RU2714311C2 - Method of making horn radiator - Google Patents
Method of making horn radiator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714311C2 RU2714311C2 RU2018105425A RU2018105425A RU2714311C2 RU 2714311 C2 RU2714311 C2 RU 2714311C2 RU 2018105425 A RU2018105425 A RU 2018105425A RU 2018105425 A RU2018105425 A RU 2018105425A RU 2714311 C2 RU2714311 C2 RU 2714311C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- horn
- prepreg
- horn emitter
- mandrel
- composite material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам изготовления рупорных излучателей из волокнистых композиционных материалов.The invention relates to antenna technology, in particular to horn emitters included in the antennas of a spacecraft, as well as to methods for manufacturing horn emitters from fibrous composite materials.
Известно рупорное антенное устройство (патент RU №2052876), выполненное из полого металлического волновода круглого сечения, с одной стороны которого присоединен полый металлический волновод в виде конического рупора и диэлектрического излучателя.Known horn antenna device (patent RU No. 2052876), made of a hollow metal waveguide of circular cross section, on one side of which a hollow metal waveguide in the form of a conical horn and a dielectric emitter is connected.
Раструб, питающий волновод и фланец вышеупомянутого устройства, конструктивно выполнены в виде одной детали. Такие детали обычно изготавливают методом механической обработки. Известны способы обработки конической поверхности деталей (а.с. СССР №1379017 и патент РФ №2071395). К недостаткам подобных конструкций и способов изготовления относится недостаточная технологичность, низкий коэффициент использования материала (КИМ), относительно высокая масса конструкции облучателя полученного таким образом.The bell feeding the waveguide and the flange of the aforementioned device are structurally made in one piece. Such parts are usually made by machining. Known methods for processing the conical surface of parts (as USSR USSR No. 1379017 and RF patent No. 2071395). The disadvantages of such designs and manufacturing methods include lack of manufacturability, low material utilization factor (CMM), and the relatively high mass of the irradiator structure thus obtained.
Наиболее близким к заявляемому устройству является рупорный излучатель, описанный в патенте RU №2503101. Рупорный излучатель конструктивно выполнен в виде сборочной единицы, состоящей из двух деталей: трубы с раструбом и воротникового фланца, соединенных с помощью клея так, что торцевая поверхность трубы принадлежит посадочной поверхности фланца, при этом на фланце имеются радиальные сквозные прорези с наружной и с внутренней сторон, а также прорези на воротнике фланца. Описанный рупорный излучатель принят за прототип изобретения.Closest to the claimed device is a horn emitter described in patent RU No. 2503101. The horn emitter is structurally made in the form of an assembly unit consisting of two parts: a pipe with a bell and a collar flange connected with glue so that the end surface of the pipe belongs to the flange seating surface, and there are radial through cuts on the flange from the outside and from the inside as well as slots on the collar of the flange. The described horn emitter is taken as a prototype of the invention.
В известном решении (RU №2503101) также описан и способ соединения деталей (изготовления) рупорного излучателя, при котором одна деталь охватывает другую, характеризуется тем, что в месте соединения на охватывающей детали - фланце, устанавливают бандаж из нитей, пропитанных клеем, при этом нить наматывают с натяжением, а на фланце выполняют прорези.A well-known solution (RU No. 2503101) also describes a method for connecting parts (manufacturing) of a horn emitter, in which one part covers another, characterized in that a bandage of threads impregnated with glue is installed at the connection point on the enclosing part - flange, while the thread is wound with tension, and cuts are made on the flange.
К недостаткам данного изобретения относится: использование материалов с различными коэффициентами линейного теплового расширения, низкая технологичность изготовления сборной конструкции, вследствие чего увеличивается и усложняется цикл изготовления, большая масса конструкции за счет использование металлических элементов и клеевого шва, низкий коэффициент использования материала, низкая прочность клеевого соединения в условиях знакопеременных температур.The disadvantages of this invention include: the use of materials with different coefficients of linear thermal expansion, low manufacturability of the prefabricated structure, which increases and complicates the manufacturing cycle, a large mass of the structure due to the use of metal elements and an adhesive joint, low material utilization, low adhesive strength in conditions of alternating temperatures.
