RU2427949C2 - Transformable umbrella-type antenna of space vehicle - Google Patents
Transformable umbrella-type antenna of space vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427949C2 RU2427949C2 RU2009137803/07A RU2009137803A RU2427949C2 RU 2427949 C2 RU2427949 C2 RU 2427949C2 RU 2009137803/07 A RU2009137803/07 A RU 2009137803/07A RU 2009137803 A RU2009137803 A RU 2009137803A RU 2427949 C2 RU2427949 C2 RU 2427949C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- hinges
- spokes
- hub
- spoke
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, в частности к развертываемым рефлекторам космических антенн, выполненным на основе крупногабаритных стержневых конструкций.The invention relates to space technology, in particular to deployable reflectors of space antennas, made on the basis of large-sized rod structures.
В настоящее время для КА производства ОАО «ИСС» в качестве перспективных крупногабаритных трансформируемых антенн предполагается использование антенн зонтичного типа с радиальными профилированными спицами, на которых закреплена отражающая поверхность из металлического трикотажного сетеполотна. Данная конструкция по габаритно-массовым характеристикам является наиболее приемлемой для антенн с апертурой 3-5 м.Currently, for spacecraft manufactured by ISS OJSC, it is proposed to use umbrella-type antennas with radial profiled spokes, on which a reflective surface of a metal knitted mesh is fixed, as promising large-sized transformable antennas. According to the overall mass characteristics, this design is most suitable for antennas with an aperture of 3-5 m.
На этапе вывода КА на целевую орбиту антенна находится в сложенной (транспортировочной) конфигурации. После вывода аппарата на орбиту антенна переводится в раскрытую (орбитальную) конфигурацию. Для выполнения этой задачи в состав антенны входит механизм прецизионного позиционирования (МПП).At the stage of launching the spacecraft into the target orbit, the antenna is in a folded (transport) configuration. After the device is put into orbit, the antenna is transferred to the open (orbital) configuration. To accomplish this task, the antenna includes a precision positioning mechanism (MPP).
Основной составной частью МПП, обеспечивающей раскрытие антенны из стартового положения в орбитальное, является приводное устройство. Приводное устройство обеспечивает выполнение основных требований, предъявляемых к МПП, а именно:The main component of the MPP, providing the disclosure of the antenna from the starting position to the orbital, is the drive unit. The drive device ensures the fulfillment of the basic requirements for MPP, namely:
- обеспечение заданных параметров по кинематике и динамике раскрытия антенны, а также юстировки зеркала антенны в обеспечении заданной надежности работы в процессе ее эксплуатации на орбите при жестких условиях больших перепадов по температурам;- providing the specified parameters for the kinematics and dynamics of the disclosure of the antenna, as well as the alignment of the antenna mirror in ensuring the specified reliability of the operation during its operation in orbit under severe conditions of large temperature differences;
- обеспечение размещения антенны в стартовом положении в заданном объеме зоны полезного груза КА;- ensuring the placement of the antenna in the starting position in a given volume of the payload zone of the spacecraft;
- обеспечение требуемых массовых характеристик;- providing the required mass characteristics;
- обеспечение заданной надежности раскрытия антенны.- ensuring the specified reliability of the disclosure of the antenna.
Типичный вариант приводного устройства - пружинный привод для поворота каждой силовой спицы антенны.A typical drive arrangement is a spring drive for turning each antenna power spoke.
Основной недостаток в процессе разработки и изготовления крупногабаритных трансформируемых антенн зонтичного типа - это проблема синхронизации раскрытия особенно противоположных мачт или спиц. Если одна из противоположных мачт или спиц запаздывает при раскрытии, а другая, наоборот опережает, то вантовая сеть, поддерживающая радиоотражающую сетку, и сама сетка запутываются об не успевшую начать раскрытие вантовую сеть с радиоотражающей сеткой.The main drawback in the development and manufacture of large transformable umbrella type antennas is the problem of synchronizing the disclosure of especially opposed masts or spokes. If one of the opposite masts or spokes is late in opening, and the other, on the contrary, is ahead, then the cable-stayed network supporting the radio-reflecting grid, and the grid itself become entangled about the cable-stayed network with a radio-reflecting grid that did not manage to start opening.
Известна антенна для HALCA (AIAA 2003-1629 Optimal Design of Tension Truss Antennas. A.G.Tibert Royal Institute of Technology Stockholm, Sweden) с гибридной фермой натяжения. Шесть выдвигаемых мачт поддерживают ферму натяжения с пятью поясами. Для повышения точности поверхности каждый треугольник фермы натяжения разбит на девять более мелких треугольников с помощью вантовой сети, которая поддерживает радиоотражающую сетку. Форма вантовой сети контролируется регулировочными растяжками, соединенными с задней фермой натяжения (не идентичной с верхней фермой натяжения).Known antenna for HALCA (AIAA 2003-1629 Optimal Design of Tension Truss Antennas. A.G. Tibert Royal Institute of Technology Stockholm, Sweden) with a hybrid tension truss. Six retractable masts support a five-belt tension truss. To improve the accuracy of the surface, each triangle of the tension truss is divided into nine smaller triangles using a cable-stayed network that supports a radio-reflective grid. The shape of the cable-stayed network is controlled by adjusting braces connected to the rear tension truss (not identical with the upper tension truss).
