RU2356141C1 - Reflector of deployable antenna - Google Patents

Reflector of deployable antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2356141C1
RU2356141C1 RU2008101344/09A RU2008101344A RU2356141C1 RU 2356141 C1 RU2356141 C1 RU 2356141C1 RU 2008101344/09 A RU2008101344/09 A RU 2008101344/09A RU 2008101344 A RU2008101344 A RU 2008101344A RU 2356141 C1 RU2356141 C1 RU 2356141C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reflector
ribs
common
planks
flexible
Prior art date
Application number
RU2008101344/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Церелунов (RU)
Евгений Александрович Церелунов
Екатерина Евгеньевна Церелунова (RU)
Екатерина Евгеньевна Церелунова
Original Assignee
Евгений Александрович Церелунов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Александрович Церелунов filed Critical Евгений Александрович Церелунов
Priority to RU2008101344/09A priority Critical patent/RU2356141C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356141C1 publication Critical patent/RU2356141C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: invention may be used as large-size space collapsible reflector with parabolic or other curvilinear generatrix with diametre of several dozens metres. Reflector may be used as reflector of sunlight, for illumination of Earth surface during night time, as reflector of wave energy radiated by the Sun and as solar sail. Reflector comprises hub, radial spirally folding ribs with reflecting cloth fixed on them, shape-generating cloth, which is distantly located to reflecting one and connected to it by means of flexible strainers, closed belts are introduced in it made of two parts: internal - flexible and external - collapsible, internal belt is rigidly connected to ribs, and external belt is formed by elastic planks that are hingedly connected to ribs and to each other. Planks are hingedly connected to each other and two drawbars and have turn limiter. Cord with arresters is pulled through common hinged joints of planks and common drawbars. Cord together with external belt serves as carcass for fixation of shape-generating cloth. There is compression spring installed between common hinged joint of planks and common hinged joint of drawbars coaxially to cord. Number of radial ribs and belts is determined by necessary distance between shape-generating and reflecting cloth.
EFFECT: simplification of reflector design and reduced weight of structure.
5 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве крупногабаритного космического складного рефлектора с параболической или другой криволинейной образующей диаметром несколько десятков метров. Рефлектор может применяться в качестве параболической антенны, отражателя солнечного света для освещения поверхности Земли в ночное время, в качестве отражателя волновой энергии, излучаемой Солнцем, и как солнечный парус.The invention relates to antenna technology and can be used as a large-sized space folding reflector with a parabolic or other curved generatrix with a diameter of several tens of meters. The reflector can be used as a parabolic antenna, a reflector of sunlight to illuminate the Earth's surface at night, as a reflector of wave energy emitted by the Sun, and as a solar sail.

Известны развертываемые рефлекторы [1]-[3], содержащие центральную часть и соединенные с ней радиальные ребра: составные - [1] и упругие - [2] и [3]. Отражатели, описанные в [1] и [2], обладают низкой точностью воспроизведения параболоида вращения и сложны конструктивно, что ограничивает область их применения. Отражатель, описанный в [3], также сложен, кроме того, представляет собой только часть полезной площади параболоида.Known deployable reflectors [1] - [3], containing the Central part and connected with it radial ribs: composite - [1] and elastic - [2] and [3]. The reflectors described in [1] and [2] have a low accuracy of reproduction of the paraboloid of rotation and are structurally complex, which limits the scope of their application. The reflector described in [3] is also complex, in addition, it represents only part of the useful area of the paraboloid.