Из существующего уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с признаками заявленного способа изготовления рупорного излучателя.From the current level of technology, no solutions have been identified that have features that match the features of the claimed method for manufacturing a horn emitter.
Задачей настоящего изобретения является повышение технологичности изготовления рупорного излучателя, снижение его массы.The present invention is to improve the manufacturability of the manufacture of a horn emitter, reducing its mass.
Поставленная задача достигается изготовлением на оправке рупорного излучателя, состоящего из трубы, раструба и фланца, причем раструб, труба и фланец выполнены в виде одной цельной детали из одного композиционного материала, пропитанного связующим. Цельная деталь выполнена, например, в форме круга, эллипса или многогранника. Способ изготовления рупорного излучателя характеризуется тем, что рупорный излучатель изготавливают за один технологический цикл, при котором выполняют раскрой заготовок из препрега по заданной программе на режущем станке, производят выкладку заготовок слоями препрега на поверхность оправки по заданным углам ориентации, строго определенным образом, чередуют слои относительно друг друга, с промежуточной вакуумной опрессовкой каждого слоя препрега, при этом используют профилированный обжимной элемент. Рупорный излучатель можно изготавливать на разборной оправке, выполненной из композиционного материала. Обжимной элемент для изготовления рупорного излучателя выполняют из эластичного материала.The task is achieved by manufacturing on the mandrel of the horn emitter, consisting of a pipe, socket and flange, and the socket, pipe and flange are made in the form of one integral part from one composite material impregnated with a binder. The integral part is made, for example, in the form of a circle, ellipse or polyhedron. A method of manufacturing a horn emitter is characterized in that the horn emitter is manufactured in one technological cycle, in which the prepregs are cut according to a given program on a cutting machine, the blanks are laid out with prepreg layers on the mandrel surface at predetermined orientation angles, in a strictly defined way, alternating layers relative to each other, with an intermediate vacuum crimping of each layer of the prepreg, while using a profiled crimp element. The horn emitter can be manufactured on a collapsible mandrel made of composite material. The crimping element for the manufacture of a horn emitter is made of an elastic material.
Техническим результатом является применение монолитной конструкции, исключение клеевого соединения, снижение влияния знакопеременных температур на геометрические и прочностные параметры рупорного излучателя, за счет применения композиционных материалов, сокращение цикла изготовления.The technical result is the use of a monolithic design, the exclusion of adhesive bonding, reducing the influence of alternating temperatures on the geometric and strength parameters of the horn emitter, through the use of composite materials, shortening the manufacturing cycle.
Заявляемое изобретение поясняется эскизами, на которых показано:The claimed invention is illustrated by sketches, which show:
- на фиг. 1 - общий вид рупорного излучателя;- in FIG. 1 is a general view of a horn emitter;
- на фиг. 2 - общий вид рупорного излучателя в разрезе;- in FIG. 2 is a sectional perspective view of a horn emitter;
- на фиг. 3 - общий вид круглого рупорного излучателя со стороны раскрыва;- in FIG. 3 is a general view of a round horn emitter from the aperture;
- на фиг. 4 - общий вид рупорного излучателя в форме эллипса со стороны раскрыва;- in FIG. 4 is a general view of a horn emitter in the form of an ellipse from the aperture;
- на фиг. 5 - общий вид многогранного рупорного излучателя со стороны раскрыва;- in FIG. 5 is a general view of the multifaceted horn emitter from the aperture;
- на фиг. 6 - общий вид рупорного излучателя с оправкой, обжимным элементом и вакуумным мешком.- in FIG. 6 is a general view of a horn emitter with a mandrel, a crimping element, and a vacuum bag.
