RU2583863C2 - Folding parabolic reflector and method of making same - Google Patents
Folding parabolic reflector and method of making same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583863C2 RU2583863C2 RU2014102220/28A RU2014102220A RU2583863C2 RU 2583863 C2 RU2583863 C2 RU 2583863C2 RU 2014102220/28 A RU2014102220/28 A RU 2014102220/28A RU 2014102220 A RU2014102220 A RU 2014102220A RU 2583863 C2 RU2583863 C2 RU 2583863C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reflector
- ribs
- memory
- shape
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
- H01Q15/161—Collapsible reflectors
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в антеннах больших размеров, предназначенных для работы в широком температурном диапазоне.The invention relates to antenna technology and can be used in large antennas designed to operate in a wide temperature range.
Известен «Раскладной рефлектор» содержащий жесткую центральную панель, шарнирно прикрепленные к ней боковые панели, жесткие радиальные ребра, шарнирно закрепленные на жесткой центральной панели (см. а.с №890920), повышение точности поверхности в данном рефлекторе достигается введением жестких радиальных ребер, которые, в свою очередь, увеличивают массу конструкции.Known "Folding reflector" containing a rigid central panel, side panels pivotally attached to it, rigid radial ribs pivotally mounted on a rigid central panel (see AS No. 890920), improving the accuracy of the surface in this reflector is achieved by introducing rigid radial ribs, which in turn, increase the mass of the structure.
Известен «Складной каркас параболической антенны», состоящий из основных и вспомогательных жестких стержней, соединенных между собой шарнирно и образующих треугольные ячейки, а также механизмов раскрытия, соединенных с треугольными ячейками при помощи шарнирных узлов (см. а.с. №814212).The well-known "Folding skeleton of a parabolic antenna", consisting of the main and auxiliary rigid rods interconnected pivotally and form triangular cells, as well as opening mechanisms connected to triangular cells using hinged nodes (see AS No. 814212).
В качестве прототипа устройства выбрана конструкция крупногабаритного параболического рефлектора (диаметр 55 м), содержащая гибкие графитоэпоксидные ребра жесткости. В сложенном положении ребра намотаны на центральную цилиндрическую ступицу. Развертывание рефлектора происходит за счет упругих сил. Между ребер натянута сетка (см. журнал «Ракетно-космическая техника» №33 от 17.08.84 стр. 13-15). Антенна разработана фирмой Lockheed Missiles and Space и предназначена для работы в космосе.As a prototype of the device, the design of a large-sized parabolic reflector (diameter 55 m) containing flexible graphite-epoxy stiffeners was chosen. In the folded position, the ribs are wound on a central cylindrical hub. The deployment of the reflector is due to elastic forces. A grid is stretched between the ribs (see the journal "Rocket and Space Technology" No. 33 of 08/17/84 p. 13-15). The antenna was developed by Lockheed Missiles and Space and is designed to work in space.
В качестве прототипа (базового) способа выбран способ изготовления складного параболического рефлектора из никелида титана, описанный в статье «Память металлов» В. Хачина, опубликованной в журнале «Наука и жизнь» №3-1980 г. Он заключается в сборке каркаса рефлектора в рабочем положении, нагревании его до температуры запоминания формы с последующим охлаждением до нормальной температуры и складывании до необходимых компактных геометрических размеров.As a prototype of the (basic) method, the method of manufacturing a folding parabolic reflector from titanium nickelide, described in the article “Memory of Metals” by V. Khachin, published in the journal “Science and Life” No. 3-1980, was selected. It consists in assembling the reflector frame in the working position, heating it to the storage temperature of the form, followed by cooling to normal temperature and folding to the required compact geometric dimensions.
Недостатком, присущим всем крупногабаритным конструкциям, работающим в широком температурном диапазоне, в том числе и параболическим антеннам, является искажение их формы вследствие температурной деформации. Кроме того, для раскрытия рефлектора необходим механизм, масса и габариты которого растут с ростом размеров рефлектора, ухудшая характеристики рефлектора.A disadvantage inherent in all large-sized structures operating in a wide temperature range, including parabolic antennas, is the distortion of their shape due to thermal deformation. In addition, a mechanism is needed to open the reflector, the mass and dimensions of which increase with the size of the reflector, worsening the characteristics of the reflector.
