Способ изготовления сетчатой поверхности антенны Российский патент 2020 года по МПК B21F27/00 H01Q15/14 

Изобретение относится к области технологии изготовления отражательных сетчатых поверхностей параболических антенн.

Создание систем спутниковой связи требует разработки антенн с крупногабаритными рефлекторами, радиоотражающая поверхность которых выполнена из металлического трикотажного сетеполотна. Петельная структура трикотажа в совокупности со свойствами металлических нитей обеспечивает хорошую эластичность, малую удельную массу, достаточную прочность, электропроводность.

Известна отражательная сетчатая поверхность антенн (сетеполотно), которую вывязывают в виде структуры, содержащей ромбовидные ячейки из металлических нитей основовязаного филейного переплетения, образованного двухгребеночным переплетением, имеющим встречные кладки с ввязанными в них дополнительными нитями (патент РФ №2157028).

Недостатком этой отражательной поверхности является повышенная материалоёмкость за счет ввязывания в структуру дополнительных нитей, которые остаются в сетеполотне, используемом в качестве отражающей поверхности. Отражательная сетчатая поверхность антенны изготовлена из металлических неэластичных нитей, что снижает надежность от повреждений при изготовлении сетеполотна и его эксплуатации, так как при локальном повреждении стороны одной ячейки будет нарушена форма нескольких рядом расположенных ячеек, что приведет к снижению степени отражения.

Известен способ изготовления отражательной сетчатой поверхности антенны, взятый за прототип (патент РФ №2198453).

Способ заключается в том, что сетчатую поверхность, содержащую ячейки, вяжут основовязаным двухгребеночным платированным или филейным переплетениями как при полной, так и неполной проборках гребенок из металлических нитей, в котором последние предварительно обкручивают текстильными нитями толщиной 5-16,7 текс, причем в качестве элементарных металлических нитей используют микропроволоку толщиной не более 30 мкм, при этом после вязания текстильные нити удаляют испарением, растворением или выжиганием, а на оставшийся металлический каркас наносят высокотокопроводящее покрытие, обеспечивающее снижение электрического сопротивления сетчатой поверхности путем золочения или никелирования. В изобретении решается задача по разработке вязаной сетчатой поверхности антенны, которая содержит целый спектр ячей различной конфигурации и размеров, обладает достаточной эластичностью и повышенной отражательной способностью. 

Недостатком известного способа с точки зрения достижения отражающей способности является выполнение ячеек разной формы и размеров. При таком выполнении сетеполотна по прототипу получаемая отражающая способность и оптическая прозрачность (светопропускание) неравномерны.

Технической проблемой является неравномерная оптическая прозрачность и отражающая способность сетеполотна.

Техническая проблема решается за счет того, что в способе изготовления сетчатой поверхности антенны сетчатое полотно вяжут из металлической нити толщиной не более 30 мкм, на поверхность нити наносят высокопроводящий металл, ячейки выполняют ромбовидной формы с возможностью её изменения при растяжении за счет изменения углов ромба, при этом ячейки выполняют одинаковыми с размерами сторон ромба в диапазоне от 9 до 20 мм. При этом высокопроводящий металл предпочтительно наносят на поверхность нити до вязания.

К радиоотражающему сетеполотну для комплектации крупногабаритных трансформируемых антенн космических аппаратов предъявляются высокие технические требования:

- коэффициент радиоотражения сетеполотна не менее 97 %;

- оптическая прозрачность сетеполотна не менее 95 %.

Требуемые технические характеристики сетеполотна обеспечиваются определенной структурой вязания, диаметром и маркой металлической нити.

Трикотажное сетеполотно при вязании получается путем образования петель из нитей и переплетения этих петель. Различные преобразования основного переплетения ведут к конструкторским вариантам, которые создают широкие возможности для качественных модификаций и открывают большую область их применения. В целях решения поставленной задачи повышения оптической прозрачности и отражающей способности сетчатой поверхности полотна разработана серия переплетений с учетом других требований, в частности, сохранения высоких радиоотражающих свойств, прочности, весовых характеристик и других. Решение этой задачи проводилось путем варьирования структур металлического трикотажа.