Известны также двухуровневые структуры, содержащие отражающее и формообразующее полотна, дистанционно расположенные друг к другу и связанные между собой гибкими стяжками, описанные в [4]-[7]. Недостатками рефлекторов по [4]-[6] являются малые соотношения габаритов в транспортном и развернутом положении и сравнительно большие затраты массы в расчете на единицу полезной площади рефлектора. Недостатками рефлектора, описанного в [7], являются: незащищенность от метеорного воздействия и дополнительные энергозатраты на поддержание рефлектора в рабочем состоянии, так как давление в надувном, трубчатом опорном обруче должно быть в определенных пределах при значительных перепадах температур, сопутствующих работе в открытом космосе.Two-level structures are also known, containing reflective and forming webs, remotely located to each other and interconnected by flexible screeds, described in [4] - [7]. The disadvantages of the reflectors according to [4] - [6] are the small size ratios in the transport and deployed positions and the relatively large mass consumption per unit of reflector useful area. The disadvantages of the reflector described in [7] are: insecurity from meteor shower and additional energy consumption for maintaining the reflector in working condition, since the pressure in the inflatable, tubular support hoop must be within certain limits at significant temperature differences associated with work in outer space.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа крупногабаритный космический складной рефлектор [8], содержащий ступицу, радиальные, спирально сворачиваемые ребра с закрепленным на них отражающим полотном, кроме того, рефлектор содержит изогнутые ребра, натяжной барабан, рамки, механизм развертывания.The closest in technical essence to the claimed invention is a large-sized space folding reflector [8] selected as a prototype, containing a hub, radial, spiral-wound ribs with a reflective cloth fixed to them, in addition, the reflector contains curved ribs, a tension drum, a framework, a mechanism deployment.

Недостатками данного рефлектора являются: низкая точность воспроизведения параболоида (отражающая поверхность аппроксимирована плоскостями), изогнутые ребра профилированы по толщине, что вместе с рамками увеличивает габариты рефлектора в транспортном положении, наличие механизма развертывания снижает надежность раскрытия рефлектора, а изогнутые ребра увеличивают затраты массы конструкции в расчете на единицу полезной площади рефлектора.The disadvantages of this reflector are: low fidelity of the paraboloid (the reflecting surface is approximated by planes), the curved ribs are profiled in thickness, which together with the frames increases the dimensions of the reflector in the transport position, the presence of a deployment mechanism reduces the reliability of the opening of the reflector, and curved ribs increase the cost of design mass per unit of reflector useful area.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции рефлектора и стремление получить меньшие затраты массы конструкции в расчете на единицу полезной площади рефлектора.An object of the invention is to simplify the design of the reflector and the desire to obtain lower cost of mass of the structure per unit of useful area of the reflector.

Поставленная задача решается тем, что введены замкнутые пояса, состоящие из двух частей: внутренней - гибкой и внешней - складной. Внутренний пояс жестко соединен с ребрами, а внешний пояс образован упругими планками, шарнирно соединенными с ребрами и между собой. Планки имеют ограничитель поворота. На планках установлены шарнирно соединенные с ними тяги, которые шарнирно связаны между собой. Через общие шарниры планок и общие шарниры тяг пропущен трос с закрепленными на нем упорами. Трос вместе с внешним поясом служит каркасом для закрепления на нем формообразующего полотна. Между общим шарниром планок и общим шарниром тяг соосно с тросом установлена пружина сжатия. Число радиальных ребер и поясов определяется из условия обеспечения необходимого расстояния между формообразующим и отражающим полотнами.The problem is solved in that closed belts are introduced, consisting of two parts: internal - flexible and external - folding. The inner belt is rigidly connected to the ribs, and the outer belt is formed by elastic trims pivotally connected to the ribs and to each other. Trims have a rotation limiter. On the planks are installed articulated thrusts with them, which are pivotally connected to each other. Through the common hinges of the slats and the general hinges of the rods, a cable with the stops fixed on it is passed. The cable, together with the outer belt, serves as a frame for fixing the forming fabric on it. A compression spring is installed coaxially with the cable between the common hinge of the slats and the common hinge of the rods. The number of radial ribs and belts is determined from the condition of ensuring the necessary distance between the forming and reflecting canvases.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен рефлектор в рабочем положении, на фиг.2 - рефлектор в транспортном положении (транспортный контейнер не показан), на фиг.3 - рефлектор в промежуточном положении, на фиг.4 - узел А в увеличенном масштабе в рабочем положении, на фиг.5 - узел Б в увеличенном масштабе в рабочем положении.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the reflector in the working position, figure 2 - reflector in the transport position (transport container not shown), figure 3 - reflector in the intermediate position, figure 4 - node a on an enlarged scale in the working position, figure 5 - node B on an enlarged scale in the working position.

