RU2266592C1 - Large-size deployable space reflector - Google Patents
Large-size deployable space reflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266592C1 RU2266592C1 RU2004123321/09A RU2004123321A RU2266592C1 RU 2266592 C1 RU2266592 C1 RU 2266592C1 RU 2004123321/09 A RU2004123321/09 A RU 2004123321/09A RU 2004123321 A RU2004123321 A RU 2004123321A RU 2266592 C1 RU2266592 C1 RU 2266592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- power ring
- radial support
- network
- net
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (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 центральному узлу рефлектора крепятся радиальные профилированные ребра. Параллелограммный механизм позволяет складывать ребра поворотом к оси рефлектора. К профилированной кромке ребер крепится поддерживающая сеть, 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 the radial profiled ribs are attached to the Central node of the reflector. The parallelogram mechanism allows folding the ribs by turning them to the reflector axis. A supporting network is attached to the profiled edge of the ribs, on which the radio-reflecting antenna element 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 заданной 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 the presence of head fairings with excessively large payload zones. This leads to an increase in the size of the head fairings and, consequently, in the 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 reproducing a given 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 силовых элементов.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 power elements open.
В техническом решении по патенту США №5446474 от 29.08.1995 года предлагается конструкция рефлектора, в которой к средней части рефлектора, выполненной 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 according to US patent No. 5446474 from 08.29.1995, a reflector design is proposed in which radial ribs profiled from the side of the working part are attached to the middle part of the reflector, made in the form of a coil, 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 форменной 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. Радиоотражающий элемент 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 comprises a shaped shaped power element 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 radio-reflecting element is attached to the vertical rods from the side of the working surface of the reflector.
Достигаемая точность формы обеспечивается размером параллелепипедов.The achieved shape accuracy is ensured by the size of the parallelepipeds.
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 развертыванияUS 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 парными шарнирно соединенными телескопическими штангами, устанавливаемыми в радиальных плоскостях. Одним концом штанги шарнирно крепятся к верхнему торцу центрального узла рефлектора. К другим концам штанг и в районе шарнира консольно на шарнирах крепятся поперечные стойки. Жесткость конструкции достигается системой тросовых расчалок, связывающих телескопические штанги через поперечные стойки с нижним торцом центрального узла рефлектора. К выступающим концам периферийных поперечных стоек и к торцу центрального узла крепятся радиальные нити. Профилирование радиальных нитей осуществляется вертикальными натяжными нитями соответствующей длины, закрепленными на телескопических штангах. Формообразование сегментов поверхности рефлектора между радиальными телескопическими штангами 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 paired articulated telescopic rods mounted in radial planes. At one end, the rods are pivotally attached to the upper end of the central reflector assembly. To the other ends of the rods and in the area of the hinge, transverse struts are cantilevered on the hinges. The rigidity of the structure is achieved by a system of cable braces connecting the telescopic rods through the transverse racks with the lower end of the central node of the reflector. Radial threads are attached to the protruding ends of the peripheral transverse struts and to the end of the central assembly. Profiling of radial threads is carried out by vertical tension threads of the appropriate length, mounted on telescopic rods. The shaping of the segments of the reflector surface between the radial telescopic rods is carried out by concentric yarns connecting the radial yarns, which are also pulled by vertical tension yarns of a 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 "глубины чаши" отражающей поверхности рефлектора 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 "depth of the bowl" of the reflective surface of the reflector 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 г., стр.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, 1999, pp. 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 симметричную трапециевидную форму и профилирован по длине 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 symmetrical trapezoidal shape and is profiled along the length 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 крупногабаритный рефлектор (патент №2214659 от 05.09.01, МПК7 Н 01 Q 15/16, 1/28).The prototype of the claimed invention is a deployable large-sized reflector (patent No. 2214659 from 09/09/01, IPC7 H 01 Q 15/16, 1/28).
Рефлектор содержит силовое кольцо, собранное из стержней, центральный узел, опорные радиальные лепестки, рычаги и подкосы, электромеханические приводы развертывания, отражающую поверхность рефлектора, выполненную в виде сетеполотна.The reflector contains a power ring assembled from the rods, a central node, supporting radial tabs, levers and struts, electromechanical deployment drives, a reflective surface of the reflector made in the form of a net-blade.
