CC BY
120Технология и мехатроника в машиностроении
УДК 621.924.079
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛНОВОДОВ
Д. С. Литвиненко, Е. С. Дорофеева, Л. В. Зверинцева
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Проведен анализ существующих способов производства и получения волноводов. Рассмотрены недостатки каждого из методов. Сформулированы технические требования, предъявляемые к волноводам, работающих в экстремальных условиях космоса.
Ключевые слова: ракетно-космическая техника, волноводы, методы производства.
ANALYSIS OF WAVE PRODUCTION METHODS D. S. Litvinenko, E. S. Dorofeeva, L. V. Zverintseva
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The analysis of existing methods of production and production of waveguides is performed. The shortcomings of each method are considered. The technical requirements for waveguides operating in extreme space conditions are formulated.
Keywords: space craft, waveguides, methods of production.
Как в космической технике, так и в повседневной жизни, так или иначе, возникает необходимость передачи информации на большие расстояния или передачи больших объемов данных за короткий промежуток времени, что требует большой пропускной способности и эффективности (с наиболее меньшими потерями) проводника. На данный момент информация от передатчика к антенне (получателю) передается посредством волн с различными параметрами. Одним из проводников таких волн служат волноводы.
Волновод - искусственный или естественный канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. Основное свойство волновода - существование в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод), распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями [1]. Почти все моды обладают дисперсией, то есть их фазовые скорости зависят от частоты и отличаются от групповых скоростей. При передаче волн высокой частоты неровности поверхности волновода оказывают существенное влияние на передаваемый сигнал, поэтому основное требование для данных поверхностей это обеспечение низкой шероховатости, которая не должна превышать значение длины волны [4].
Существует множество методов получения профиля волновода, каждый из которых имеет недостатки в силу особенностей представленных методов:
1) при гибке трубы:
- требуется высокоточное дорогостоящее оборудование;
- требуются специальные навыки и высококвалифицированные специалисты;
- ограничение угла изгиба;
- использование специальной калибрующей внутренней оснастки;
2) при сборке волновой трубы посредством пайки (сварки):
- наличие мест стыковок, нарушающих геометрию внутреннего канала, что приводит к потере сигнала;
- высокие требования к специалистам, выполняющих данные операции;
3) при сборке конструкции из двух частей, выполняемых путем фрезерования обеих заготовок с последующей пайкой (соединением) с помощью винтов:
- появление микродефектов рабочей поверхности от фрезы;
- изменение геометрии канала в местах стыковки
[5];
4) при изготовлении волноводов методом гальванопластики:
- изготовление дополнительной арматуры из легкоплавкого металла с высокой точностью.
- целесообразно только при наличии большой программы выпуска и сложной конструкции волновода;
- большой расход электроэнергии при электролитическом наращивании слоя металла на модели [2];
5) при гибке и обработке внутренних поверхностей алмазным порошком [3]:
- изготовление специального эластичного инструмента с алмазным покрытием для каждого типа волновода;
- требуется специальное оборудование.
Решетневскуе чтения. 2017
Несмотря на представленные недостатки, данные методы существуют и используются. В ракетно-космической технике к волноводам предъявляются повышенные требования:
- низкая масса;
- отсутствие искажений и потерь на передачу сигнала;
- уменьшение стоимости изготовления;
- стойкость к нагреву при передаче сигнала СВЧ больших энергий без искажения геометрии рабочей поверхности.
Возникает вопрос в поиске оптимального и более простого метода получения и обработки волновода, в числе которых рассматривается и порошковая металлургия, поиск новых методов получения и применяемых материалов. Особое внимание следует обратить на требования, предъявляемые к качеству и контролю рабочей поверхности волновода, оценить влияние направления, высоты неровностей внутренних его стенок.
Библиографические ссылки
1. Технологическое обеспечение качества при изготовлении труб волноводов КВЧ-диапазона / А. И. Оборина, И. В. Трифанов, Б. Н. Исмаилов и др. // Вестник СибГАУ. 2012. № 6 (46). С. 197-200.
2. Кудрявцева О. В. Техническая гальванопластика. СПб. : Политехника, 2011. 148 с.
3. Зверинцева Л. В. Уменьшение шероховатости токонесущей поверхности волноводов способом абразивного полирования эластичным инструментом : дис. канд. техн. наук. Красноярск, 2008. 227 с.
4. Бушминский И. П. Изготовление элементов кострукции СВЧ. Волноводы и волноводные устрой-
ства : учеб. пособие для вузов. М. : Высш. шк., 1974. 304 с.
5. ПромЭФ изготовление волноводов сложной конфигурации [Электронный ресурс]. URL: http://xn--80aaaahe3bqecvmn4ap5m.xn--p1ai/galvanoplastika/40-tekhnicheskaya-galvanoplastika-27 (дата обращения: 14.09.2014).
References
1. Technological quality assurance in the manufacture of tubes of waveguides of the KVCH-Range / A. I. Obo-rina, I. V. Trifanov, B. N. Ismailov, I. V. Sterehov // Vestnik SibSAU. 2012. № 6 (46). P. 197-200. (In Russ.)
2. Kudryavtseva O. V. Technical electrotype [Technical electrotype]. SPb. : Polytechnic, 2011. 148 p.
3. Zverintseva L. V. Reduction of the roughness of the current-carrying surface of waveguides by the method of abrasive polishing by elastic tools : dis. kand. tehn. nauk. [Reduction of the roughness of the current-carrying surface of waveguides by the method of abrasive polishing by elastic tools]. Krasnoyarsk, 2008. 227 p.
4. Bushminskij I. P. Manufacturing of elements of microwave obstruction. Waveguides and waveguide devices [Manufacturing of elements of microwave obstruction. Waveguides and waveguide devices]. tut. М. : Vyssh. Shkola, 1974. 304 p.
5. PromJeF, Fabrication of waveguides of complex configuration with embedded elements. Available at: http://xn--80aaaahe3bqecvmn4ap5m.xn--p1ai/galvano-plastika/40-tekhnicheskaya-galvanoplastika-27 (accessed: 14.09.2014).
© Литвиненко Д. С., Дорофеева Е. С., Зверинцева Л. В., 2017
