СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ЗЕРКАЛА Российский патент 1995 года по МПК H01Q15/00 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для управления формой поверхности антенн радиотелескопов, оптических и других отражательных систем.

Известно, что ветровое воздействие, деформируя форму антенны, дестабилизирует волновой фронт, диаграмму направленности (ДН) антенны в частности.

В качестве известных мер борьбы с таким деформированием используют повышение жесткости конструкции антенны путем утолщения стенки оболочки, устройства ребер и т.п. что ведет к значительному утяжелению антенны, перерасходу материала.

Недостаток этих мер, состоит в том, что они воздействуют не на причины деформирования оболочки антенны, а на их последствия.

Известны активные способы управления водным фронтом путем коррекции профиля деформированной поверхности рефлекторов ("Зарубежная электроника", N 6, 1980, с. 49-51), в основе которых лежат сложные устройства непосредственного измерения деформации поверхности отражателя, в частности лазерные системы, передающие информацию на механические системы для силового нагружения оболочки антенны.

Известны также немеханические способы повышения стабилизации ДН антенны (а.с. СССР N 1288786 "Способ стабилизации формы диаграммы направленности") с помощью управления системой зеркал.

Общими недостатками этих способов являются их сложность, ведущая к удорожанию конструкции и эксплуатации антенны. Кроме того, для управления такими устройствами требуется дополнительная энергия, которая также удорожает эксплуатацию и усложняет ее. Эту энергию необходимо вырабатывать и транспортировать на управляемое устройство. В то же время имеется энергия вредных воздействий, в частности ветровая энергия, которая не используется для данных целей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что измеряют смещение оболочки, по полученной информации вырабатывают управляющий сигнал, передают его на домкрат и восстанавливают форму оболочки механическим путем.

Способ реализуется с помощью системы, состоящей из: оболочки антенны, воспринимающей ветер, домкратов, расположенных между оболочкой и упругими опорными устройствами, измерителей перемещений и регуляторов, управляющих домкратами.

Недостатки прототипа:
для управления работой домкратов и всей системы нужна дополнительная внешняя энергия;
требуется наличие домкратов, регулятора и оптического измерительного устройства;
сложность конструкции регулятора, который должен преобразовать световое показание датчика в электро-механическое управление домкратами;
замедленная реакция на быстрые ветровые возмущения.

Целью настоящего изобретения является автоматическое управление волновым фронтом с адекватным быстродействием, в частности повышение стабилизации диаграммы направленности антенны, упрощение и удешевление ее конструкции.

Указанная цель достигается тем, что деформированием оболочки антенны при ветровых воздействиях управляют автоматически механическим путем с помощью ветроуловителей: улавливают энергию ветрового воздействия, аккумулируют ее и передают на оболочку антенны так, что оказывают разгружающее влияние для восстановления формы оболочки антенны.

Предложенный способ основан на использовании части энергии первопричины (ветрового воздействия) для определенного восстановления формы оболочки антенны, т.е. некоторой нейтрализации негативного внешнего воздействия ветра.

В предложенном техническом решении эта энергия берется на месте и часть вредного воздействия преобразуется в полезную энергию.

В качестве ветроуловителей могут быть: гибкая пластина, натянутая на рамку, полотно в виде паруса, крыльчатка ветродвигателя и др.

В качестве связи, передающей энергию от ветроуловителя на оболочку антенны, могут быть соединения: жесткое, упругое, шарнирное с рычажной передачей.

При изучении технических решений в других областях техники выявлено, что в них отсутствуют отмеченные признаки предлагаемого технического решения. Значит предложенный способ соответствует критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображена система, с помощью которой можно осуществить способ.

Система состоит из оболочки антенны 1, ветроуловителя 2, соединенного с оболочкой антенны передающей связью 3 между оболочкой антенны и ветроуловителем, оказывающей восстанавливающее воздействие 4 на оболочку.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью ветроуловителя 2 улавливают энергию ветрового воздействия, которую передают на оболочку антенны 1 с помощью связи 3 так, что на оболочку оказывают восстанавливающее воздействие.

Восстанавливающее воздействие реализуется тем, что ветроуловитель через связь оказывает на оболочку силовое воздействие, противоположное действию ветра 5 и тем самым нейтрализует его.

Аккумулирование ветровой энергии ветроуловителя происходит благодаря тому, что ветер действует на распределенную поверхность ветроуловителя, а передается от ветроуловителя на связь сосредоточенно в отдельной точке (узле), т.е. происходит интегрирование распределенной энергии.

Усиление воздействия на оболочку происходит путем выбора соотношения плеч рычагов передающей связи, а также выбора места контакта с оболочкой антенны.

Очевидно, что механизм данной системы автоматический с необходимым адекватным быстродействием.

Передача, восстанавливающая воздействия на оболочку, может происходить через распределительные подкладки, пружины, демпфирующие устройства и иметь односторонний характер, т.е. при смене ветра не оказывать негативное воздействие.

Для оптимального управления изменяют параметры мощности ветроуловителя и передающих связей. Эти параметры определяются из расчета при проектировании антенны так, чтобы данное противодействие давало положительный эффект, т.е. чтобы отрицательный эффект от ветровой деформации погашался этим воздействием. Параметры ветроуловителя и передающие связи, место и количественное их воздействие на оболочку антенны могут быть определены известными методами строительной механики, теории оболочек и аэродинамики.

Технико-экономическое обоснование предложенного способа по сравнению с прототипом.

Упрощение систем за счет исключения домкратов, измерительных устройств, регулятора, использования энергии ветра, повышение автоматического быстродействия, удешевление конструкции и ее эксплуатации.

Повышение стабилизации диаграммы направленности антенны, снижение материалоемкости и веса конструкции.

Использование: для управления формой поверхности зеркал радиотелескопов, оптических и других отражательных систем. Сущность изобретения: улавливают энергию ветрового потока, например, посредство паруса, и преобразуют ее в механическое воздействие на тыльную поверхность зеркала, противоположное действию на нее ветра и тем самым нейтрализуют действие ветра. Предполагается возможность изменения величины улавливаемой энергии и параметров ее преобразования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ЗЕРКАЛА, заключающийся в противодействии ветровому потоку путем механического воздействия на тыльную поверхность зеркала, отличающийся тем, что улавливают энергию ветрового потока и преобразуют ее в механическое воздействие на тыльную поверхность зеркала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют величину улавливаемой энергии и параметры ее преобразования в механическое воздействие на тыльную поверхность зеркала.