СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО ОТРАЖАТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК G02B5/10 

Изобретение относится к космонавтике, оно является вариантом решения задачи формообразования больших параболических тонкопленочных рефлекторов, например, концентраторов солнечной энергии в космических энергетических установках, больших антенн радиотелескопов и т. п.

Известен способ формообразования, в частности, тонкопленочного параболоида, заключающийся в создании параболоида в наземных условиях, разрезке его в виде спирали Архимеда, свертывании разрезанной ленты в рулон, доставке его в космос и сборке параболоида на специальной сборочной станции путем развертывания ленты и пайки ее швов.

Известный способ предполагает создание параболоида в наземных условиях, но конкретная технология в нем не рассмотрена. Кроме того, сборка и пайка в космосе отражателя сложной формы представляются проблематичным и дорогостоящим мероприятием.

Целью изобретения являются способ и устройство для создания тонкопленочного параболоида, характеризующиеся относительной простотой, точностью и технологичностью.

Цель достигается использованием известного физического явления: гибкий элемент с постоянной массой на единицу длины (например, трос, провод, лента), закрепленный на концах, провисает в поле тяготения и принимает форму параболы.

На фиг. 1 изображено монтажное помещение с отражателем в осевом разрезе; на фиг. 2 - вид отражателя в плане.

В достаточно большом закрытом помещении 1 (может быть использован крытый стадион, выработанный карьер с перекрытием в виде мембраны 2) неподвижно по окружности закреплены кронштейны 3, в которых зафиксированы стержни 4, пропущенные в петли на концах тонкопленочных лент 5, вторые концы лент намотаны в виде рулона на валики 6, установленные в кронштейнах 7 и снабженные приводом вращения (на чертеже не показан), например, в виде редуктора с электродвигателем, кинематически связанным с зубчатым колесом 8. Помещение снабжено системой вентиляции, например , в виде нагнетателя 9 и дренажных каналов 10, обеспечивающих нисходящий воздушный поток и подавляющих восходящие конвективные потоки.

Формообразование отражателя осуществляется следующим образом. Включением привода вращения валика 6 тонкопленочная гибкая лента 5 сматывается с рулона и провисает в поле тяжести на заданную величину Н, принимая форму параболы. Аналогично вывешиваются и подводятся до касания с первой лентой 5 остальные ленты, например, две ленты 11, три ленты 12, шесть лент 13 и двенадцать лент 14. В результате формируется сплошной параболоид вращения, который остается только скрепить, например, пайкой, сваркой, склеиванием. При этом предпочтительны бесконтактные методы соединения, например, сварка лазером.

После соединения невидимые сверху участки лент обрезаются.

Восходящие потоки воздуха в помещении могут привести к подъему и выпучиванию тонкой и легкой пленки, к нарушению ее параболической формы. Для исключения этой возможности включается система вентиляции, создающая нисходящий поток воздуха и некоторый минимальный перепад давления между верхней и нижней частями монтажного помещения. Готовый параболоид складывается в виде гофр с радиальными линиями сгиба, наматывается на расположенную в центре катушку, заключается в створчатый контейнер и транспортируется в космос. В космосе он может быть развернут центробежными силами путем предварительной закрутки вокруг оси.

Возможны варианты реализации способа. Например, формообразование параболоида можно осуществить в поле искусственной тяжести в открытом космосе. Устройство для реализации способа в этом случае может содержать круглый каркас, например, в виде надувной тороидальной оболочки, в которой радиально (подобно фиг. 2) присоединены концами гибкие ленты одинаковой ленты, длины, соответствующей развертке параболы. Каркасу сообщается ускоренное движение с помощью ракетного двигателя, возникающие при этом силы инерции подобно силе тяжести прогибают гибкие ленты и придают им форму параболоида, который скрепляется описанным выше методом.

Вместо поля силы тяжести или в дополнение к нему могут быть использованы другие силовые поля, создающие постоянную силу на единицу площади. Выше уже отмечено использование перепада давления воздуха на отражателе.

В открытом космосе для прогиба пленки может быть использовано давление света, т. е. ускорение для создания искусственной тяжести следует создавать в направлении к Солнцу. Однако использование давления воздуха или света без силы тяжести не обеспечивает эквивалентного результата, поскольку форма отражателя в этом варианте ближе к сфере, а не к параболоиду. (56) Лукьянов А. В. Пленочные отражатели в космосе. Изд-во Московского университета, 1977, с. 55-59.

Заявка ФРГ N 3344195, кл. G 02 B 5/10, 1989.

Сущность изобретения заключается в креплении по окружности концов гибких тонкопленочных лент, расположенных диаметрально относительно окружности и поперек направления силы тяжести с заданной величиной прогиба (провиса). После формирования совокупностью большого числа лент сплошного параболоида кромки лент соединяются, например сваркой, лишние припуски с нижней поверхности обрезаются. Способ обеспечивает формирование больших отражателей, например, для концентраторов солнечной энергии в энергетических установках, больших радиотелескопов и т. п. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО ОТРАЖАТЕЛЯ, заключающийся в изготовлении нескольких гибких лент из отражающего материала и соединении их между собой, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, перед соединением лент их концы закрепляют в диаметрально противоположных точках вплотную друг к другу по периметру окружности, плоскость которой ориентирована перпендикулярно направлению силы тяжести, так, что их длина между точками закрепления одинакова и превышает диаметр окружности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один из концов ленты закрепляют с возможностью изменения ее длины между точками закрепления. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отражатель формируют в космосе на каркасе, движущемся с ускорением. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перед соединением лент над их поверхностью дополнительно создают избыточное давление воздуха. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что ускорение осуществляют в направлению источника света, в частности Солнца.