Силовое кольцо в развернутом положении представляет собой механизм пантографа, замкнутый в кольцо. Центральный узел расположен в геометрическом центре силового кольца, опорные лепестки шарнирно соединены с корпусом центрального узла и с наружными телескопическими стойками силового кольца.The power ring in the deployed position is a pantograph mechanism closed in a ring. The central node is located in the geometric center of the power ring, the supporting petals are pivotally connected to the housing of the central node and with the outer telescopic racks of the power ring.
Формообразование отражающей поверхности рефлектора обеспечивается путем закрепления сетеполотна на концах штанг расчетной длины, определяемой заданным профилем отражающей поверхности, установленных на опорных лепестках и рычагах. Проекция отражающей поверхности рефлектора в плане имеет форму эллипса, что обеспечивается за счет использования разнодлинных рычагов и подкосов. Достигаемая точность формы обеспечивается выбором необходимого количества опорных лепестков и шага установки штанг на лепестках и рычагах.The shaping of the reflector surface of the reflector is ensured by fixing the net sheet on the ends of the rods of the calculated length, determined by the given profile of the reflecting surface mounted on the support lobes and levers. The projection of the reflecting surface of the reflector in the plan has the shape of an ellipse, which is achieved through the use of various levers and struts. The achieved shape accuracy is ensured by the selection of the required number of support petals and the step of installing the rods on the petals and levers.
В состоянии транспортной укладки силовое кольцо имеет цилиндрическую форму, при этом стержни и телескопические стойки силового кольца, а также рычаги и подкосы, сложены вдоль образующей цилиндра. Высота транспортной укладки рефлектора превышает высоту сложенного силового кольца и определяется выбранной максимальной длиной рычагов.In the state of transport laying, the power ring has a cylindrical shape, while the rods and telescopic racks of the power ring, as well as levers and struts, are folded along the generatrix of the cylinder. The height of the transport stack of the reflector exceeds the height of the folded power ring and is determined by the selected maximum leverage length.
Недостатком конструкции является увеличение отклонения от заданной формы отражающей поверхности к периферии рефлектора вследствие установки формообразующих элементов (штанг) только в радиальном направлении на опорных лепестках и рычагах, что требует определенного необходимого количества опорных лепестков и рычагов в конструкции рефлектора заданных размера и точности формы отражающей поверхности, которое может быть избыточным с точки зрения жесткости и устойчивости конструкции и приводит к усложнению конструкции и увеличению массы рефлектора.The design drawback is the increase in deviation from the given shape of the reflecting surface to the periphery of the reflector due to the installation of forming elements (rods) only in the radial direction on the support petals and levers, which requires a certain required number of support petals and levers in the design of the reflector of a given size and accuracy of the shape of the reflecting surface, which may be excessive in terms of rigidity and stability of the structure and leads to complexity of the structure and increase in mass s reflector.
Также существенным недостатком является пропорциональное увеличение габаритной высоты транспортной укладки с увеличением размера рефлектора.Another significant disadvantage is the proportional increase in the overall height of the transport stack with an increase in the size of the reflector.
Задачей изобретения является обеспечение возможности минимизации высоты укладки рефлектора в транспортном положении, для широкого диапазона габаритов и форм рефлекторов, что позволит расширить диапазон возможных компоновочных решений при размещении космических аппаратов в ограниченной зоне под головным обтекателем ракеты-носителя; а также обеспечение требуемой точности формы по всей площади отражающей поверхности рефлектора при уменьшении количества элементов конструкции рефлектора, что ведет к упрощению конструкции, уменьшению ее массы и, как следствие, увеличению надежности конструкции.The objective of the invention is to minimize the stacking height of the reflector in the transport position, for a wide range of dimensions and shapes of reflectors, which will expand the range of possible layout solutions when placing spacecraft in a limited area under the head fairing of the launch vehicle; and also ensuring the required shape accuracy over the entire area of the reflective surface of the reflector while reducing the number of reflector design elements, which leads to a simplification of the design, a decrease in its mass and, as a result, an increase in the reliability of the structure.