Целью изобретения является уменьшение влияния температурной деформации на геометрическую форму рефлектора.The aim of the invention is to reduce the influence of temperature deformation on the geometric shape of the reflector.
Указанная цель достигается тем, что в известном складном параболическом рефлекторе, содержащем гибкие ребра жесткости, обтянутые сетеполотном, ребра жесткости выполнены из материала с двойной термомеханической памятью.This goal is achieved by the fact that in the known folding parabolic reflector containing flexible stiffeners, covered with a net-sheet, stiffeners are made of material with double thermomechanical memory.
Способ изготовления складного параболического рефлектора с ребрами жесткости, выполненными из материала с термомеханической памятью, заключается в изготовлении ребер с параболическим профилем, задания им «памяти теплой формы», проявляющейся при максимальной температуре диапазона эксплуатации, после чего ребра фиксируют в кондукторе из материала с минимальным коэффициентом линейного расширения и подвергают термоциклированию в температурном диапазоне эксплуатации рефлектора до получения памяти холодной формы.A method of manufacturing a collapsible parabolic reflector with stiffeners made of material with a thermomechanical memory consists in manufacturing ribs with a parabolic profile, setting them a “warm shape memory” that appears at the maximum temperature of the operating range, after which the ribs are fixed in a conductor from a material with a minimum coefficient linear expansion and is subjected to thermal cycling in the temperature range of operation of the reflector to obtain a cold shape memory.
Критерию «существенные отличия» соответствует:The criterion of "significant differences" meets:
а) в устройстве - изготовление гибких ребер жесткости из материала с двойной термомеханической памятью формы;a) in the device, the manufacture of flexible stiffeners from a material with double thermomechanical shape memory;
б) в способе - осуществление термоциклирования закрепленных в кондукторе ребер жесткости в диапазоне температур эксплуатации до выработки у них «памяти холодной формы».b) in the method, the thermal cycling of stiffeners fixed in the conductor in the operating temperature range until they develop a “cold shape memory”.
В материалах, доступных авторам, не обнаружены признаки заявляемого технического решения.In the materials available to the authors, there are no signs of the claimed technical solution.
На фиг.1 приведен общий вид складного параболического рефлектора. На фиг.2 приведена схема «работы» одного из ребер жесткости при воздействии крайних значений температур диапазона эксплуатации.Figure 1 shows a General view of a folding parabolic reflector. Figure 2 shows the diagram of the "work" of one of the stiffeners when exposed to extreme temperatures of the operating range.
Складной параболический рефлектор содержит гибкие ребра 1 жесткости, делящие его на отдельные сектора 2, между ребрами натянуто сетеполотно 3, ребра соединены с основанием 4.A folding parabolic reflector contains flexible
Конструкция рефлектора работает следующим образом.The design of the reflector works as follows.
В сложенном положении ребра 1 намотаны на основание 4 и зафиксированы. Развертывание рефлектора происходит после снятия элементов фиксации ребер за счет совокупности сил:In the folded position, the
а) сил упругости ребер секторов 2,a) the elastic forces of the ribs of
б) сил «памяти теплой формы» материала ребер 1, возникающих при воздействии температур эксплуатационного диапазона.b) the forces of the "memory of the warm form" of the material of the
Сетеполотно 3 при этом расправляется и натягивается. Программа поддержания заданной конфигурации рефлектора заложена в памяти формы материала каждого из ребер 1 жесткости.Setoplot 3 at the same time straightens and stretches. The program for maintaining the given reflector configuration is embedded in the memory of the material shape of each of the
При воздействии на ребра температуры, близкой к максимальной, оно под воздействием сил термического расширения стремится в положение 5, однако им противодействуют силы «памяти теплой формы».When the ribs are exposed to a temperature close to the maximum, it tends to position 5 under the influence of thermal expansion forces, however, they are counteracted by the forces of a “warm-shape memory”.
При минимальной температуре диапазона эксплуатации силы температурной деформации стремятся привести ребро 1 в положение 6, однако силы «памяти холодной формы» препятствуют этому.At the minimum temperature of the operating range, the forces of thermal deformation tend to bring
При этом геометрическая форма рефлектора сохраняется близкой к требуемой теоретической.In this case, the geometric shape of the reflector is kept close to the desired theoretical.
