Механизм сворачивания усилительной линзы
Техническое решение относится к космической технике, а именно, к устройству для сворачивания в транспортное положение усилительной линзы двухзеркальной антенны космического базирования.
Основная техническая задача: обеспечить возможность сворачивания усилительной линзы двухзеркальной антенны космического базирования для минимизирования конструкции в транспортном состоянии по объему и размерам.
Сворачивание усилительной линзы в транспортное положение достигается за счет наматывания вант, крепящих усилительную линзу, на вращающиеся в противоположных направлениях валы центральной штанги.
Технический результат: получение возможности сворачивать усилительную линзу в транспортное положение, с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту. 1 н.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 5 илл.
Патентуемая полезная модель относится к космической технике, а именно, к устройству для сворачивания в транспортное положение усеченного прямого конуса с сетчатой поверхностью, представляющего собой усилительную линзу двухзеркальной антенны космического базирования устанавливаемую на космическом аппарате. Указанный механизм может быть так же использован для сворачивания из рабочего состояния усилительной линзы двухзеркальной антенны на орбите с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту.
Развертывание и сворачивание конструкций с жесткой отражательной сетчатой поверхностью является важным компонентом телекоммуникационных технологий и в последнее время становится еще более важным в связи с требованиями, предъявляемыми к антеннам космического базирования по весу, объему и размерам в транспортном состоянии.
Из существующего уровня техники известен радиотелескоп Академии наук РАТАН-600 [Хайкин С.Э., Кайдановский Н.Л, Парийский Ю.Н., Есепкина Н.А., 1972, «Радиотелескоп РАТАН-600», Известия ГАО, 
188, с.З.], который представляет собой составленный из отдельных щитов высотой около 7 м круг диаметром около 600 м, в каждом из четырех секторов которого щиты выставляются по параболе, образуя отражающую и фокусирующую полосу антенны. В фокусе такой полосы располагается специальный облучатель. Наклоном щитов, образующих рефлектор, осуществляется наведение антенны на объект исследования. При этом, РАТАН-600 работает на «прохождение», т.е. регистрирует космический радиоисточник при его проходе через диаграмму направленности за счет суточного вращения небесной сферы. Предусмотрена возможность сопровождения радиоисточника в некоторых пределах с помощью перемещения облучателя в фокусе антенны по рельсовому пути. При этом, размер параболического зеркала, которое собирает падающее на него излучение, жестко связан по размерам с высотой щитов, образующих отражающую поверхность.
Характерными недостатками данного технического решения являются конструктивная сложность и большие габаритные размеры, а так же невозможность создания, вывода в космическое пространство, разворачивания и юстировки в космосе подобных конструкций при современном уровне развития техники и систем запуска аппаратов на космическую орбиту, что существенно ограничивает область эффективного применения данного технического решения.
Задачи, на решение которых направлено заявленное техническое решение, заключаются в том, чтобы:
1) обеспечить возможность сворачивания усилительной линзы двухзеркальной антенны космического базирования для минимизирования конструкции в транспортном состоянии по объему и размерам;
2) обеспечить возможность адаптации, юстировки и последующего жесткого крепления усилительной линзы относительно других составных частей космического аппарата и двухзеркальной антенны в развернутом состоянии;
3) Повысить надежность развертывания усилительной линзы на орбите:
4) Увеличить срок существования двухзеркальной антенны космического базирования с усилительной линзой на орбите за счет получения возможности сворачивать усилительную линзу в транспортное положение, с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту.
Учитывая, что в развернутом состоянии усилительная линза представляет собой усеченный прямой конус, содержащий силовой каркас из двух упругих обручей разного диаметра, выполненных предпочтительно из углепластиковых стержней, соединенных между собой ребрами жесткости из стержневых, предпочтительно углепластиковых элементов, на котором закреплена сетчатая отражающая поверхность из металлического сетеполотна, данная задача достигается за счет того, что усилительная линза закреплена к центральной штанге, служащей осью симметрии всей конструкции двухзеркальной антенны с усилительной линзой, за счет системы вант таким образом, что местами крепления вант к усилительной линзе являются точки крепления ребер жесткости к силовому каркасу из обручей, причем места крепления вант в развернутом состоянии располагаются оппозитно (один напротив другого), а центральная штанга представляет из себя пару соосно расположенных вала, вращающихся в противоположных направлениях посредством механизма, располагающегося внутри центральной штанги, на каждом из которых сверху и снизу жестко закреплены на различной высоте конусообразные направляющие, к которым крепятся верхняя и нижняя группы вант.
При этом, как верхняя, так и нижняя группа вант разделены по диаметру, условно проходящему через стыковочные концы силового каркаса усилительной линзы в раскрытом состоянии на 2 подгруппы, которые закреплены на разных валах центральной штанги, вращающихся в противоположных направлениях друг относительно друга.