Заявляемый рупорный излучатель конструктивно выполнен в виде одной цельной детали из композиционного материала, состоящей из раструба 1, трубы 2 и фланца 3.The inventive horn emitter is structurally made in the form of a single integral part of a composite material consisting of a
Цельная деталь со стороны раскрыва выполнена, например, в форме круга, эллипса или многогранника.The integral part from the aperture is made, for example, in the form of a circle, ellipse or polyhedron.
Способ изготовления рупорного излучателя производят за один технологический цикл и осуществляют следующим образом:A method of manufacturing a horn emitter is produced in one technological cycle and is as follows:
1. Проводят подготовку поверхности оправки для формования 4: очистку, обезжиривание и нанесение разделительного слоя. При этом оправка может быть разборной и выполненной из композиционного материала.1. Prepare the surface of the mandrel for molding 4: cleaning, degreasing and applying a separation layer. In this case, the mandrel can be collapsible and made of composite material.
2. Выполняют раскрой заготовок из препрега композиционного материала по заданной программе на режущем станке. Форма заготовки зависит от геометрических характеристик изготавливаемого рупорного излучателя.2. Cut the blanks from the prepreg of the composite material according to the specified program on the cutting machine. The shape of the workpiece depends on the geometric characteristics of the manufactured horn emitter.
3. Производят выкладку заготовок слоями препрега на поверхность оправки для формования 4 по заданным углам ориентации, строго определенным образом, чередуя слои относительно друг друга, с промежуточной вакуумной опрессовкой каждого слоя препрега.3. The blanks are laid out with prepreg layers on the surface of the mandrel for
4. На часть конического раструба, трубу и фланец, выложенных из слоев препрега, устанавливается профилированный обжимной элемент 5. При этом обжимной элемент для изготовления рупорного излучателя может быть выполнен из эластичного материала, например, пентэласт-750 или любой другой подходящий материал.4. A profiled
5. На всю поверхность оправки 4 с выложенными на ней заготовками препрега и обжимным элементом 5 устанавливается вакуумный чехол 6 с фиксацией к поверхности в зоне припуска.5. On the entire surface of the
6. Производится ступенчатый нагрев до температуры полимеризации, например, до температуры 190°С с выдержкой ее при данной температуре в течение 3 ч при вакуумном давлении от минус 0,8 до минус 0,95 кгс/см2, либо по другому режиму полимеризации.6. Step-by-step heating is carried out to the polymerization temperature, for example, to a temperature of 190 ° C, holding it at this temperature for 3 hours at a vacuum pressure of minus 0.8 to minus 0.95 kgf / cm 2 , or by another mode of polymerization.
7. Выполняется охлаждение совместно с термокамерой или автоклавом до температуры 20÷60°С.7. Cooling is performed in conjunction with a heat chamber or autoclave to a temperature of 20 ÷ 60 ° C.
