8), takes place.
Точность формы рабочей части рефлектора у прототипа зависит от количества формообразующих элементов (штанг) на радиальных опорных элементах и уменьшается от центра к периферии. Предлагаемое техническое решение позволяет существенно уменьшить количество опорных радиальных элементов и, следовательно, массу рефлектора, упростить его сборку, а также обеспечить одинаковую точность формы рабочей поверхности рефлектора за счет равномерного распределения узловых точек профилирующей сети по всей площади рабочей поверхности.The accuracy of the shape of the working part of the reflector of the prototype depends on the number of forming elements (rods) on the radial support elements and decreases from the center to the periphery. The proposed technical solution can significantly reduce the number of supporting radial elements and, consequently, the mass of the reflector, simplify its assembly, and also ensure the same accuracy of the shape of the working surface of the reflector due to the uniform distribution of the nodal points of the profiling network over the entire area of the working surface.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112836/09A RU2262784C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Large deployable space reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112836/09A RU2262784C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Large deployable space reflector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2262784C1 true RU2262784C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35863204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004112836/09A RU2262784C1 (en) | 2004-04-26 | 2004-04-26 | Large deployable space reflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262784C1 (en) |
-
2004
- 2004-04-26 RU RU2004112836/09A patent/RU2262784C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3111508B1 (en) | Mesh reflector with truss structure | |
| US9755318B2 (en) | Mesh reflector with truss structure | |
| US8839585B2 (en) | Low weight, compactly deployable support structure | |
| WO2014127813A1 (en) | Deployable support structure | |
| US5680145A (en) | Light-weight reflector for concentrating radiation | |
| JP3242377B2 (en) | Foldable peripheral truss reflective surface | |
| US6618025B2 (en) | Lightweight, compactly deployable support structure with telescoping members | |
| US8384613B1 (en) | Deployable structures with quadrilateral reticulations | |
| JP3567163B2 (en) | Storage and deployment type frame structure | |
| RU2480386C2 (en) | Unfolding of reflector carcass | |
| RU2266592C1 (en) | Large-size deployable space reflector | |
| RU2262784C1 (en) | Large deployable space reflector | |
| JP4247755B2 (en) | Expanded truss structure and antenna reflector | |
| JP4273281B2 (en) | Space expansion structure | |
| RU2442249C1 (en) | Unfolding large dimensioned cosmic reflectors and the method of performance of terrestrial tests | |
| JP3878973B2 (en) | Expandable frame structure | |
| RU2214659C2 (en) | Large-size deployable space reflector | |
| RU2396649C1 (en) | Unfolding spherical radiation reflector | |
| RU2350519C1 (en) | Space vehicle deployable bulky reflector | |
| JPH06104478B2 (en) | Deployable truss structure and deployable synchronizing device | |
| US11929549B1 (en) | Deployable reflector | |
| RU2795105C1 (en) | Deployable antenna assembly | |
| SU1752895A1 (en) | Prestressed arch structure | |
| US20240154317A1 (en) | Scissors radial deployable antenna reflector structure | |
| JP3641186B2 (en) | Deployable truss structure and antenna device using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200427 |