В качестве примера выполнения способа изготовления рефлектора предоставлен процесс изготовления и тренировки ребер жесткости с целью обеспечения работоспособности рефлектора в диапазоне от -150 до +150°C.As an example of the method of manufacturing the reflector, a process of manufacturing and training stiffeners is provided in order to ensure the operability of the reflector in the range from -150 to + 150 ° C.
Для изготовления ребра жесткости применяется сплав в виде ленты по ТУ1-809-193-77, которому придают параболический изгиб, соответствующий теоретическому в раскрытом положении рефлектора и задают материалу «память теплой формы» путем нагрева его до температуры 500°C, выдерживают при этой температуре не менее 1 часа, затем охлаждают до нормальной температуры (10-30)°C. После сборки рефлектора его ребра в раскрытом рабочем состоянии закрепляют в кондукторах, исключающих или сводящих к минимуму искажение формы ребер под действием температур. Кондукторы могут быть выполнены, например, из суперинвара, имеющего очень малый коэффициент линейного расширения. Рефлектор с закрепленными в кондукторах ребрами подвергают термоциклированию в диапазоне ±150°C с целью получения второй «памяти холодной формы» в количестве 3÷10 циклов.For the manufacture of stiffeners, an alloy in the form of a tape is used according to TU1-809-193-77, which is given a parabolic bend that corresponds to the theoretical in the open position of the reflector and set the material to "warm shape memory" by heating it to a temperature of 500 ° C, kept at this temperature not less than 1 hour, then cooled to normal temperature (10-30) ° C. After the reflector is assembled, its ribs in the open operating state are fixed in conductors, eliminating or minimizing the distortion of the shape of the ribs under the influence of temperatures. Conductors can be made, for example, of a superinvar having a very small coefficient of linear expansion. The reflector with ribs fixed in the conductors is subjected to thermal cycling in the range of ± 150 ° C in order to obtain a second “cold shape memory” in the amount of 3 ÷ 10 cycles.
После термоциклирования освобожденные от кондукторов ребра при охлаждении возвращаются к положению, заданному кондукторами, а при нагреве, как и прежде, сохраняют исходную форму, заданную при температуре 500°C. Иначе говоря, материал NiTi приобрел двойную память формы (см. Замойский В.А., Колупаева Т.Л., Необычные свойства обычных материалов «Наука», М.,1984 г. стр. 135-137).After thermal cycling, the ribs released from conductors during cooling return to the position specified by the conductors, and when heated, as before, they retain their original shape, set at a temperature of 500 ° C. In other words, the NiTi material acquired a double shape memory (see Zamoysky VA, Kolupaeva TL, Unusual Properties of Conventional Materials “Science”, M., 1984, pp. 135-137).
Таким образом, выполнение ребер жесткости рефлектора из материала с двойной памятью формы и применение термоциклирования между крайними значениями температур диапазона эксплуатации позволяет:Thus, the implementation of the stiffening ribs of the reflector from a material with double shape memory and the use of thermal cycling between extreme temperatures of the operating range allows you to:
а) повысить стабильность геометрической формы рефлектора в температурном диапазоне эксплуатации.a) increase the stability of the geometric shape of the reflector in the temperature range of operation.
