Антенный обтекатель Советский патент 1992 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к обтекателям для защиты антенн радиолокаторов.

На фиг.1 представлен предлагаемый антенный обтекатель, вид сбоку; на фиг.2 - жесткая пятиугольная панель; на фиг.З - жесткая шестиугольная панель; на фиг.4 - продольные соединительные накладки; на фиг.5 - угловые соединительные накладки; на фиг.б - взаимное расположение жестких пакелей и их составных частей; на фиг.7 - соединение элементов первого типа; на фиг.8-соединение элементов второго типа: на фиг.9 - соединение элементов третьего типа; на фиг. 10 - соединение элементов четвертого типа; на фиг.11 - частичный разрез жесткой панели; на фиг. 12 - разрез А-А на фиг.-8; на фиг.13 - разрез Б-Б на фиг.10; на фиг. 14 - крепление обтекателя на грунте.

Предложенный антенный обтекатель больших размеров прозрачен для электромагнитных волн и имеет достаточную прочность, чтобы противостоять воздействиям ветра, снега, града, пыли, сейсмическим нагрузкам, температурным воздействиям.

Для уменьшения боковых лепестков диаграммы направленности антенны расположение силовых элементов обтекателя должно быть как можно менее периодическим. С другой стороны, производственные требования, наоборот, ведут к созданию как можно меньшего числа типов панелей. Предложенная конструкция антенного обтекателя - оптимальный компромисс между этими противоположными требованиями.

Многогранная оболочка антенного обтекателя 1 (фиг.1), защищающего радиолокационную антенну R, показанную

ы

4

О (Л СО

СО

штрихпунктирной линией, образована двумя основными типами жестких панелей - в форме правильного пятиугольника и в форме правильного шестиугольника. На фиг.2 видно, что жесткая пятиугольная панель 2 выполнена в виде усеченной пирамиды из плоской центральной пятиугольной секции 3, и пяти плоских трапециевидных секций 4, соответственно соединенных между собой. Аналогично, жесткая шестиугольная панель 5 выполнена в виде усеченной пирамиды из плоской центральной шестиугольной секции 6 и шести плоских трапециевидных секций 7, соединенных между собой (фиг.З), Большие основания плоских трапециевидных секций 4 и 7 равны между собой. Для облегчения сборки секция б выполнена из двух полусекций 8 и 9, соединенных по линии, проходящей через середины двух противолежащих сторон этой секции 6.

Таким образом, получена чередующаяся конструкция оболочки, в которой каждая пятиугольная панель 2 окружена шестиугольными панелями 5, а количество типов секций равно четырем (секции 3,4.7,8). Для соединения всех секций между собой служат продольные соединительные накладки 10 и угловые соединительные накладки 11 (фиг.4 и 5). Накладки 11 имеют различную форму в соответствии с местом их установки и выполнены четырех типов: Y-образные накладки 12 (фиг. 10), Т-образные накладки 13 (фиг.9), уголковые накладки 14 для пятиугольной панели (фиг.7) и уголковые накладки 15 для шестиугольной панели (фиг.8). Как показано на фиг.12 и 13, соединение секций производится путем использования внутренних и наружных угловых накладок 11, установленных по сторонам секций.

В примере реализации соединительные накладки 10 и 11 выполнены из полиэфирной смолы, армированной стекловолокном (вес 800 г/м2) и стекломатами (вес 300 г/м2).

Материал накладок выполнен на основе смолы типа сложного эфира изофталевой кислоты. Такой материал является самозатухающим. Отверждение полосы материала осуществляется посредством пероксидного катализатора. Для получения белого цвета в массу добавляют белый пигмент-окись титана. Дпя предохранения материала от воздействия окружающей среды на него накладывают изофталик - неопентиликовое гелевое покрытие. Наилучшим образом полоса материала получается прессовой штамповкой и/или в автоклаве.

Предпочтительный, но не ограничивающий способ получения полос, используемый в данном примере реализации, содержит этапы разбрызгивания гелевого покрытия в

и

пресс-форме, отверждение этого гелевого покрытия, наслаивания четырех слоев стек- ловолокна путем добавления полиэфирной смолы с катализаторов и пигментом, и от- 5 верждения в пресс-форме при температуре примерно 80°С. Затем на полосе снимаются заусенцы, она нарезается до нужных форм, а затем в них просверливаются отверстия в местах, требуемых для болтовых соедине- 10 ний. Отверстия, предусмотренные в соединительных накладках, обозначены позицией 23, а отверстия, предусмотренные в сочленителях, обозначены позицией 35. Основные физические характеристики сое- 15 динительных накладок, полученных в соответствии с данным примером реализацией, приведены ниже.