Решение задачи достигается тем, что в развертываемом крупногабаритном рефлекторе, содержащем силовое кольцо, центральный узел, радиальные опорные элементы, расположенные равномерно по кругу, плоскость которого перпендикулярна продольной оси центрального узла, приводы раскрытия, формообразующий рабочую поверхность элемент и радиоотражающий элемент, каждый радиальный опорный элемент выполняется из шарнирно соединенных между собой стержней, образующих механизм пантографа, и своими концами связан со стойкой центрального узла с одной стороны и соответствующей стойкой силового кольца с другой, при этом в раскрытом положении радиальные опорные элементы имеют соотношение длин стержней, обеспечивающее их кривизну в соответствии с кривизной отражающей поверхности рефлектора в плоскости раскрытия элемента, а в сложенном положении не выступают по высоте за пределы транспортной укладки силового кольца; длины стержней радиальных опорных элементов, стержней и телескопических стоек силового кольца выбираются независимо от глубины профиля рефлектора; формообразование рабочей поверхности рефлектора обеспечивается пространственной сетчатой структурой, состоящей из двух сетей, соединенных между собой гибкими элементами, работающими на растяжение, одна из которых является поддерживающей, закрепляется по периферии на телескопических стойках силового кольца и на шарнирных соединениях стержней радиальных опорных элементов со стороны отражающей поверхности, другая является профилирующей с ячейками треугольной формы, по периферии закрепляется на штангах-удлинителях, установленных на телескопических стойках силового кольца, и в узловых точках ячеек соединена гибкими элементами с противолежащими элементами поддерживающей сети, радиоотражающий элемент монтируется на профилирующую сеть с ее выпуклой стороны и после раскрытия рефлектора и расчетного натяжения сети точно повторяет геометрию ячеек сети, при этом размеры ячеек профилирующей сети не зависят от степени удаления ячейки от центра рефлектора.The solution to the problem is achieved in that in a deployable large-sized reflector containing a power ring, a central assembly, radial support elements arranged uniformly in a circle, the plane of which is perpendicular to the longitudinal axis of the central assembly, opening drives, an element forming the working surface and a radio-reflecting element, each radial supporting element is made of pivotally interconnected rods that form the pantograph mechanism, and at its ends is connected to the rack of the central node with one torons and the corresponding power ring stand on the other, while in the open position, the radial support elements have a ratio of the lengths of the rods, ensuring their curvature in accordance with the curvature of the reflective surface of the reflector in the plane of the element’s opening, and in the folded position do not protrude in height beyond the transport stacking of the power rings; the lengths of the rods of the radial support elements, rods and telescopic racks of the power ring are selected regardless of the depth of the reflector profile; the shaping of the working surface of the reflector is provided by a spatial mesh structure consisting of two networks interconnected by flexible tensile elements, one of which is supporting, fixed on the periphery on telescopic racks of the power ring and on the hinged joints of the rods of the radial support elements from the side of the reflecting surface , the other is profiling with cells of a triangular shape, on the periphery it is fixed on extension rods mounted on telescopic racks of the power ring, and at the nodal points of the cells it is connected by flexible elements with opposite elements of the supporting network, the radio-reflecting element is mounted on the profiling network from its convex side and, after opening the reflector and the calculated tension of the network, exactly repeats the geometry of the network cells, while the cell sizes of the profiling network do not depend on the degree of distance of the cell from the center of the reflector.
На фигуре 1 изображен общий вид рефлектора. На фигуре 2 изображен вид укладки рефлектора в транспортном положении.The figure 1 shows a General view of the reflector. The figure 2 shows a view of the stacking of the reflector in the transport position.
На фигуре 3 изображены сечения рефлектора в радиальном направлении для раскрытого и транспортного положений.The figure 3 shows the cross section of the reflector in the radial direction for the open and transport positions.
На фигурах 4, 5, 6 изображены виды фрагментов рефлектора.In figures 4, 5, 6 shows views of fragments of the reflector.
На фигуре 7 изображена схема расчета соотношений длин стержней в звеньях радиального опорного элемента.The figure 7 shows a diagram for calculating the ratio of the lengths of the rods in the links of the radial support element.
