RU2435264C1

RU2435264C1 - Radar antenna array

Info

Publication number: RU2435264C1
Application number: RU2010147249/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Курбатский (RU); Сергей Алексеевич Курбатский; Евгений Васильевич Манаенков (RU); Евгений Васильевич Манаенков; Олег Юрьевич Илюхин (RU); Олег Юрьевич Илюхин; Сергей Владимирович Денисов (RU); Сергей Владимирович Денисов; Борис Сергеевич Белугин (RU); Борис Сергеевич Белугин; Александр Викторович Хомяков (RU); Александр Викторович Хомяков
Original assignee: Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-11-27

Abstract

FIELD: radio engineering. ^ SUBSTANCE: radar antenna array includes set of antenna modules installed in housing (3), which is equipped with base to be combined with suspension assembly (4); housing (3) of antenna array is tight and combined with fairing of antenna modules, which is made in the form of protective electromagnetic transparent wall of housing (3) of antenna array. Longitudinal frame element is hollow and is made in the form of stiffeners fixed in slots of antenna array base with antenna modules enveloping their walls; at that, they are made as an integral part, thus forming stiff construction with external hollow wall of housing (3) of antenna array, in which there made are inlet holes for forced air supply with external ventilation devices; at that, stiffeners form together with external wall of housing (3) of antenna array the channels for passage of air flow, and which are isolated from inner volume of antenna array. ^ EFFECT: reducing metal consumption at simultaneous improvement of thermal mode of antenna modules and secondary power supplies. ^ 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации, а именно - к радиолокационным антенным решеткам, которые могут быть использованы в радиотехнических системах для определения координат целей с помощью моноимпульсного метода пеленгации.The present invention relates to radar, and in particular to radar antenna arrays that can be used in radio systems to determine the coordinates of targets using a single-pulse direction finding method.

Известна конструкция радиолокационной антенной решетки, содержащая совокупность антенных модулей, установленных в корпусе, снабженная основанием для объединения с узлом подвески, с возможностью развертывания из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее положение и вращения антенной решетки в ее рабочем положении с помощью приводов, корпус антенной решетки выполнен герметичным и совмещенным с обтекателем антенных модулей, выполненным в виде защитной электромагнитно-прозрачной стенки корпуса антенной решетки, антенные модули установлены в корпусе антенной решетки и расположены для обеспечения теплового режима в условиях принудительного подвода средствами вентиляции воздушного потока через входные и распределительные отверстия полого продольного каркасного элемента, расположенного параллельно линии распределения антенных модулей вдоль полотна антенной решетки и снабженного радиаторами охлаждения антенных модулей (заявка на изобретение №2005139621, МПК H01Q 1/28, 2005 г.).A known design of a radar antenna array containing a set of antenna modules installed in the housing, equipped with a base for integration with the suspension unit, with the possibility of deployment from a horizontal transport position to a vertical working position and rotation of the antenna array in its working position using drives, the antenna array housing is made hermetic and combined with a fairing of antenna modules, made in the form of a protective electromagnetic transparent wall of the antenna array housing, antenna modules are installed in the antenna array housing and are located to provide thermal conditions under conditions of forced air supply by means of ventilation through the inlet and distribution openings of a hollow longitudinal frame element located parallel to the antenna module distribution line along the antenna array and equipped with cooling radiators for antenna modules (application for invention No. 2005139621, IPC H01Q 1/28, 2005).

Недостатком известной конструкции является использование для отвода тепловой мощности от источников тепла внутри антенной решетки воздуха, подаваемого внутренними средствами вентиляции, охлаждение которого в наземной технике проблематично.A disadvantage of the known design is the use for removal of heat power from heat sources inside the antenna array of air supplied by internal ventilation, cooling of which in land technology is problematic.

Перед авторами стояла задача снижения металлоемкости антенной решетки и обеспечения теплового режима антенных модулей, узлов и блоков за счет подаваемого внешними средствами вентиляции наружного воздуха, температура которого ниже температуры воздуха внутри корпуса, нагреваемого внутренними источниками тепла.The authors were faced with the task of reducing the metal consumption of the antenna array and ensuring the thermal regime of the antenna modules, components and units due to the external air supplied by external ventilation means, whose temperature is lower than the temperature of the air inside the case, heated by internal heat sources.