Недостатки указанной антенны заключаются в сложности, в недостаточной надежности работы, в ограниченных возможностях данного решения в создании антенн с большими диаметрами, 24-50 м и более.The disadvantages of this antenna are the complexity, the lack of reliability, the limited capabilities of this solution in creating antennas with large diameters, 24-50 m or more.
В качестве прототипа выбрана трансформируемая антенна (А.В.Иванов. Выбор приводного устройства механизма прецизионного позиционирования трансформируемой антенны космического аппарата. Решетневские чтения: материалы Х Международной научной конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф.Решетнева (8-10 ноября 2006, г.Красноярск) / Сибирский государственный аэрокосмический университет. - Красноярск, 2006. - 414 с., стр.47 и 48).A transformable antenna was selected as a prototype (A.V. Ivanov. Choosing a drive device for the precision positioning mechanism of a transformable antenna of a spacecraft. Reshetnev readings: materials of the X International Scientific Conference dedicated to the memory of the general designer of rocket and space systems academician M.F.Reshetnev (8- November 10, 2006, Krasnoyarsk) / Siberian State Aerospace University. - Krasnoyarsk, 2006. - 414 p., Pp. 47 and 48).
Трансформируемая антенна зонтичного типа космического аппарата (КА) с апертурой (диаметром раскрытия поверхности антенны) 3-5 м содержит: радиальные профилированные спицы (например, 18 спиц), шарнирно закрепленные на ступице рефлектора антенны, приводной механизм для раскрытия радиальных профилированных спиц, выполненный в виде механизма прецизионного позиционирования (МПП) с применением пружин в качестве приводов для поворота (раскрытия) каждой спицы антенны.A transformable antenna of the umbrella type of a spacecraft (KA) with an aperture (diameter of the opening of the antenna surface) 3-5 m contains: radial profiled spokes (for example, 18 spokes) pivotally mounted on the hub of the antenna reflector, a drive mechanism for opening radial profiled spokes, made in as a mechanism of precision positioning (MPP) using springs as actuators for turning (opening) each antenna spoke.
В процессе вывода КА на целевую орбиту антенна находится в сложенной конфигурации, а после вывода КА на целевую орбиту она переводится в раскрытую орбитальную конфигурацию с помощью пружинных приводов.In the process of launching the spacecraft into the target orbit, the antenna is in a folded configuration, and after the launch of the spacecraft into the target orbit, it is transferred to the open orbital configuration using spring drives.
Недостатки указанной антенны заключаются в низкой надежности ее работы из-за раскрытия каждой спицы с помощью пружинных приводов, каждый из которых необходимо расстопорить (расчековать) перед раскрытием антенны и застопорить (зачековывать) после раскрытия антенны, в отсутствии в ней возможности юстировки (настройки) зеркала антенны в процессе ее эксплуатации в переменных температурных условиях космического пространства, что снижает точность работы антенны, в ограниченных возможностях ее использования для крупногабаритных антенн диаметром, например, более 5 м и до 50 м (так как ее конструкция выполнена для применения одноколенных спиц длиной не более 2,5 м, иначе не будут выполнены условия компактности в сложенном ее состоянии при выведении КА на орбиту).The disadvantages of this antenna are the low reliability of its operation due to the opening of each spoke with spring drives, each of which must be unfastened (stripped) before opening the antenna and locked (recessed) after opening the antenna, in the absence of the possibility of alignment (adjustment) of the mirror antennas during its operation in variable temperature conditions of outer space, which reduces the accuracy of the antenna, in the limited possibilities of its use for large-sized antennas etrom, e.g., more than 5 m and 50 m (since its construction is made for use odnokolennyh spokes of not more than 2.5 m, otherwise the conditions are not fulfilled its compactness in a folded state during injection spacecraft into orbit).
Задача изобретения - повышение надежности и точности работы антенн, в том числе крупногабаритных диаметром до 50 м.The objective of the invention is to increase the reliability and accuracy of antennas, including large ones with a diameter of up to 50 m.