Толщина, мм4

Плотность, г/см3 1,74 Смола, мае. %39-41

20 ПустотыМенее 2% по объему

Предельное растягивающее напряжение, Н/м2250

Предельная дефор- 25мация, %1,74

Модуль растяжения. Н/мм216,500

Предельное сжимающее усилие, Н/мм2 177 Модуль сжатия, Н/мм2 19,000 Межслойный сдвиг, Н/мм213,5

Сдвиг в плоскости, Н/мм241,2

35 Коэффициент Пуассона при 0°С0,185 Коэффициент Пуассона при 90°С0.150 Диэлектрическая пост- 40 оянная для 1 МГц3.55 Коэффициент затухания для 1 МГц7.74. Полосы для формирования соединительных накладок могут иметь иное число 45 слоев или могут быть получены из иной смолы, нежели полиэфирная смола изофталико- вого типа. Кроме того, армирование может быть другого типа, отличного от стекловолокна, например, из угольных волокон. 50 Покрытие 16 обтекателя, имеет плиты четырех форм: пятиугольные плиты 17, шестиугольные плиты 18. трапециевидные плиты 19 и трапециевидные плиты 20. Для облегчения сборки шестиугольная плита 18 55 выполнена из двух плит 21 и 22. Плиты 16 имеют два параллельных наружных листа 23 из армированной стекловолокном полиэфирной смолы, которые охватывают сердцевину 24 из вспененного полиуретана. В

30

качестве армирующего материала использовано стекловолокно, имеющее вес пред- почтительно 800 г/м2, соединяе- моЈ со стекловолоконными матами, имеющими вес предпочтительно 300 г/мг. Используемая полиэфирная смола предпочтительно является полиэфирной смолой изофталикового типа. Вспененный полиуретан является жестким и самозатухающего типа и получается методом литья непрерывного блока. Плиты 16 покрыты гелевым покрытием изофталик-неопентили- кового типа, нанесенным нз внешнюю сторону многослойной плиты. Плиты получаются прессовой штамповкой или в автоклаве, после чего следует снятие заусенцев, а затем в них сверлятся отверстия 25 длл сборки с соединительными накладками.

Предпочтительный, но не ограничивающий способ получения многослойных плит содержит этапы очистки пресс-формы и наложения на нее расцепляющего агента, разбрызгивания гелевого покрытия, наслаивания внешнего слоя, наложения на указанный слой вспененного полиуретана, наслаивания внутреннего слоя и отверждения в пресс-форме при температуре 80°С. Наружные слои 23 и сердцевина 24 из вспененного полиуретана, полученные таким образом, обладают высокой диэлектрической постоянной, а толщина сердцевины 24 из вспененного полиуретана зависит от рабочей частоты радиолокационного оборудования, так чтобы получить отбтекатель, имеющий требуемую радиопрозрачность, по меньшей мере, в рабочем диапазоне радиолокатора. Было найдено, что толщина сердцевины из вспененного полиуретана, приемлемая для обтекателя в соответствии с изобретением, составляет 32 мм.

Разумеется, хотя плиты были раскрыты в связи с вышеуказанным предпочтительным примером реализации, следует понимать, что в данном случае плиты могуттакже включать любое ;исло слоев, а применяемая смола может быть любого типа, относящегося к термореактивным смолам. Здесь также волокна могут быть отличными от используемых стекловолокон.

Кроме того, вместо вспененного полиуретана может быть также использован со- тообразный пластиковый материал.

Как уже говорилось и показано на фиг.12, все соединения болтового типа и предпочтительно используют болты и гайки из нержавеющей стали. Соединения панелей по их сторонам достигаются путем вставления болтов 26 через отверстия 27 наружной соединительной накладки 28, затем через отверстия плиты и затем через отверстия 27 внутренней соединительной накладки, и затягивания гаек 29. Если необходимо, в отверстия могут быть вставлены уплонительные втулки. Соединения угловых накладок 11с ссот ветствующими плитами достигается вставлением болтов 26 через отверстия 30 наружных накладок 12. затем через концевое отверстие 27 наруж0 ных соединительных накладок 28, затем через отверстия 25 плмт и через концевые отверстия 27 внутренних соединительных накладок, а затем через отверстия 30 внутренних угловых накладок и. наконец, эгтя5 гиванием гаек 29 на болтах.

