ЗОНТИЧНАЯ АНТЕННА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 2009 года по МПК H01Q15/16 

Изобретение относится к космической технике, в частности к зеркальным антеннам с развертываемым крупногабаритным рефлектором зонтичного типа.

В настоящее время на телекоммуникационных спутниках широко используются зонтичные антенны с развертываемым крупногабаритным (осесимметричным или осенесимметричным) рефлектором: см. конструкции таких антенн на стр.7-12 в монографии «Гряник М.В., Ломан В.И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М.: «Радио и связь», 1987» [1].

Вышеуказанные антенны, установленные на космических аппаратах, на участке выведения их на рабочую орбиту находятся в свернутом, транспортировочном положении.

После выведения космического аппарата на рабочую орбиту рефлекторы антенн раскрываются в рабочее положение.

Анализ функционирования антенн на орбите показал, что для обеспечения оптимального облучения заданной области (зоны связи) или оптимального распределения поля в фокусирующем пятне необходимо предусмотреть возможность изменения (подкорректировки) профиля (формы) радиоотражающей поверхности рефлектора антенны в условиях работы его на орбите.

Анализ конструкции известных рефлекторов показал, что в условиях эксплуатации их на орбите невозможно изменять (подкорректировать) профиль (форму) радиоотражающей поверхности, что является существенным недостатком известных антенн.

Наиболее близким по технической сути прототипом предлагаемой зонтичной антенны космического аппарата является антенна, изображенная на рис.1.3 стр.7 [1].

Вышеуказанная антенна содержит следующие основные элементы (см. фиг.2): облучатель 1 и рефлектор 2, включающий в себя: центральный узел 2.1, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц 2.2, механически связанный с сетеполотном 2.3, ступицу 2.4, прикрепленную к центральному узлу 2.1 с противоположной стороны от раскрыва рефлектора 2, которая в районе свободного торца с помощью оттяжек 2.5 единым центром О₂ соединена со спицами 2.2.

Выше было указано, что существенным недостатком известной антенны являются недостаточно широкие эксплуатационные характеристики, обусловленные тем, что в условиях функционирования антенны на орбите не представляется возможным изменять (подкорректировать) профиль радиоотражающей поверхности рефлектора.

Целью предлагаемого авторами технического решения является устранение вышеперечисленных существенных недостатков.

Поставленная цель достигается выполнением конструкции зонтичной антенны космического аппарата (состоящей из облучателя и рефлектора, включающего в себя центральный узел, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц, механически связанный с сетеполотном, ступицу, прикрепленную к центральному узлу с противоположной стороны от раскрыва рефлектора, которая в районе свободного торца с помощью оттяжек единым центром соединена со спицами) таким образом, что на свободном торце ступицы установлено устройство подстройки формы радиоотражающей поверхности рефлектора, выходные элементы которого выполненные в виде винтов с возможностью каждого раздельного функционирования от электромеханического привода устройства, расположены между единым центром и каждой оттяжкой, с торцами которых они связаны механически с возможностью вращательного движения и независимого друг от друга изменения эффективного расстояния от точки соединения каждой оттяжки со спицей до единого центра, причем продольные оси этих вышеуказанных выходных элементов взаимно совпадают с соответствующими осями, проведенными через единый центр и точку соединения соответствующей оттяжки со спицей, что и является, по мнению авторов, существенными отличительными признаками предлагаемого авторами технического решения.

В результате анализа, проведенного авторами известной патентной и научно-технической литературы, предложенное сочетание существенных отличительных признаков заявляемого технического решения в известных источниках информации не обнаружено и, следовательно, известные технические решения не проявляют тех же свойств, что в заявляемой зонтичной антенне космического аппарата.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображен общий вид предложенной авторами зонтичной антенны космического аппарата, которая содержит следующие основные элементы: облучатель 1 и рефлектор 2, включающий в себя центральный узел 2.1, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц 2.2, механически связанный с сетеполотном 2.3, ступицу 2.4, прикрепленную к центральному узлу 2.1 с противоположной стороны от раскрыва рефлектора 2.

На свободном торце мачты 2.4 установлено устройство (ноу-хау) 2.6 подстройки формы радиоотражающей поверхности рефлектора 2, выходные элементы которого выполненные в виде винтов 2.6.1 с возможностью каждого раздельного функционирования от электромеханического привода 2.6.2 устройства 2.6, расположены между единым центром O₁ и каждой оттяжкой 2.5, с торцами 2.5.1 которых они связаны механически с возможностью вращательного движения и независимого друг от друга изменения эффективного расстояния от точки 2.5.2 соединения каждой оттяжки со спицей до единого центра O₁, причем продольные оси этих вышеуказанных выходных элементов 2.6.1 взаимно совпадают с соответствующими осями, проведенными через единый центр O₁ и точку 2.5.2 соединения соответствующей оттяжки 2.5 со спицей 2.2.