Решение поставленной задачи достигнуто за счет того, что трансформируемая антенна зонтичного типа космического аппарата, содержащая раскрывающиеся с помощью приводов силовые спицы, закрепленные с помощью шарниров на ступице рефлектора антенны с равномерным их распределением по ее периметру, каждая из которых состоит, по меньшей мере, из двух колен, соединенных с помощью промежуточных шарниров, зеркало антенны, выполненное из радиоотражающей сетки, закрепленной на спицах; соединения шарниров спиц со ступицей рефлектора антенны выполнены через вновь введенные дополнительные шарниры, каждый из которых выполнен с осью вращения в плоскости раскрытия спицы, оси шарнир и их приводов выполнены соосными.The solution to this problem was achieved due to the fact that the transformable antenna of the umbrella type of the spacecraft, containing power spokes that are opened with the help of drives, fixed with hinges on the hub of the antenna reflector with their uniform distribution along its perimeter, each of which consists of at least two knees connected by means of intermediate hinges, an antenna mirror made of a radio-reflecting grid fixed on knitting needles; the joints of the hinges of the spokes with the hub of the antenna reflector are made through newly introduced additional hinges, each of which is made with the axis of rotation in the plane of the opening of the spoke, the axis of the hinge and their drives are made coaxial.
Предложенная трансформируемая антенна зонтичного типа иллюстрируется фиг.1, 2 и 3, на которых она показана соответственно в раскрытом, сложенном и полураскрытом положениях. Предложенная трансформируемая антенна зонтичного типа космического аппарата содержит: раскрывающиеся с помощью приводов 1 силовые спицы, каждая из которых состоит, по меньшей мере, из двух колен 2 и 3, соединенных с помощью промежуточных шарниров 4, закрепленные с помощью шарниров 5 на ступице 6 рефлектора антенны с равномерным их распределением по ее периметру, зеркало 7 антенны, выполненное из радиоотражающей сетки, закрепленной на спицах; соединения шарниров 5 спиц со ступицей 6 рефлектора антенны выполнены через вновь введенные дополнительные шарниры 8, каждый из которых выполнен с осью вращения в плоскости раскрытия спицы, все шарниры антенны выполнены со своими приводами 1, причем оси вращения каждой пары шарнир-привод компланарны; ступица 6 рефлектора антенны выполнена из углепластика, как и спицы.The proposed transformable antenna of the umbrella type is illustrated in figures 1, 2 and 3, in which it is shown, respectively, in the open, folded and half-open positions. The proposed transformable antenna of the umbrella type of the spacecraft contains: power spokes, which are opened by means of
Предложенная антенна работает следующим образом. Во время выведения КА на орбиту антенна находится в сложенном состоянии под обтекателем ракеты-носителя (фиг.2). После выведения КА на орбиту подается команда на раскрытие антенны, по которой подается команда на приводы 1 шарниров 4, 5 и 8, спицы разворачиваются до принятия зеркалом 7 антенны (радиотражающей сеткой) заданной параболической формы (фиг.3). Как правило, на трансформируемых антеннах большого диаметра имеется система юстировки зеркала 7 антенны, чтобы в процессе работы она соответствовала заданным требованиям по среднеквадратичной величине отклонения участков поверхности от идеальной теоретической поверхности параболы. Эта система, например, путем сканирования (радио, оптического, лазерного и т.д.) поверхности зеркала 7 вносит данные о реальной поверхности зеркала в бортовой компьютер, который определяет участки с отклонениями с превышением их положения от заданных, после чего вырабатывается и подается команда на ближайший привод шарнира спицы с целью устранения недопустимого отклонения участка поверхности зеркала 7. Система юстировки антенны работает с заданной периодичностью контроля за поверхностью зеркала 7 антенны или по каким-либо другим сигналам отклонения работы антенны от заданной точности ее работы.The proposed antenna operates as follows. During the launch of the spacecraft into orbit, the antenna is in a folded state under the fairing of the launch vehicle (figure 2). After putting the SC into orbit, a command is issued to open the antenna, through which a command is sent to the
Введение дополнительных шарниров 8 с приводами 1 позволило обеспечить дополнительное регулирование положения каждой спицы в отдельности и совместно в направлениях, ортогональных оси рефлектора, и тем самым повысить степень точности регулирования.The introduction of
Так как на точность настройки поверхности зеркала антенны влияют факторы воздействия космического пространства, например, резкие перепады температур в диапазоне ±150°С, то для повышения точности настройки зеркала 7 антенны дополнительную ее регулировку выполняют с помощью вантовой системы растяжек (на чертежах не показана), отладку работы которой с учетом действия упругости радиоотражающей сетки зеркала 7 осуществляют при изготовлении антенны.Since the accuracy of tuning the surface of the antenna mirror is influenced by outer space factors, for example, sharp temperature changes in the range of ± 150 ° C, to increase the accuracy of tuning the mirror 7 of the antenna, its additional adjustment is carried out using a cable-stayed system of braces (not shown in the drawings), debugging which, taking into account the elasticity of the radio-reflecting grid of the mirror 7, is carried out in the manufacture of the antenna.