Задача решена за счет того, что в радиолокационной антенной решетке, содержащей совокупность антенных модулей, установленных в корпусе, снабженной основанием для объединения с узлом подвески, с возможностью развертывания из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее положение и вращения антенной решетки в ее рабочем положении с помощью приводов, корпус антенной решетки выполнен герметичным и совмещенным с обтекателем антенных модулей, выполненным в виде защитной электромагнитно-прозрачной стенки корпуса антенной решетки, антенные модули расположены для обеспечения теплового режима в условиях принудительного подвода средствами вентиляции воздушного потока через входные и распределительные отверстия полого продольного каркасного элемента, расположенного параллельно линии распределения антенных модулей вдоль полотна антенной решетки и снабженного радиаторами охлаждения антенных модулей и вторичных источников питания, полый продольный каркасный элемент выполнен в виде зафиксированных в пазах основания антенной решетки ребер жесткости с охватывающими их стенки антенными модулями, при этом они выполнены заодно, образуя совместно жесткую конструкцию с внешней полой стенкой корпуса антенной решетки, в которой выполнены входные отверстия для принудительной подачи воздуха внешними средствами вентиляции, причем ребра жесткости образуют совместно с внешней стенкой корпуса антенной решетки контурные каналы для прохода воздушного потока, изолированные от внутреннего объема антенной решетки.The problem is solved due to the fact that in a radar antenna array containing a set of antenna modules installed in a housing equipped with a base for integration with the suspension unit, with the possibility of deployment from a horizontal transport position to a vertical working position and rotation of the antenna array in its working position using drives, the antenna array housing is sealed and combined with the radome of the antenna modules, made in the form of a protective electromagnetic transparent wall of the antenna housing arrays, antenna modules are located to provide thermal conditions under conditions of forced air supply by means of ventilation through the inlet and distribution openings of a hollow longitudinal frame element located parallel to the distribution line of antenna modules along the antenna array and equipped with cooling radiators for antenna modules and secondary power sources, hollow the longitudinal frame element is made in the form of stiffening ribs fixed in the grooves of the base of the antenna array antenna modules grasping their walls, while they are made at the same time, forming together a rigid structure with an external hollow wall of the antenna array housing, in which inlet openings are made for forced air supply by external ventilation means, and the stiffeners form contour channels together with the external wall of the antenna array housing for the passage of air flow isolated from the internal volume of the antenna array.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости при одновременном улучшении теплового режима антенных модулей и вторичных источников питания.The technical result of the invention is to reduce the metal consumption while improving the thermal regime of antenna modules and secondary power sources.

Заявляемая радиолокационная антенная решетка обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.The inventive radar antenna array has a combination of essential features not known from the prior art for products of this purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention.

Заявляемая радиолокационная антенная решетка, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.The inventive radar antenna array, according to the applicant and the authors, meets the criterion of "inventive step", because for specialists, it does not explicitly follow from the prior art, i.e. not known from available sources of scientific, technical and patent information at the filing date.

Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, где:The invention is illustrated using the drawings, where:

- на фиг.1 представлен вид спереди;- figure 1 presents a front view;

- на фиг.2 - вид слева;- figure 2 is a left view;

- на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1;- figure 3 is a section along aa in figure 1;

- на фиг.4 - вид Б на фиг.3;- figure 4 is a view of B in figure 3;

- на фиг.5 - разрез по В-В на фиг.4;- figure 5 is a section along bb in figure 4;

- на фиг.6 - фланец поз.7 на фиг.4.- in Fig.6 - flange pos.7 in Fig.4.

Радиолокационная антенная решетка 1, представляющая собой совокупность антенных модулей 2, установлена на корпусе 3 для объединения с узлом подвески 4 с возможностью развертывания из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее и вращения с помощью приводов (на чертежах не показаны).The radar antenna array 1, which is a combination of antenna modules 2, is installed on the housing 3 for integration with the suspension unit 4 with the possibility of deployment from a horizontal transport position to a vertical working position and rotation using drives (not shown in the drawings).

Антенные модули 2 защищены от внешних механических и климатических воздействий электромагнитно-прозрачной стенкой 5, при этом несущая конструкция антенной решетки 1 представляет собой каркас 6, во фланце 7 которого выполнены пазы 8, повторяющие геометрический контур каркаса 6, в котором закреплена замкнутая по периметру стенка 9 с внутренними каналом 10, и параллельные друг другу пазы 11, в которых закреплены ребра жесткости 12, представляющие собой полые продольные каркасные элементы, расположенные параллельно линии распределения антенных модулей 2 вдоль полотна антенной решетки, с охватывающими стенки ребер жесткости 12 для улучшения теплообмена антенными модулями 2. При этом ребра жесткости 12 выполнены заодно с фланцем 7 и стенкой 9, образуя жесткую конструкцию каркаса 6.Antenna modules 2 are protected from external mechanical and climatic influences by an electromagnetic transparent wall 5, while the supporting structure of the antenna array 1 is a frame 6, in the flange 7 of which grooves 8 are made, repeating the geometric contour of the frame 6, in which a wall 9 closed around the perimeter is fixed with an internal channel 10, and grooves 11 parallel to each other, in which stiffeners 12 are fixed, which are hollow longitudinal frame elements located parallel to the antenna antenna distribution line 2 of the module along the web of the antenna array, with the antenna modules 2 covering the walls of the stiffening ribs 12 to improve the heat exchange. The stiffening ribs 12 are integral with the flange 7 and the wall 9, forming a rigid frame structure 6.