Сетеполотно мало пропускает и при этом мало отражает радиоволны по причине потерь в контактах переплетений, работающих, как резистивная нагрузка. То есть, чем больше количество ячеек в 1 м², тем больше контактов проволоки между собой, тем ниже пропускная и отражающая способность сетеполотна. Для выполнения требований по показателям радиоотражения и оптической прозрачности на основании расчетов и проведенных эксперементов сделаны выводы:

- о необходимости нанесения на металлическую нить высокопроводящего покрытия, обеспечивающего снижение электрического сопротивления сетчатой поверхности для повышения коэффициента отражения;

- о необходимости выполнения крупных ячеек сетеполотна, без отрицательного влияния при этом на другие характеристики.

Сетеполотно, связанное из металлической нити, не имеющей высокопроводящего покрытия (медь, серебро, золото), имеет коэффициент отражения не более 90 %, большое количество ячеек на 1 м² также снижает отражающую способность сетеполотна. При нанесении высокопроводящего покрытия на металлическую нить коэффициент отражения повышается до 97 % и выше, при этом он слабо зависит от размеров ячеек. При использовании металлической нити с высокопроводящим покрытием для повышения оптической прозрачности сетеполотна возможно выполнение ячеек крупных размеров с учетом выполнения требований к другим техническим характеристикам.

В результате проведенных расчетов и испытаний в качестве металлической нити выбрана молибденовая или вольфрамовая проволока толщиной не более 30 мкм с высокопроводящим покрытием, полученным путем золочения. При этом был получен коэффициент отражения не меньше 97 %; оптическая прозрачность была выше или равна 95 % в сетеполотнах с оптимальными размерами сторон ячеек в форме ромба от 9 до 20 мм. Количество петель в сторонах ячеек рассчитывалось исходя из диаметра металлической нити и плотности вязания полотна. За пределами указанного диапазона физико-механические характеристики полотна выходили за рамки требований, чего нельзя не учитывать при его изготовлении.

Характеристики образцов сетеполотна проверялись экспериментально на лабораторном и производственном оборудовании с использованием современной измерительной аппаратуры.

Технический результат, выраженный в выполнении ячеек сетеполотна для радиоотражающей поверхности спутниковых антенн из металлических нитей с высокопроводящим покрытием, с ячейками ромбовидной формы и размерами их сторон от 9 до 20 мм, влияет на решение имеющейся технической проблемы – неравномерной оптической прозрачности и отражающей способности сетеполотна антенны.

Изобретение относится к изготовлению отражательных сетчатых поверхностей параболических антенн и может быть использовано для комплектации крупногабаритных трансформируемых антенн космических аппаратов. Способ изготовления сетчатой поверхности антенны включает вязание сетчатого полотна из металлической нити толщиной не более 30 мкм, на поверхность которой наносят высокопроводящий металл. При этом полотно вяжут из молибденовой или вольфрамовой проволоки с образованием ячеек одинаковой ромбовидной формы с размерами сторон от 9 до 20 мм, выполненных с возможностью изменения угла ромба при растяжении полотна. Высокопроводящий металл предпочтительно наносят на поверхность нити до вязания полотна. Улучшается оптическая прозрачность и отражающая способность сетеполотна антенны. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления сетчатой поверхности антенны, включающий вязание сетчатого полотна из металлической нити толщиной не более 30 мкм, на поверхность которой наносят высокопроводящий металл, отличающийся тем, что сетчатое полотно вяжут с образованием ячеек ромбовидной формы с одинаковыми размерами сторон от 9 до 20 мм, имеющих возможность ее изменения при растяжении полотна за счет изменения углов ромба, при этом в качестве металлической нити для вязания полотна используют молибденовую или вольфрамовую проволоку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокопроводящий металл наносят на поверхность металлической нити до вязания сетчатого полотна.