Рефлектор содержит ступицу 1, радиальные ребра 2, планки 3, шарниры 4, 5, 6, 7, тяги 8, гибкий пояс 9, отражающее полотно 10, трос 11, формообразующее полотно 12, гибкие стяжки 13, пружину 14, упор 15, ограничители 16.The reflector comprises a hub 1, radial ribs 2, straps 3, hinges 4, 5, 6, 7, rods 8, a flexible belt 9, a reflective web 10, a cable 11, a forming web 12, flexible ties 13, a spring 14, an emphasis 15, limiters 16.

Ступица 1 представляет собой силовой элемент, с которым жестко соединены гибкие радиальные ребра 2. По сути, ребро представляет собой плоскую пружину, выполненную из высокопрочной стали или углепластика. Планки 3, выполненные из того же материала, что и ребра, посредством шарниров 4 соединены с ребрами и между собой и представляют собой внешнюю (складную) часть введенного пояса. С другого конца планки объединены шарниром 5. Вблизи этого шарнира расположены тяги 8, объединенные шарниром 7 и связанные с планками 3 шарнирами 6. Через шарниры 4 пропущен гибкий пояс 9, представляющий собой внутреннюю часть введенного пояса. Он выполнен из гибкого малорастяжимого материала, например стального троса. Отражающее полотно 10 закреплено на ребрах 2 и гибких поясах 9 и выполнено, в зависимости от назначения, либо из светоотражающего, либо из токопроводного материала. Через общие шарниры 5 планок и общие шарниры 7 тяг 8 пропущен трос 11, который вместе с планками 3 служит складным каркасом для закрепления на нем формообразующего полотна 12. Последний может быть сделан из того же материала, что и отражатель, а лучше из материала с более высоким модулем упругости. Гибкие стяжки 13 связывают отражающий и формообразующий материалы. Их длина, число и расположение определяют степень аппроксимациии к требуемой форме отражателя. Между шарнирами 5 и 7 соосно с участком троса 11 расположена пружина 14. Она предназначена для доводки при разворачивании рефлектора планок 3 до рабочего положения и удержания в этом положении. Упор 15, закрепленный на тросе, 11 служит для образования постоянного натяга пружины 14. Ограничители 16, выполненные заодно с планками 3, препятствуют повороту планок 3 из рабочего положения.The hub 1 is a power element with which flexible radial ribs 2 are rigidly connected. In fact, the rib is a flat spring made of high strength steel or carbon fiber. The straps 3, made of the same material as the ribs, are connected by means of hinges 4 to the ribs and together and represent the outer (folding) part of the inserted belt. At the other end of the strap, they are joined by a hinge 5. Near this hinge there are rods 8 connected by a hinge 7 and connected to the straps 3 by hinges 6. A flexible belt 9 is passed through the hinges 4, which is the inside of the introduced belt. It is made of flexible material, such as a steel cable. The reflective fabric 10 is mounted on the ribs 2 and flexible belts 9 and is made, depending on the purpose, either of reflective or conductive material. Through the common hinges 5 of the strips and the general hinges 7 of the rods 8, a cable 11 is passed, which together with the strips 3 serves as a folding frame for fixing the forming fabric 12. The latter can be made of the same material as the reflector, or better of a material with more high modulus of elasticity. Flexible ties 13 bind reflective and forming materials. Their length, number and location determine the degree of approximation to the desired shape of the reflector. Between the hinges 5 and 7, a spring 14 is located coaxially with the portion of the cable 11. It is designed to fine-tune and hold the reflector 3 of the strips 3 in operating position. The stop 15, mounted on a cable, 11 serves to form a constant interference of the spring 14. The stops 16, made integral with the straps 3, prevent the rotation of the straps 3 from the working position.