б) упростить конструкцию и повысить надежность работ рефлектора за счет аннулирования специального сложного привода раскрытия рефлектора.b) to simplify the design and increase the reliability of the reflector by canceling a special complex drive for opening the reflector.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102220/28A RU2583863C2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Folding parabolic reflector and method of making same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102220/28A RU2583863C2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Folding parabolic reflector and method of making same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014102220A RU2014102220A (en) | 2015-07-27 |
RU2583863C2 true RU2583863C2 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=53761876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014102220/28A RU2583863C2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Folding parabolic reflector and method of making same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2583863C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU179275U1 (en) * | 2017-12-21 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | TRANSFORMABLE REFLECTOR OF SPACE COMMUNICATION SYSTEMS |
WO2023122462A1 (en) * | 2021-12-20 | 2023-06-29 | Northrop Grumman Systems Corporation | Expandable hybrid reflector antenna structures and associated components and methods |
RU2806787C1 (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-07 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Thermomechanical drive for deploying panels of thermal control system of spacecraft |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01154606A (en) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Nec Corp | Expanding system for parabolic antenna mirror surface |
RU2041535C1 (en) * | 1992-10-12 | 1995-08-09 | Красноярский инженерно-строительный институт | Process of prevention of deformation of mirror |
WO2009108555A2 (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Composite Technology Development, Inc. | Furlable shape-memory reflector |
US20130207880A1 (en) * | 2009-01-29 | 2013-08-15 | Composite Technology Development, Inc. | Deployable reflector |
-
2014
- 2014-01-23 RU RU2014102220/28A patent/RU2583863C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01154606A (en) * | 1987-12-10 | 1989-06-16 | Nec Corp | Expanding system for parabolic antenna mirror surface |
RU2041535C1 (en) * | 1992-10-12 | 1995-08-09 | Красноярский инженерно-строительный институт | Process of prevention of deformation of mirror |
WO2009108555A2 (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Composite Technology Development, Inc. | Furlable shape-memory reflector |
US20130207880A1 (en) * | 2009-01-29 | 2013-08-15 | Composite Technology Development, Inc. | Deployable reflector |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU179275U1 (en) * | 2017-12-21 | 2018-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | TRANSFORMABLE REFLECTOR OF SPACE COMMUNICATION SYSTEMS |
WO2023122462A1 (en) * | 2021-12-20 | 2023-06-29 | Northrop Grumman Systems Corporation | Expandable hybrid reflector antenna structures and associated components and methods |
US11721909B2 (en) | 2021-12-20 | 2023-08-08 | Northrop Grumman Systems Corporation | Expandable hybrid reflector antenna structures and associated components and methods |
RU2806787C1 (en) * | 2023-07-25 | 2023-11-07 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Thermomechanical drive for deploying panels of thermal control system of spacecraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014102220A (en) | 2015-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Shape memory polymers and their composites in aerospace applications: a review | |
Murphey et al. | High strain composites | |
Zhang et al. | Theoretical analysis and experiments of a space deployable truss structure | |
Santiago-Prowald et al. | Advances in deployable structures and surfaces for large apertures in space | |
Ma et al. | Effects of carbon black nanoparticles on two-way reversible shape memory in crosslinked polyethylene | |
US9550584B1 (en) | Deployable thin membrane apparatus | |
RU2583863C2 (en) | Folding parabolic reflector and method of making same | |
Wang et al. | Sodium dodecyl sulfate/epoxy composite: water-induced shape memory effect and its mechanism | |
CN103552696B (en) | The frame-type space deployable structure of Shape-based interpolation memory polymer | |
JP5694143B2 (en) | Shape change structure with superelastic foam material | |
JP2012140120A (en) | Expandable planar solar generator | |
Herath et al. | Carbon fibre reinforced shape memory polymer composites for deployable space habitats | |
US20120167944A1 (en) | Boxed Unwindable Solar Generator | |
CN105416613A (en) | Repeatable and flexible capture structure based on dielectric elastomer and shape memory polymer and method for capturing space debris | |
CN109760855B (en) | Flexible space solar sailboard | |
Lin et al. | Shape memory rigidizable inflatable (RI) structures for large space systems applications | |
Du et al. | Thermal-mechanical behavior of styrene-based shape memory polymer tubes | |
CN101847786A (en) | Reflecting surface of deployable antenna based on shape memory polymer and manufacturing method of skeleton structure thereof | |
KR101652707B1 (en) | Reconfigurable deployble tubes with shape memory materials | |
EA030720B1 (en) | Umbrella-type antenna for a spacecraft | |
RU183908U1 (en) | Parabolic transformable reflector | |
Bacciotti et al. | On the use of shape memory alloys for deployable passive heat radiators in space satellites | |
Datashvili | Multifunctional and dimensionally stable flexible fibre composites for space applications | |
EP3333420A1 (en) | Reconfigurable structure using dual-matrix composite material | |
Liu et al. | Applications of shape-memory polymers in aerospace |