Ступица рефлектора 6 антенны выполнена из углепластика, как и спицы. Это позволило снизить влияние отрицательных факторов космического пространства, в том числе на участке выведения КА на орбиту с большими перегрузками, при обеспечении заданной точности юстировки зеркала антенны, точности ее работы путем выбора материала с улучшенными теплофизическими и массовыми характеристиками (углепластика).The hub of the reflector 6 of the antenna is made of carbon fiber, as are the spokes. This allowed us to reduce the influence of negative factors in outer space, including in the spacecraft orbital launch site with large overloads, while ensuring the given accuracy of the antenna mirror alignment and its accuracy by selecting material with improved thermal and mass characteristics (carbon fiber).
Таким образом, за счет того, что соединения шарниров 5 спиц со ступицей 6 рефлектора антенны выполнены через вновь введенные дополнительные шарниры 8, каждый из которых выполнен с осью вращения в плоскости раскрытия спицы, все шарниры антенны выполнены со своими приводами, причем оси вращения каждой пары шарнир-привод совпадают, ступица 6 рефлектора антенны выполнена из углепластика, как и спицы, достигнуто повышение надежности работы антенны, повышение точности юстировки антенны в процессе эксплуатации, обеспечение возможности по созданию антенн с большими диаметрами.Thus, due to the fact that the joints of the 5-spoke hinges with the hub 6 of the antenna reflector are made through newly introduced
Предложенная антенна рассматривается как альтернативный вариант проектирования перспективных антенн КА разработки предприятия.The proposed antenna is considered as an alternative option for the design of promising spacecraft antennas developed by the enterprise.
Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленного решения.Of the sources of information and patent materials known to the authors, the totality of features similar to the totality of features of the claimed solution is not known.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137803/07A RU2427949C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Transformable umbrella-type antenna of space vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009137803/07A RU2427949C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Transformable umbrella-type antenna of space vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009137803A RU2009137803A (en) | 2011-04-20 |
RU2427949C2 true RU2427949C2 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44050979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009137803/07A RU2427949C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | Transformable umbrella-type antenna of space vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427949C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208519U1 (en) * | 2021-03-23 | 2021-12-22 | Александр Витальевич Лопатин | Torsion mechanism for opening the transformable umbrella-type reflector |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009137803/07A patent/RU2427949C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИВАНОВ А.В. Выбор приводного устройства механизма прецизионного позиционирования трансформируемой антенны космического аппарата// Решетневские чтения: материалы Х Международной научной конференции, Сибирский государственный аэрокосмический университет, Красноярск, 8-10 ноября 2006, стр. 47, 48. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208519U1 (en) * | 2021-03-23 | 2021-12-22 | Александр Витальевич Лопатин | Torsion mechanism for opening the transformable umbrella-type reflector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009137803A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10847893B2 (en) | Articulated folding rib reflector for concentrating radiation | |
US10170843B2 (en) | Parabolic deployable antenna | |
Love | Some highlights in reflector antenna development | |
JP2018525265A (en) | Large area structure for compact packaging | |
JPH06291537A (en) | Expanded antenna reflector and expansion method therefor | |
US6239763B1 (en) | Apparatus and method for reconfiguring antenna contoured beams by switching between shaped-surface subreflectors | |
Rusch | The current state of the reflector antenna art | |
CN112768952A (en) | Spaceborne cassegrain umbrella type mesh SAR antenna | |
RU2427949C2 (en) | Transformable umbrella-type antenna of space vehicle | |
WO2020213135A1 (en) | Antenna device and space navigation body | |
US5202689A (en) | Lightweight focusing reflector for space | |
RU2084994C1 (en) | Reflector of unfolded antenna, its transformed frame, unfolding mechanism and locking member | |
RU2370864C1 (en) | Umbrella antenna of space craft | |
EP4024606B1 (en) | Deployable assembly for antennae | |
Zheng et al. | Analysis of a three-extensible-rod tracker based on 3-RPS parallel manipulator for space large deployable paraboloid structure with power and communication integration | |
Footdale et al. | System design study of a deployable reflector antenna with flexible shell segments | |
JP7227359B2 (en) | Antenna device and space vehicle | |
EP3700010B1 (en) | Deployable reflectors | |
Zheng et al. | A novel space large deployable paraboloid structure with power and communication integration | |
RU2380798C1 (en) | Method for making large convertible umbrella type antenna for spacecraft | |
US20030234746A1 (en) | Sub-reflector shaping in an unfurlable reflector antenna system | |
RU2350519C1 (en) | Space vehicle deployable bulky reflector | |
EP1900060A1 (en) | Isostatic support structure for fixed or re-orientable large size antenna reflectors | |
Archer et al. | Antenna technology for QUASAT application | |
Schafer et al. | Unfurlable offset antenna design for L-and C-band application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161013 |