В свернутом положении рефлектор выводится на орбиту искусственного спутника. После выведения на орбиту проводится операция развертывания рефлектора. По команде системы управления раскрывается транспортный контейнер. Под действием сил упругости ребра 2 и планки 3 разворачиваются и принимают рабочее положение. При этом формообразующее полотно, натянутое на каркас, образованный планками 3 и тросом 11, распрямляется и через гибкие стяжки 13 приводит отражающее полотно 10 в рабочее состояние.In the collapsed position, the reflector is put into the orbit of the artificial satellite. After putting into orbit, the operation of deployment of the reflector is carried out. At the command of the control system, a transport container is opened. Under the action of the elastic forces of the ribs 2 and straps 3 are deployed and take the working position. In this case, the forming fabric stretched on the frame formed by the straps 3 and the cable 11, is straightened and through the flexible ties 13 brings the reflective fabric 10 into working condition.

Изобретение по сравнению с прототипом повышает точность воспроизведения параболической или другой (конус, сфера, эллипсоид) отражающей поверхности. У прототипа отражающая поверхность аппроксимирована плоскостями, количество которых ограничено числом радиальных и изогнутых ребер. В предлагаемом изобретении количество таких плоскостей ограничено числом гибких стяжек. Отсутствие рамок и изогнутых, профилированных по толщине ребер снижает габариты рефлектора в транспортном положении. Отсутствие механизма развертывания увеличивает надежность раскрытия рефлектора. Все выше перечисленное снижает затраты массы конструкции в расчете на единицу полезной площади рефлектора и увеличивает коэффициент использования поверхности. Предлагаемая конструкция может быть изготовлена на предприятиях, специализирующихся на изготовлении космической техники.The invention compared with the prototype increases the accuracy of the reproduction of a parabolic or other (cone, sphere, ellipsoid) reflective surface. The prototype reflective surface is approximated by planes, the number of which is limited by the number of radial and curved edges. In the present invention, the number of such planes is limited by the number of flexible ties. The absence of frames and curved, profiled along the thickness of the ribs reduces the dimensions of the reflector in the transport position. The absence of a deployment mechanism increases the reliability of the opening of the reflector. All of the above reduces the cost of structural mass per unit of useful area of the reflector and increases the coefficient of surface utilization. The proposed design can be made at enterprises specializing in the manufacture of space technology.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №3406404, НКИ/США 343-915.1. US patent No. 3406404, NCI / US 343-915.

2. Патент США №4608571, МПК 4 H01Q 15/20.2. US patent No. 4608571, IPC 4 H01Q 15/20.

3. Патент Росси №2093934, МПК 6 H01Q 15/20.3. Russian patent No. 2093934, IPC 6 H01Q 15/20.

4. Патент Японии №1-45762, МПК 4 H01Q 15/20.4. Japanese Patent No. 1-45762, IPC 4 H01Q 15/20.

5. Патент Японии №3-17405, МПК 5 H01Q 15/20.5. Japanese Patent No. 3-17405, IPC 5 H01Q 15/20.

6. Патент США №5864324, МПК 6 H01Q 15/20.6. US patent No. 5864324, IPC 6 H01Q 15/20.

7. Патент США №5990851, МПК 6 H01Q 15/20.7. US patent No. 5990851, IPC 6 H01Q 15/20.

8. Патент Росси №2101811, МПК 6 H01Q 15/20.8. Russian Patent No. 2101811, IPC 6 H01Q 15/20.

Claims (1)