1 - силовое кольцо;1 - power ring;
2 - центральный узел;2 - central node;
3 - радиальный опорный элемент;3 - radial support element;
4 - профилирующая сеть;4 - profiling network;
5 - поддерживающая сеть;5 - supporting network;
6 - гибкий стягивающий элемент;6 - flexible tightening element;
7 - радиоотражающий элемент;7 - radio-reflecting element;
8 - стержень силового кольца;8 - a core of a power ring;
9 - стержень радиального опорного элемента;9 - the rod of the radial support element;
10 - стойка центрального узла;10 - the rack of the Central node;
11 - ползун;11 - slider;
12 - телескопическая стойка силового кольца;12 - telescopic stand of the power ring;
13 - штанга-удлинитель силового кольца;13 - rod extension of the power ring;
14 - узловая точка сети;14 - nodal point of the network;
15 - привод раскрытия;15 - drive disclosure;
16 - звено радиального опорного элемента.16 - link radial support element.
Описание устройства.Description of the device.
Предлагаемый развертываемый крупногабаритный космический рефлектор содержит силовое кольцо (1), центральный узел (2), радиальные опорные элементы (3), формообразующий рабочую поверхность элемент, состоящий из профилирующей сети (4) и поддерживающей сети (5), стянутых гибкими стягивающими элементами (6), связывающие обе сети, и радиоотражающий элемент (7), например сетеполотно.The proposed deployable large-sized space reflector contains a power ring (1), a central unit (2), radial support elements (3), an element forming the working surface, consisting of a profiling network (4) and a supporting network (5), tightened by flexible tightening elements (6 ), connecting both networks, and the radio-reflecting element (7), for example, net-band.
Силовое кольцо (1) рефлектора по конструкции аналогично силовому кольцу прототипа, собирается из шарнирно соединенных стержней (8), представляет замкнутый в кольцо механизм пантографа, оснащенный приводами раскрытия (15), например электромеханическими, которые могут быть расположены на части телескопических стоек силового кольца (1).The power ring (1) of the reflector is similar in design to the power ring of the prototype, assembled from pivotally connected rods (8), represents a pantograph mechanism closed in the ring, equipped with opening drives (15), for example electromechanical, which can be located on part of the telescopic racks of the power ring ( 1).
Центральный узел (2) выполнен, например, в виде стойки (10) с ползуном (11).The central node (2) is made, for example, in the form of a rack (10) with a slider (11).
Радиальный опорный элемент (3), выполняется из шарнирно соединенных стержней (9), представляет собой механизм пантографа, закрепленный, например, с одного конца к стойке (10) центрального узла (2) и ползуну (11), перемещающемуся по этой стойке, а с другого конца к соответствующей телескопической стойке силового кольца (12). Радиальные опорные элементы (3) расположены равномерно по кругу, плоскость которого перпендикулярна продольной оси стойки центрального узла (10).The radial support element (3), made of pivotally connected rods (9), is a pantograph mechanism, fixed, for example, from one end to the post (10) of the central unit (2) and the slider (11) moving along this post, and from the other end to the corresponding telescopic strut of the power ring (12). Radial support elements (3) are arranged uniformly in a circle, the plane of which is perpendicular to the longitudinal axis of the rack of the Central node (10).
В состоянии транспортной укладки стержни (9) радиальных опорных элементов сложены параллельно стержням (8) и телескопическим стойкам (12) силового кольца, при этом выбор длины стержней (9) радиальных опорных элементов осуществляется таким образом, чтобы в сложенном положении они не выступали по высоте за габарит транспортной укладки элементов силового кольца (1).In the state of transport laying, the rods (9) of the radial support elements are folded parallel to the rods (8) and telescopic posts (12) of the power ring, while the length of the rods (9) of the radial support elements is selected so that they do not protrude in height when folded for the size of the transport stacking elements of the power ring (1).