В условиях эксплуатации рефлектора 2 на орбите изменение формы профиля его радиоотражающей поверхности осуществляют следующим образом.

В исходном положении рефлектор 2 раскрыт в рабочем положении и профиль радиоотражающей поверхности (сетеполотна 2.3) соответствует требуемому, заданному техническими требованиями на изготовление.

В процессе эксплуатации, например, на начальном этапе эксплуатации космического аппарата после выведения его в заданную точку орбиты проверяют работу антенны совместно, например, с наземными средствами, расположенными в зоне обслуживания, и определяют необходимость изменения (подкорректировки) формы профиля радиоотражающей поверхности (сетеполотна 2.3). Если такая потребность есть, освобождают (по командам с Земли) соответствующий винт 2.6.1 устройства 2.6 подстройки формы радиоотражающей поверхности, связанный механически с конкретной оттяжкой 2.5, от воздействия тормозящего его элемента; включают в работу на заданное время электромеханический привод 2.6.2, связанного с винтами 2.6.1, например, по принципу дифференциальной передачи; и освобожденный от тормоза винт 2.6.1 начинает вращаться (по направлению вращения часовой стрелки или против) в течение заданного времени, и торец 2.5.1 оттяжки 2.5, перемещаясь поступательно, изменяет эффективное расстояние от точки 2.5.2 соединения оттяжки 2.5 со спицей 2.2 до единого центра O₁, и положение спицы 2.2 изменяется и, следовательно, изменяется профиль соответствующей зоны радиоотражающей поверхности сетеполотна 2.3 (в результате упругой деформации его) до требуемого; при необходимости, включают в работу согласно вышеописанному и другие винты и такой вышеописанный процесс изменения профиля радиоотражающей поверхности антенны продолжают до получения требуемых характеристик луча, оптимально согласующегося с зоной обслуживания.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, предложенное новое техническое решение обеспечивает расширение эксплуатационных характеристик антенны на орбите, т.е. тем самым достигаются цели изобретения.

В настоящее время предложенное авторами техническое решение отражено в технической документации на вновь создаваемую антенну.

Изобретение относится к космической технике, в частности к зеркальным антеннам с развертываемым крупногабаритным рефлектором зонтичного типа. Технический результат изобретения состоит в расширении эксплуатационных возможностей рефлектора. Зонтичная антенна состоит из облучателя и рефлектора, включающего в себя центральный узел, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц, механически связанный с сетеполотном, ступицу, прикрепленную к центральному узлу с противоположной стороны от раскрыва рефлектора, которая в районе свободного торца с помощью оттяжек единым центром соединена со спицами. Технический результат достигается за счет того, что на свободном торце ступицы установлено устройство подстройки формы радиоотражающей поверхности рефлектора, выходные элементы которого выполнены в виде винтов и расположены между единым центром и каждой оттяжкой, с торцами которых они связаны механически с возможностью вращательного движения и независимого друг от друга изменения эффективного расстояния от точки соединения каждой оттяжки со спицей до единого центра. Продольные оси этих выходных элементов взаимно совпадают с соответствующими осями, проведенными через единый центр и точку соединения соответствующей оттяжки со спицей. 2 ил.

Зонтичная антенна космического аппарата, состоящая из облучателя и раскрываемого рефлектора, включающего в себя центральный узел, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц, механически связанный с сетеполотном, ступицу, прикрепленную к центральному узлу с противоположной стороны от раскрыва рефлектора, которая в районе свободного торца с помощью оттяжек единым центром соединена со спицами, отличающаяся тем, что на свободном торце ступицы установлено устройство подстройки формы радиоотражающей поверхности рефлектора, выходные элементы которого, выполненные в виде винтов с возможностью каждого раздельного функционирования от электромеханического привода устройства, расположены между единым центром и каждой оттяжкой, с торцами которых они связаны механически с возможностью вращательного движения и независимого друг от друга изменения эффективного расстояния от точки соединения каждой оттяжки со спицей до единого центра, причем продольные оси этих вышеуказанных выходных элементов взаимно совпадают с соответствующими осями, проведенными через единый центр и точку соединения соответствующей оттяжки со спицей.