При этом, в целях недопущения перепутывания вант при сворачивании усилительной линзы в транспортное положение, каждая подгруппа вант имеет свою конусообразную направляющую, а наматывание каждой подгруппы вант происходит за счет вращения валов центральной штанги в противоположных направлениях друг относительно друга на различные рабочие области, имеющие разный размер, подбираемый индивидуально для каждой усилительной линзы таким образом, что бы в раскрытом состоянии угол конусообразной усилительной линзы относительно центральной штанги составлял 45°.
Принципиально новым техническим решением является введение в конструкцию усилительной линзы системы вант и механизма скручивания, размещенного в центральной штанге с двумя валами, позволяющего осуществлять вращение валов друг относительно друга в разных направлениях, что позволяет сохранять полный момент системы равным нулю.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность осуществлять сворачивание усилительной линзы в транспортное положение, а также обеспечить возможность жесткого крепления и юстировки усилительной линзы относительно других составных частей двухзеркальной антенны в развернутом состоянии, что приведет к повышению надежности в работе усилительной линзы на орбите и увеличению срока существования на орбите двухзеркальной антенны космического базирования с усилительной линзой за счет получения возможности сворачивать усилительную линзу в транспортное положение, с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту.
Проведенный анализ показывает, что предложенное техническое решение позволяет минимизировать размеры усилительной линзы в транспортном состоянии, создать простое схемотехническое решение, что обуславливает высокую эксплуатационную надежность конструкции при эксплуатации на орбите.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, которые являются лишь иллюстрирующим материалом частного случая применения механизма сворачивания усилительной линзы двухзеркальной антенны космического базирования.
На фиг.1 показана усилительная линза (1) в рабочем состоянии, закрепленная к центральной штанге (3) через систему вант (2).
Состав механизма сворачивания усилительной линзы поясняется фиг.2, на которой изображены: усилительная линза (1) в момент сворачивания из рабочего положения в транспортное, закрепленная к центральной штанге (3) через систему вант (2) таким образом, что каждая подгруппа вант крепится к разным валам центральной штанги (3), а в целях недопущения перепутывания вант при сворачивании усилительной линзы в транспортное положение, каждая подгруппа вант имеет свою конусообразную направляющую (4) (5).
На фиг.3 более детально показано крепление подгрупп вант (2) к различным валам (6) (7) и разграниченных конусообразными направляющими (4) (5).
На фиг.4 показаны подгруппы вант (8) (9), закрепленные к разным валам (6) (7) центральной штанги.
На фиг.5 показано, как за счет вращения валов (6), (7) происходит накручивание вант с использованием в целях недопущения перепутывания вант конусообразных направляющих, за счет чего происходит сворачивание усилительной линзы (1) в транспортное положение.
Возможным примером работы механизма сворачивания усилительной линзы может служить случай, когда развернутую в космосе в рабочее состояние двухзеркальную антенну с усилительной линзой с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту, необходимо произвести сворачивание усилительной линзы в транспортное положение. Тогда за счет вращения валов центральной штанги в разных направлениях и происходящего при этом наматывания вант, усилительная линза сворачивается в спираль.
Таким образом, будет достигнуто сворачивание усилительной линзы в транспортное положение, с целью безопасного перемещения космического аппарата на другую орбиту.
1. Механизм сворачивания усилительной линзы, состоящий из центральной штанги, представляющей из себя пару соосно расположенных валов с жестко закрепленной к валам системой вант, закрепленных с другой стороны к силовому каркасу усилительной линзы так, что в развернутом состоянии ванты располагаются оппозитно (один напротив другого), и характеризующийся тем, что для сворачивания усилительной линзы в транспортное положение валы центральной штанги вращаются в противоположных направлениях относительно друг друга, при этом сворачивание усилительной линзы в транспортное положение достигается за счет наматывания вант на вращающиеся в противоположных направлениях валы центральной штанги.
2. Механизм сворачивания усилительной линзы по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя группы вант разделены по диаметру, условно проходящему через стыковочные концы силового каркаса усилительной линзы в раскрытом состоянии, на две подгруппы, которые закреплены на разных валах центральной штанги.
3. Механизм сворачивания усилительной линзы по п.2, отличающийся тем, что в целях недопущения перепутывания вант при сворачивании усилительной линзы в транспортное положение, каждая подгруппа вант имеет свою конусообразную направляющую.
4. Механизм сворачивания усилительной линзы по п.2, отличающийся тем, что наматывание каждой подгруппы вант происходит на различные рабочие области валов центральной штанги, имеющих разный размер, подбираемый индивидуально для каждой усилительной линзы таким образом, чтобы в раскрытом состоянии угол конусообразной усилительной линзы относительно центральной штанги составлял 45°.