В раскрытом положении радиальные опорные элементы (3) за счет выбора соотношения длин стержней (9) имеют кривизну и огибают поверхность радиоотражающего элемента (7) рефлектора в плоскости раскрытия опорного элемента, что позволяет, в отличие от прототипа, имеющего радиальный опорный элемент в виде прямого лепестка, уменьшить высоту силового кольца (1), по сравнению с прототипом, у которого высота силового кольца не может быть меньше глубины профиля отражающей поверхности рефлектора.In the open position, the radial support elements (3) due to the choice of the ratio of the lengths of the rods (9) have a curvature and envelope the surface of the radio-reflecting element (7) of the reflector in the plane of the opening of the support element, which allows, in contrast to the prototype, having a radial support element in the form of a direct petal, reduce the height of the power ring (1), compared with the prototype, in which the height of the power ring cannot be less than the profile depth of the reflecting surface of the reflector.
Форма радиального опорного элемента (3) может выбираться, например, в виде дуги окружности, тогда соотношение длин стержней (9) может быть найдено, например, из решения системы алгебраических уравнений, которая позволяет получить длины стержней (9) для каждого звена (16) радиального опорного элемента (3) в зависимости от соотношений длин предыдущего звена.The shape of the radial support element (3) can be selected, for example, in the form of an arc of a circle, then the ratio of the lengths of the rods (9) can be found, for example, from the solution of the system of algebraic equations, which allows you to get the lengths of the rods (9) for each link (16) radial support element (3) depending on the ratio of the lengths of the previous link.
длины стержней (9) вычисляются по формулам:the lengths of the rods (9) are calculated by the formulas:
где x - абсцисса;where x is the abscissa;
y - ордината;y is the ordinate;
а, b, с - параметры эллипса;a, b, c are the parameters of the ellipse;
R - радиус окружности;R is the radius of the circle;
cx1, cx2, cy1, су2 - координаты фокусов эллипсов;cx 1 , cx 2 , cy 1 , su 2 - the coordinates of the focuses of ellipses;
l1, l2 - длины стержней (9).l 1 , l 2 - the length of the rods (9).
Длины стержней (9) первого звена (16), например ближнего к центральному узлу (2), может быть определено экспертным путем с учетом необходимости минимизации количества элементов и массы конструкции, выполнения возможных требований по высоте радиального опорного элемента (3) и условия не превышения элементами радиального опорного элемента (3) в сложенном положении габаритов транспортной укладки силового кольца (1).The lengths of the rods (9) of the first link (16), for example, the one closest to the central node (2), can be determined by an expert taking into account the need to minimize the number of elements and the mass of the structure, fulfill possible requirements for the height of the radial support element (3), and not exceed elements of the radial support element (3) in the folded position of the dimensions of the transport laying of the power ring (1).
Поддерживающая сеть (5) представляет собой пространственную сетчатую структуру в виде "паутины" и состоит из радиальных тросов, закрепленных в направлении от центрального узла (1) на шарнирах радиальных опорных элементов со стороны отражающей поверхности, и концентрически расположенных тросов, соединяющих равноудаленные в плане от центра точки на радиальных опорных элементах.The supporting network (5) is a spatial network structure in the form of a "web" and consists of radial cables fixed in the direction from the central node (1) on the hinges of the radial support elements from the side of the reflective surface, and concentrically arranged cables connecting equidistant in plan from center points on radial support elements.
Профилирующая сеть (4) с ячейками треугольной формы, аппроксимирующими заданную форму поверхности радиоотражающего элемента (7) рефлектора, закрепляется по периферии на штангах-удлинителях (13), устанавливаемых на телескопических стойках (12) силового кольца, и в узловых точках (14) соединена гибкими стягивающими элементами (6) с противолежащими элементами поддерживающей сети. Размер треугольной ячейки профилирующей сети выбирается независимо от степени удаления ячейки от центра рефлектора и может быть одинаковым по всей площади поверхности радиоотражающего элемента (7) рефлектора.A profiling network (4) with triangular cells approximating a given surface shape of the radio-reflecting element (7) of the reflector is fixed on the periphery on extension rods (13) mounted on telescopic racks (12) of the power ring, and is connected at nodal points (14) flexible tightening elements (6) with opposite elements of the supporting network. The size of the triangular cell of the profiling network is selected regardless of the degree of distance of the cell from the center of the reflector and can be the same over the entire surface area of the radio-reflecting element (7) of the reflector.
