РУПОРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК H01Q13/00 

Изобретение относится к антенной технике, в частности, к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного материала, а другая из металла.

Известно рупорное антенное устройство, состоящее из полого металлического волновода круглого сечения (трубы), к одному концу которого присоединен полый металлический волновод в виде конического рупора и диэлектрического излучателя (патент РФ №2052876).

Раструб, питающий волновод (труба) и фланец вышеупомянутого устройства, конструктивно выполнены в виде одной детали. Такие детали обычно изготавливают методом механической обработки. Известен способ обработки конической поверхности детали вращающимся цилиндрическим инструментом (а. с.СССР №1379017), а также способ обработки деталей с коническими поверхностями, имеющими поперечное сечение в форме эллипса (патент РФ №2071395).

Недостатками конструкции и способов изготовления являются низкая технологичность, низкий коэффициент использования материала (КИМ), относительно высокая масса конструкции излучателя, полученного таким способом.

Известен способ соединения деталей, охватывающих одна другую, между которыми помещают металлотрикотажный шнур-чулок, поверх которого наносят слой клея, совмещают и фиксируют детали (прототип, патент РФ №2179268).

Недостатком способа является недостаточная прочность соединения в условиях знакопеременных температур при использовании деталей из материалов с различными коэффициентами линейного теплового расширений (КЛТР), например, при соединении, когда деталь из композиционного материала охватывает деталь из металла, так как в этом случае охватывающая деталь не имеет возможности свободно деформироваться.

Задачей изобретения ставится повышение технологичности изготовления рупорного излучателя, снижение массы конструкции, повышение качества клеевого соединения деталей, охватывающих одна другую, и прочности этого соединения в условиях знакопеременных температур.

Поставленная задача решается тем, что рупорный излучатель состоит из трубы с раструбом и фланца, при этом трубу из углепластика соединяют с помощью клея с металлическим воротниковым фланцем, предназначенным для крепления излучателя, имеющим внутреннюю охватывающую поверхность с сечением, по форме идентичным сечению трубы, но с большими размерами, при которых образуется по контуру зазор между этими деталями, равный предполагаемой толщине сетчатой основы и клея так, что торцевая поверхность трубы принадлежит посадочной поверхности фланца, а также тем, что склеивание деталей, охватывающих одна другую, при котором производят подготовку поверхностей соединяемых деталей, между которыми помещают сетчатую основу, поверх которой наносят слой клея, совмещают и фиксируют детали, осуществляют так, что место соединения подматывают нитями, пропитанными клеем, с натяжением, необходимым для плотного прилегания деталей, при этом на охватывающей детали - фланце предварительно выполняют радиальные сквозные прорези с наружной и с внутренней стороны, а также прорези на воротнике фланца.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых показано:

- на фиг.1 - общий вид рупорного излучателя в разрезе;

- на фиг.2 - выносной элемент А с фиг.1;

- на фиг.3 - общий вид фланца;

- на фиг.4 - вид на фланец по стрелке Б с фиг.3.

Заявляемый рупорный излучатель конструктивно выполнен в виде сборочной единицы, состоящей из двух деталей: трубы с раструбом 1 и воротникового фланца 2. Труба, как правило, имеет эллиптическое сечение (в частности круг), и может изменять свое сечение на расширяющемся участке - раструбе, например, с круга на эллипс, при этом внутренняя поверхность раструба образует теоретическую поверхность излучателя. Фланец служит для крепления излучателя к элементам антенны и имеет внутреннюю охватывающую поверхность с сечением по форме идентичным сечению трубы, но с большими размерами, при которых образуется по контуру зазор между этими деталями, равный предполагаемой толщине сетчатой основы и клея. Фланец устанавливается на трубу так, что торцевая поверхность трубы принадлежит посадочной поверхности фланца. Детали соединены с помощью клея, при этом клеевое соединение содержит сетчатую основу 3, например, металлотрикотажный шнур-чулок, а на выступающей части фланца - воротнике 5 установлен бандаж 4, состоящий из нитей пропитанных клеем, при этом нить намотана с натяжением. Фланец имеет радиальные сквозные прорези с наружной стороны 7 и с внутренней стороны 6, прорези на воротнике фланца 8, а также отверстия для крепления излучателя 9.

Заявляемый рупорный излучатель изготавливается следующим образом:

Изготавливают трубу с раструбом 1 необходимого сечения из углепластика известными приемами формообразования на оправке. Изготавливают воротниковый фланец 2 с пазами. Производят подготовку соединяемых поверхностей деталей известными приемами обезжиривания. На охватываемую поверхность трубы для обеспечения тепло- и электропроводности надевают сетчатую основу 3 и фиксируют ее от сползания, затем наносят клей. Детали совмещают и фиксируют таким образом, что торцевая поверхность трубы принадлежит посадочной поверхности фланца. На воротнике фланца 5 устанавливают бандаж 4 из нитей пропитанных клеем, при этом нить наматывают с натяжением, необходимым для плотного прилегания деталей. После отверждения клея выступающую сетчатую основу обрезают.

Положительный эффект достигается применением трубы с раструбом из углепластика, которая образует всю внутреннюю поверхность рупорного излучателя. В результате значительно повышается технологичность изготовления и КИМ, при этом расходы на материалы уменьшаются на 70%, а трудозатраты на 40% (по сравнению с рупорными излучателями, изготавливаемыми механической обработкой), а также снижается масса конструкции (до 40%).

Повышение качества клеевого соединения деталей и прочности этого соединения в условиях знакопеременных температур достигается за счет того, что охватывающая деталь - фланец, имеющая радиальные прорези с наружной и с внутренней стороны, а также прорези на воротнике, плотно прижимается к охватываемой детали бандажом из нитей, пропитанных клеем, при этом обеспечивается лучшее прилегание деталей друг к другу и практически отсутствует вероятность непроклея. Также прорези повышают прочность соединения деталей в условиях знакопеременных температур, так как охватывающая деталь может свободно деформироваться.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к рупорным излучателям, входящим в состав антенн космического аппарата, а также к способам их изготовления, и к способам соединения деталей, охватывающих одна другую, с помощью клея, когда одна деталь изготовлена из композиционного материала, а другая - из металла. 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. Способ соединения деталей, 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. Техническим результатом является повышение технологичности изготовления и повышение прочности в условиях знакопеременных температур. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Рупорный излучатель, состоящий из трубы, раструба и фланца, отличающийся тем, что труба с раструбом и воротниковый фланец являются отдельными деталями, при этом материалом трубы является углепластик, а материалом фланца - металл; фланец имеет внутреннюю охватывающую поверхность с сечением, по форме идентичным сечению трубы, но с большими размерами, при которых образуется по контуру зазор между этими деталями, равный предполагаемой толщине сетчатой основы и клея, эти детали сопряжены 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, при этом на воротнике фланца имеется бандаж из нитей, пропитанных клеем, обеспечивающий плотное прилегание фланца к трубе.

2. Способ изготовления рупорного излучателя, состоящего из двух деталей, охватывающих одна другую, при котором осуществляют подготовку поверхностей соединяемых деталей, между которыми помещают сетчатую основу, поверх которой наносят слой клея, совмещают и фиксируют детали, отличающийся тем, что на охватывающей детали - воротниковом фланце выполняют радиальные сквозные прорези с наружной, с внутренней сторон и прорези на воротнике фланца, а на воротнике фланца устанавливают бандаж, состоящий из нитей, пропитанными клеем, при этом нить наматывают с натяжением.