Уголковые накладки М (фиг.7) используются для соединений друг с другом трех соединительных накладок 28, принадлежащих пятиугольнику 3 и, следовательно, они

0 образуют угол 72°, тогда как уголковые накладки 15 (фиг.8) используются для соединения друге другом соединительных накладок 28, принадлежащих шестиугольнику 6 и, следовательно, образуют угол 60°.

5 Уголковые накладки 14 применяются в вершинах обтекателя, обозначенных на фиг.6 позицией А и, следовательно, они соединяют пятиугольную плиту 17 с двумя трапецеидальными плитами 19 через три

0 соединительных накладки 28.

Уголковые накладки 15 применяются э вершинах обтекателя, обозначенных на рис.6 позицией В и. следовательно, они соединяют шестиугольную пычту 18с двумя

5 трапецеидальными п,ытамк 20 через три соединительных накладки 28

Т-образные накладки 13 (фиг.9) применяются в месте, обозначенном на фиг.6 позицией С и, следовательно, они соединяют

0 пятиугольные плиты 21 и 22 шестиугольной плиты 18 и одну трапецеидальную плигу 20 через две соединительные накладки 28 шестиугольника 6 и соединительную накладку 31, установленную в месте разделения шес5 тиугольника 6 на два пятиугольника 8 и 9 (фиг.З).

Y-образные накладки 12 (фиг.10) применяются в вершинах обтекателя, обозначенных на рис. 6 позицией и, следовательно,

0 они соединяют четыре плиты 20 и двумя плитами 19 и через шесть соединительных накладок 28, которые расходятся в вершине, образованной углом большого пятиугольника и двумя углами больших

5 шестиугольников, смежных с большим пятиугольником.

На фиг. 14 изображена анкерная система, используемая для крепления плит обтекателя на основании. Как видно из фиг.1, плиты основания 32 имеют иную форму, нежели другие плиты. Однако, их форма не важна для настоящего изобретения.

Анкерная система плит содержит резьбовые шпильки 33, закрепленные в бетонном фундаменте 34, каждая из которых на своем закрепленном конце снабжена стопорной пластиной 35, прикрепленной парой гаек 36. Противоположный конец резьбовых шпилек выступает из фундамента 34 и предназначен для крепления посредством гайки 37 металлической пластины 38, имеющей толщину, равную толщине плит основания 32. Эта пластина 33 изогнута под углом, соответствующим двугранному углу, который плита основания 32 образует с фундаментом 34, Металлическая пластина 32 снабжена с обеих сторон металлическими пластинами 39, 40, привинченными к ней посредством болтов 41, крепящими между собой плиту основания 32.

Разумеется, обтекатель 1, как можно видеть на фиг.10, снабжен обычной входной дверью 42, обычным молниеотводом 43 и обычной системой типового освещения 44.

Достоинства, предлагаемые обтекателем, в соответствии с настоящим изобретением, механического и электромагнитного характера следующие:

1)Из приведенных экспериментов найдено, что обтекатель в соответствии с настоящим экспериментом может противостоять нижеследующим окружающим условиям:

Температураот -50 до +70°С

Работа при ветре Вплоть до 270 км/ч Влажность100%

ГрадДиаметр вплоть

до 50 мм

Пыль2 г/м3

Сейсмическая

нагрузкаБоковая 1д

Снег (сырой)Высотой вплоть до

0,5м

Снег (сухой)Высотой вплоть

до 2,0м

2)С электромагнитной точки зрения обтекатель в соответствии с настоящим изобретением имеет конструкцию, которая существенно согласуется с частотой радиолокационного оборудования, которое в нем заключено, и имеет более высокую радиопрозрачность, чем та, что обеспечивает ся непосредственным соединением краев плит. В этом случае соединения могут иметь пропускающую способность, по меньшей мере, 95% потери пропускающей способности всего обтекателя менее -0,2 дБ, а увеличение боковых лепестков находится в пределах 1,5 дБ для лепестков, первоначально находящихся у значения -25 дБ.