8. Производится сброс давления с демонтажом вакуумного чехла 6 и профилированного обжимного элемента 5.8. A pressure relief is performed with the dismantling of the
9. Выполняется демонтаж рупорного излучателя с поверхности оправки 4 для последующей, необходимой механической обработки раскрыва рупора и стыковочного фланца.9. The horn emitter is dismantled from the surface of the
Положительный эффект достигается изготовлением монолитного рупорного излучателя в виде одной цельной детали за один технологический цикл, что позволяет снизить трудоемкость и повысить технологичность изготовления детали, а также коэффициент использования материалов. Использование конического раструба и трубы с фланцем, изготовленных за один цикл, позволило снизить массу изделий, изготавливаемых предложенным способом по сравнению с известными решениями.A positive effect is achieved by the manufacture of a monolithic horn emitter in the form of one integral part in one technological cycle, which allows to reduce the complexity and increase the manufacturability of the part, as well as the utilization of materials. The use of a conical bell and pipe with a flange made in one cycle allowed to reduce the mass of products manufactured by the proposed method in comparison with the known solutions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105425A RU2714311C2 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Method of making horn radiator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018105425A RU2714311C2 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Method of making horn radiator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018105425A RU2018105425A (en) | 2019-08-13 |
| RU2018105425A3 RU2018105425A3 (en) | 2019-08-13 |
| RU2714311C2 true RU2714311C2 (en) | 2020-02-14 |
Family
ID=67640676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018105425A RU2714311C2 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Method of making horn radiator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2714311C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052876C1 (en) * | 1991-04-29 | 1996-01-20 | Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Horn aerial |
| RU2071395C1 (en) * | 1992-09-07 | 1997-01-10 | Зорин Юрий Николаевич | Method of working cone surface of part |
| RU2503101C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-12-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Horn radiator and method of making said radiator |
| RU2577918C1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" | Antenna-feeder microwave device made of carbon composite material and its manufacturing method |
-
2018
- 2018-02-13 RU RU2018105425A patent/RU2714311C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2052876C1 (en) * | 1991-04-29 | 1996-01-20 | Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Horn aerial |
| RU2071395C1 (en) * | 1992-09-07 | 1997-01-10 | Зорин Юрий Николаевич | Method of working cone surface of part |
| RU2503101C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-12-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Horn radiator and method of making said radiator |
| RU2577918C1 (en) * | 2014-09-09 | 2016-03-20 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский радиофизический институт" | Antenna-feeder microwave device made of carbon composite material and its manufacturing method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| E.V. Morozov, A.V. Lopatin, V.B. Taygin. "Design, analysis, manufacture and testing of composite corrugated horn for the spacecraft antenna system", "Composite Structures", том 136, февраль 2016, стр.505-512. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2018105425A (en) | 2019-08-13 |
| RU2018105425A3 (en) | 2019-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2372929A (en) | Composite structure | |
| US20150048080A1 (en) | Methods for fabrication of thermoplastic components | |
| US20180301820A1 (en) | Waveguide elements, fabrication techniques and arrangements thereof | |
| CN103791174A (en) | Composite wound thermoplastic glass-reinforced-plastic pipe and production method thereof | |
| US20140246141A1 (en) | Pressure tunable expandable mandrel for manufacturing a composite structure | |
| RU2714311C2 (en) | Method of making horn radiator | |
| US10807271B2 (en) | Hot knife | |
| EP3789193A1 (en) | Systems and methods for making and/or using composite tube structures formed of hybrid laminates | |
| JP2013502335A (en) | Laminated composite rod, its manufacturing method and use in composite structure | |
| US7905387B2 (en) | Method of manufacturing expansion joint | |
| RU2623773C1 (en) | Method of manufacturing panel with stiffening ribs of polymer composite materials | |
| RU2571718C2 (en) | Precision reflector and method of its production | |
| JP6697959B2 (en) | Joining method | |
| WO2016009208A1 (en) | End fittings for fibre reinforced polymer matrix composite pipes | |
| RU2503101C2 (en) | Horn radiator and method of making said radiator | |
| RU2680571C1 (en) | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature | |
| US10919106B2 (en) | Ultrasonic welding of annular components | |
| RU2466484C1 (en) | Horn radiator and method of making said radiator | |
| TWI634796B (en) | Method for manufacturing horn vibrating piece | |
| US10399252B2 (en) | Self-heating tool and method of manufacturing a composite component using the same | |
| CN112654106B (en) | High-power carbon-ceramic composite material electric heating tube and processing technology thereof | |
| RU2611594C1 (en) | Method of producing multilayer aerial reflector | |
| US11597163B2 (en) | Method for connecting two components made of a thermoplastic material | |
| RU2784158C1 (en) | Method for manufacturing a heat insulation high-temperature structural element and apparatus for creating a heat insulation layer on the body of the structural element by winding a fibreglass tape | |
| CN107690122A (en) | The manufacture method of horn vibrating reed |