Радиоотражающий элемент (7) монтируется на профилирующей сети с ее выпуклой стороны и соединяется с ней в узловых точках (14), и после раскрытия рефлектора и расчетного натяжения профилирующей сети (4) точно повторяет геометрию ячеек сети.The radio-reflecting element (7) is mounted on the profiling network from its convex side and connected to it at the nodal points (14), and after opening the reflector and the calculated tension of the profiling network (4) it repeats the geometry of the network cells exactly.
Проекция радиоотражающего элемента (7) рефлектора в плане может иметь как форму круга, так и эллиптическую форму, что обеспечивается за счет применения разнодлинных радиальных опорных элементов (3) и выбора соответствующего углового положения между рабочими плоскостями соседних звеньев силового кольца (1). Функционирование устройства.The projection of the radio-reflecting element (7) of the reflector in the plan can have both a circle shape and an elliptical shape, which is achieved through the use of radial support elements of different lengths (3) and the choice of the corresponding angular position between the working planes of the adjacent links of the power ring (1). The functioning of the device.
В процессе развертывания рефлектора происходит раскрытие силового кольца (1) при помощи приводов раскрытия (15). Радиальные опорные элементы (3) в транспортном положении сложены в радиальном направлении между телескопическими стойками (12) силового кольца и стойкой (10) центрального узла, и в ходе раскрытия силового кольца раздвигаются от радиальных усилий, передаваемых через телескопические стойки (12). На завершающей стадии после полного раскрытия силового кольца и стопорения ползуна (11) шарнирные соединения стержней радиальных опорных элементов (9), расположенные со стороны отражающей поверхности рефлектора, располагаются на некотором расстоянии от поверхности отражающего элемента рефлектора. На этом этапе обеспечивается натяжение всех элементов, составляющих формообразующую рабочую поверхность элемента: профилирующей сети (4), поддерживающей сети (5) и гибких стягивающих элементов (6), и, соответственно, радиоотражающего элемента (7), который принимает требуемую форму отражающей поверхности рефлектора.In the process of deployment of the reflector, the force ring (1) opens with the opening drives (15). The radial support elements (3) in the transport position are folded in the radial direction between the telescopic racks (12) of the power ring and the rack (10) of the central node, and during the opening of the power ring are moved apart from the radial forces transmitted through the telescopic racks (12). At the final stage, after the power ring is fully opened and the slider (11) is locked, the hinged joints of the rods of the radial support elements (9) located on the side of the reflective surface of the reflector are located at a certain distance from the surface of the reflective reflector element. At this stage, the tension of all the elements that make up the working surface of the element is ensured: the profiling network (4), the supporting network (5) and the flexible tightening elements (6), and, accordingly, the radio-reflecting element (7), which takes the required shape of the reflective surface of the reflector .
Предлагаемое техническое решение позволяет существенно уменьшить габаритную высоту транспортной укладки рефлектора, так как длина стержней (9) радиального опорного элемента (3), стержней (8) и телескопических стоек (12) силового кольца (1) не зависит от глубины профиля рефлектора; это позволит более компактно размещать космические аппараты, оснащенные крупногабаритными антеннами, в ограниченной зоне под головным обтекателем ракеты-носителя, количество опорных радиальных элементов и, как следствие, массу рефлектора, упростить его конструкцию, следовательно, процесс сборки и надежность конструкции, а также обеспечить одинаковую точность формы рабочей поверхности рефлектора за счет ее аппроксимации треугольными элементами, размеры которых могут быть выбраны независимо от их удаления от центра к периферии рефлектора.The proposed technical solution can significantly reduce the overall height of the transport laying of the reflector, since the length of the rods (9) of the radial support element (3), rods (8) and telescopic racks (12) of the power ring (1) does not depend on the depth of the reflector profile; this will allow more compact placement of spacecraft equipped with large-sized antennas in a limited area under the head fairing of the launch vehicle, the number of supporting radial elements and, as a consequence, the mass of the reflector, simplify its design, therefore, the assembly process and the reliability of the design, as well as ensure the same the accuracy of the shape of the working surface of the reflector due to its approximation by triangular elements, the dimensions of which can be selected regardless of their distance from the center to the periphery of the reflector Torah.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123321/09A RU2266592C1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Large-size deployable space reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004123321/09A RU2266592C1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Large-size deployable space reflector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2266592C1 true RU2266592C1 (en) | 2005-12-20 |