Рефлектор развертываемой антенны, содержащий ступицу, радиальные, спирально сворачиваемые ребра с закрепленным на них отражающим полотном, формообразующее полотно, дистанционно расположенное к отражающему и связанное с ним гибкими стяжками, отличающийся тем, что введены замкнутые пояса, состоящие из двух частей: внутренней - гибкой - и внешней - складной, внутренний пояс жестко соединен с ребрами, а внешний пояс образован упругими планками, шарнирно соединенными с ребрами и между собой, планки имеют ограничитель поворота, на планках установлены шарнирно соединенные с ними тяги, шарнирно связанные между собой, через общие шарниры планок и общие шарниры тяг пропущен трос с закрепленными на нем упорами, трос вместе с внешним поясом служит каркасом для закрепления на нем формообразующего полотна, между общим шарниром планок и общим шарниром тяг соосно с тросом установлена пружина сжатия, число радиальных ребер и поясов определяется из условия обеспечения необходимого расстояния между формообразующим и отражающим полотнами. A reflector of a deployable antenna containing a hub, radially spirally coiled ribs with a reflective web fixed to them, a forming web remotely located to the reflective and connected with flexible screeds, characterized in that closed belts are introduced, consisting of two parts: internal - flexible - and the outer one is folding, the inner belt is rigidly connected to the ribs, and the outer belt is formed by elastic strips pivotally connected to the ribs and between themselves, the strips have a rotation limiter, on the mouth bars the rods hingedly connected to them, hingedly connected to each other, a cable with fixed stops is passed through the common hinges of the slats and the common hinges of the rods, the cable together with the external belt serves as a frame for fixing the forming fabric on it, between the common hinge of the slats and the common hinge of the rods a compression spring is installed coaxially with the cable, the number of radial ribs and belts is determined from the condition of ensuring the necessary distance between the forming and reflecting canvases.
RU2008101344/09A 2008-01-09 2008-01-09 Reflector of deployable antenna RU2356141C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101344/09A RU2356141C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Reflector of deployable antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101344/09A RU2356141C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Reflector of deployable antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2356141C1 true RU2356141C1 (en) 2009-05-20

Family

ID=41021858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101344/09A RU2356141C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Reflector of deployable antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356141C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103812431A (en) * 2014-01-28 2014-05-21 山东华宇空间技术公司北京分部 Comprehensive integrated system for solar panel and antenna
RU2518398C1 (en) * 2012-11-20 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Method for adaptation of reflecting antenna surfaces
CN104648694A (en) * 2015-02-04 2015-05-27 浙江大学 Torsion spring driven moonlet borne expandable plane structure and mounting method thereof
RU196374U1 (en) * 2019-12-17 2020-02-26 Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" Parabolic deployable reflector

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518398C1 (en) * 2012-11-20 2014-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем машиноведения Российской академии наук (ИПМаш РАН) Method for adaptation of reflecting antenna surfaces
CN103812431A (en) * 2014-01-28 2014-05-21 山东华宇空间技术公司北京分部 Comprehensive integrated system for solar panel and antenna
CN104648694A (en) * 2015-02-04 2015-05-27 浙江大学 Torsion spring driven moonlet borne expandable plane structure and mounting method thereof
RU196374U1 (en) * 2019-12-17 2020-02-26 Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" Parabolic deployable reflector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3242377B2 (en) Foldable peripheral truss reflective surface
JP3672786B2 (en) Mesh-type deployable reflector that can be adjusted remotely
US8508430B2 (en) Extendable rib reflector
US9755318B2 (en) Mesh reflector with truss structure
US6104358A (en) Low cost deployable reflector
RU2356141C1 (en) Reflector of deployable antenna
WO2014127813A1 (en) Deployable support structure
EP3111508B1 (en) Mesh reflector with truss structure
US5680145A (en) Light-weight reflector for concentrating radiation
EP2471714B1 (en) Extendable planar solar generator
JP3291481B2 (en) Combination structure of photovoltaic array and deployable RF reflector
US9815574B2 (en) Deployable tensegrity structure, especially for space applications
JPS61135203A (en) Expandable reflector
JP6878613B2 (en) Reflectors, deployable antennas, and spacecraft
EP3598576B1 (en) Reflecting systems, such as reflector antenna systems, with tension-stabilized reflector positional apparatus
GB2328560A (en) Antenna reflector attached by tensionable means to inflatable support
CN105846044A (en) Foldable expandable umbrella antenna structure framework and expansion method
US5166696A (en) Apparatus and method for deploying an inflatable antenna
RU212183U1 (en) Deployable reflector
RU2101811C1 (en) Large-size space collapsible reflector
RU206691U1 (en) Deployable reflector
RU2396649C1 (en) Unfolding spherical radiation reflector
RU207815U1 (en) Convertible rim reflector with flexible elements
RU2214659C2 (en) Large-size deployable space reflector
JP4160928B2 (en) Parabolic reflector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100110

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110720

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130110