Ребра жесткости 12 одной стороной распределительным отверстием с воздухозаборником 13 заходят в канал 10 стенки 9, другой стороной ребро жесткости 12 проходит сквозь стенку 9 каркаса и имеет открытый конец канала для выхода нагретого воздуха. При этом каналы 10 в стенках 9 и каналы 14 в ребрах жесткости 12 образуют изолированные от внутреннего объема каркаса контуры 15, 16 для принудительного прохода воздуха, подаваемого через входные отверстия 17,18 внешними средствами вентиляции 19. При этом воздухозаборники 13 выполнены с сечениями, позволяющими производить забор воздушного потока из канала 10 стенок 9 каркаса пропорционально выделяемому на стенках ребер жесткости 12 антенными модулями количеству тепла.The ribs 12 with one side of the distribution hole with the air intake 13 go into the channel 10 of the wall 9, the other side of the ribs 12 passes through the wall 9 of the frame and has an open end of the channel for the exit of heated air. Moreover, the channels 10 in the walls 9 and the channels 14 in the stiffening ribs 12 form contours 15, 16 isolated from the internal volume of the carcass for forced passage of air supplied through the inlet 17,18 by external ventilation means 19. Moreover, the air intakes 13 are made with sections allowing to draw the air flow from the channel 10 of the walls 9 of the frame in proportion to the amount of heat released on the walls of the stiffeners 12 by antenna modules.

Для улучшения теплопередачи в местах большой тепловой нагрузки, например, вторичных источников питания 21 блоков управления фазовращателями антенной решетки внутренняя поверхность стенок 9 каркаса 6 увеличивается за счет ребер 20, совокупность которых составляет радиатор, отводящий тепло от вторичных источников питания 21.To improve heat transfer in places of high heat load, for example, of secondary power sources 21 of the antenna array phase shifter control units, the inner surface of the walls 9 of the frame 6 is increased by fins 20, the totality of which is a radiator that removes heat from the secondary power sources 21.

Пазы 8 и 11, выполненные во фланце 7 каркаса 6, позволяют повысить технологичность конструкции каркаса антенной решетки, сократить количество оснастки и трудоемкость изготовления.The grooves 8 and 11, made in the flange 7 of the frame 6, can improve the manufacturability of the design of the frame of the antenna array, reduce the number of equipment and the complexity of manufacturing.

Радиолокационная антенная решетка работает следующим образом.Radar antenna array operates as follows.

Снаружи воздушный поток вентиляционными устройствами 19 (в данной конструкции центробежный вентилятор) подается через входные отверстия 17, 18 в изолированные от внутреннего объема корпуса 3 контуры 15, 16 и, протекая по каналу 10, снимает с внутренней поверхности стенки 9 часть тепловой мощности, выделямой источниками тепла, расположенными внутри корпуса 3, а с внешней поверхности стенки 9 часть тепловой мощности, получаемой от солнечного излучения, и через выходное отверстие в стенке 9 выходит наружу. Через распределительные отверстия с воздухозаборником 13 воздух поступает в каналы 14 ребер жесткости 12 и, протекая вдоль стенок, снимает часть тепловой мощности, выделяемой охватывающими стенку антенными модулями 2, и через открытые концы каналов 14 выходит наружу.Outside, the air flow by ventilation devices 19 (in this design, a centrifugal fan) is supplied through inlets 17, 18 to circuits 15, 16 isolated from the internal volume of the housing 3 and, flowing through the channel 10, removes part of the heat output from the internal surface of the wall 9 emitted by sources heat located inside the housing 3, and from the outer surface of the wall 9, part of the heat power received from solar radiation, and through the outlet in the wall 9 comes out. Through the distribution openings with an air intake 13, air enters the channels 14 of the stiffeners 12 and, flowing along the walls, removes part of the thermal power released by the antenna modules 2 enclosing the wall, and out through the open ends of the channels 14.

На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация на заявляемую конструкцию, изготовлены экспериментальный и опытный образцы радиолокационной антенной решетки, испытания которых подтвердили работоспособность и эффективность заявляемой конструкции радиолокационной антенной решетки. В настоящее время предприятие приступило к изготовлению нескольких серийных изделий, реализующих заявляемую конструкцию радиолокационной антенной решетки.The applicant company has developed design documentation for the claimed design, made experimental and prototypes of the radar antenna array, tests of which confirmed the efficiency and effectiveness of the claimed design of the radar antenna array. Currently, the company has begun manufacturing several serial products that implement the claimed design of the radar antenna array.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.The above allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention is met.

Claims

A radar antenna array containing a set of antenna modules installed in the housing, equipped with a base for integration with the suspension unit, with the possibility of deployment from a horizontal transport position to a vertical working position and rotation of the antenna array in its working position using drives, the antenna array housing is sealed and combined with a radome for antenna modules, made in the form of a protective electromagnetic transparent wall of the antenna array housing, antenna modules are located They are provided for ensuring the thermal regime under conditions of forced supply of air flow through the inlet and distribution openings of the hollow longitudinal frame element located parallel to the distribution line of antenna modules along the antenna array and equipped with cooling radiators for antenna modules and secondary power sources, characterized in that the hollow longitudinal the frame element is made in the form of stiffening ribs fixed in the grooves of the base of the antenna array with covering their walls with antenna modules, at the same time they are made at the same time, forming together a rigid structure with an external hollow wall of the antenna array housing, in which inlet openings are made for forced air supply by external ventilation means, and the stiffeners form contour channels together with the external wall of the antenna array housing for the passage of air flow isolated from the internal volume of the antenna array.