3) С конструктивной точки зрения обтекатель по изобретению имеет группу базовых плит четырех различных форм и небольшую группу плит основания и поэтому представляет оптимальный компромисс между электромагнитными требованиями радиопрозрачности и производственными требованиями. Единственными металлическими элементами являются болты и гайки.

Каркас, будучи полностью сформирован из армированной стекловолокном смолы, обладает достоинством меньшего веса по сравнению с металлическими конструкциями и, поскольку пластиковый материал используется и для каркаса и для панелей, это существенно сказывается на радиопрозрачности, требуемой обтекателем, так как каркас и панели образуют однородную структуру.

4) Облегчается сборка и обслуживание обтекателя, так как число типов плит, соединительных накладок минимально. Формула изобретения

1.Антенный обтекатель, состоящий из жестких пятиугольных и шестиугольных панелей, соединенных между собой своими смежными сторонами, отличающийся тем, что каждая жесткая пятиугольная панель выполнена в виде усеченной пирамиды

из плоской центральной пятиугольной секции и пяти плоскихтрапециевидных секций, каждая жесткая шестиугольная панель выполнена в виде усеченной пирамиды из плоской центральной шестиугольной секции и

шести плоских трапециевидных секций, при этом все упомянутые секции выполнены трехслойными из наружных стеклопласти- ковых слоев и среднего пенополиуретаново- го или сотового слоя и соединены между

собой посредством наружных и внутренних стеклопластиковых продольных и угловых соединительных накладок, стянутых болтами.

2.Обтекатель по п,1, отличающий с я тем, что наружные и внутренние стекло- пластиковые продольные и угловые соединительные накладки выполнены из материала на основе смолы типа сложного эфира изофталевой кислоты.

3. Обтекатель по п.1, от л и ч а ю щи й- с я тем, что плоские пятиугольные, шестиугольные и трапециевидные секции выполнены трехслойными из стеклопластиковых наружных слоев на основе смолы типа сложного эфира изофталевой кислоты.

4. Обтекатель поп.1,отличающий- с я тем, что упомянутые выше секции и соединительные накладки соединены болтами из нержавеющей стали.

5.Обтекатель по г.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что каждая плоская шестиугольная секция выполнена из двух полусекций, соединенных по линии, проходящей через середину двух противолежащих сторон этой секции.

6.Обтекатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что наружные и внутренние стеклопластиковые продольные соединительные накладки выполнены плоскими или с уголковым сечением а наружные и внутренние стеклопластиковые угловые соединительные накладки выполнены различной конфигурации в соответствии с числом и ориентацией соединительных плоских секций.

Изобретение относится к обтекателям для защиты антенн радиолокаторов. Антенный обтекатель сферической формы состоит из жестких пятиугольных и шестиугольных панелей, соединенных между собой посредством соединительных накладок и болтов. Каждая жесткая пятиугольная панель выполнено в виде усеченной пирамиды из плоской центральной пятиугольной секции и пяти трапециевидных секций. Аналогично каждая жесткая шестиугольная панель выполнена в виде усеченной пирамиды из плоской центральной шестиугольной секции и шести трапециевидных секций. Секции оболочки обтекателя и соединительные накладки выполнены трехслойными из радиопрозрачного материала, например из стеклопластика и вспененного полиуретана. Приведены примеры реализации. 5 з.п.ф- лы, 14 ил.

U

19

П

19

20

К

ФигЛ

J .

Фиг 5

77

ю

13

Ю

20

П

20

Фие.6

Ю 20 22

20

28

Фиг,Ц

ФигЛ

40 Г

.:

.. - О . f . . /а D.

V:.. ::р-: - ь-:.

п Л о . °.

о. .-.:.

О «. . . . . .. -Г:,-/jvo ./..

в .

:&&:#Ш

ч . « , v -

, Л « , W . jfc

О . 1 I т

; : Р4Щ

V- i .1 -; -)

- ь- / ЧЧ чКгЬт : --:f:.:V

.

;-..о.- Л: Г«

. л: . п ..-

15

Фиг. 13

V

38 , 37

.-p;VJ

;-..о.- Л: Г«:{-У

. л: . п ..- .L