Family
ID=35869757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004123321/09A RU2266592C1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Large-size deployable space reflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2266592C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447550C2 (en) * | 2010-05-04 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Umbrella antenna for spacecraft |
| RU2503102C2 (en) * | 2011-09-29 | 2013-12-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Umbrella antenna for spacecraft |
| CN104591004A (en) * | 2015-01-27 | 2015-05-06 | 中国科学院国家天文台 | Method and device for realizing non-interference operation of FAST reflecting surface hoisting and six-cable cabin dragging port entrance |
| RU2556424C2 (en) * | 2013-07-19 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Frame of structure of antenna reflector from polymer composite material |
| CN108858196A (en) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 广西大学 | A kind of four structure state of large space transformation development agency |
| EP4366088A1 (en) * | 2022-11-07 | 2024-05-08 | Eagle Technology, LLC | Scissors radial deployable antenna reflector structure |
-
2004
- 2004-07-28 RU RU2004123321/09A patent/RU2266592C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447550C2 (en) * | 2010-05-04 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Umbrella antenna for spacecraft |
| RU2503102C2 (en) * | 2011-09-29 | 2013-12-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Umbrella antenna for spacecraft |
| RU2556424C2 (en) * | 2013-07-19 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Frame of structure of antenna reflector from polymer composite material |
| CN104591004A (en) * | 2015-01-27 | 2015-05-06 | 中国科学院国家天文台 | Method and device for realizing non-interference operation of FAST reflecting surface hoisting and six-cable cabin dragging port entrance |
| CN104591004B (en) * | 2015-01-27 | 2016-08-24 | 中国科学院国家天文台 | The lifting of FAST reflecting surface and six ropes drag cabin to enter a port without interfering the method and device run |
| CN108858196A (en) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 广西大学 | A kind of four structure state of large space transformation development agency |
| CN108858196B (en) * | 2018-07-20 | 2021-07-20 | 广西大学 | Large-space four-configuration-transformation extensible mechanism |
| EP4366088A1 (en) * | 2022-11-07 | 2024-05-08 | Eagle Technology, LLC | Scissors radial deployable antenna reflector structure |
| US20240154317A1 (en) * | 2022-11-07 | 2024-05-09 | Eagle Technology, Llc | Scissors radial deployable antenna reflector structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3111508B1 (en) | Mesh reflector with truss structure | |
| US5680145A (en) | Light-weight reflector for concentrating radiation | |
| US9755318B2 (en) | Mesh reflector with truss structure | |
| JP3242377B2 (en) | Foldable peripheral truss reflective surface | |
| US5104211A (en) | Splined radial panel solar concentrator | |
| US5990851A (en) | Space deployable antenna structure tensioned by hinged spreader-standoff elements distributed around inflatable hoop | |
| US7694486B2 (en) | Deployable truss having second order augmentation | |
| US8384613B1 (en) | Deployable structures with quadrilateral reticulations | |
| US3496687A (en) | Extensible structure | |
| WO2014127813A1 (en) | Deployable support structure | |
| JP2000244236A (en) | Meshed expandable reflector adjustable with remote control | |
| JP2012530017A (en) | Telescopic structure | |
| RU2266592C1 (en) | Large-size deployable space reflector | |
| CN110703408B (en) | Primary and secondary mirror telescopic system | |
| JP3567163B2 (en) | Storage and deployment type frame structure | |
| JP4247755B2 (en) | Expanded truss structure and antenna reflector | |
| EP3958393B1 (en) | High compaction ratio reflector antenna with offset optics | |
| RU2442249C1 (en) | Unfolding large dimensioned cosmic reflectors and the method of performance of terrestrial tests | |
| CN114759357B (en) | Expandable mesh antenna based on dome type tensioning integrity | |
| RU2262784C1 (en) | Large deployable space reflector | |
| JPH06104478B2 (en) | Deployable truss structure and deployable synchronizing device | |
| RU2396649C1 (en) | Unfolding spherical radiation reflector | |
| JP3032796B2 (en) | Deployable mesh antenna | |
| RU212183U1 (en) | Deployable reflector | |
| RU207815U1 (en) | Convertible rim reflector with flexible elements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200729 |