CC BY
27Библиографические ссылки
1. Серяков А. В., Конькин А. В., Белоусов В. К. Применение струйного парового сопла в тепловых трубах среднетемпературного диапазона // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 1(41). С. 142-147.
2. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes // International J. of Engineering Research & Technology 2013, Vol. 2, № 8. P. 1595-1603.
3. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes // International J. on Heat and Mass Transfer. Theory and Application. 2014. Vol. 2, № 2. P. 40-49.
References
1. Seryakov A. V., Konkin A. V., Belousov V. K. Primenenie struinogo parovogo sopla v teplovyx trubax srednetemperaturnogo diapazona // Vestnik SibGAU.
2012, vyp. 1(41), s. 142-147.
2. Seryakov A. V. Velocity measurements in the vapour channel of low temperature range heat pipes// International J. of Engineering Research & Technology
2013, vol. 2, № 8, p. 1595-1603.
3. Seryakov A. V. Pulsation flow in the vapour channel of short low temperature range heat pipes // International J. on Heat and Mass Transfer Theory and Application. 2014, vol. 2, № 2, p. 40-49.
© Серяков А. В., Павлов А. А., Михайлов Ю. Е., 2014
УДК 621.396.67
РАЗРАБОТКА ОФСЕТНОЙ АНТЕННЫ С ИНТЕГРАЛЬНЫМ КОНИЧЕСКИМ КОРПУСОМ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
В. Б. Тайгин1, В. В. Болгов1, В. Е. Чичурин1, О. Б. Гоцелюк1, А. В. Лопатин2
:ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Е-mail: [email protected]
2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Рассмотрены различные аспекты проектирования зеркальных офсетных антенн КА. Предложена новая конструкция антенны на основе интегрального конического корпуса. Данное решение приемлемо для целого класса антенн и позволяет значительно сократить габариты конструкции, а также повышает ее жесткость и стабильность наряду с существенным снижением массы.
Ключевые слова: зеркальные антенны, космический аппарат, интегральные оболочки.
DEVELOPMENT OF OFFSET SPACECRAFT ANTENNA WITH INTEGRAL CONICAL CASING
V. B. Taygin1, V. V. Bolgov1, V. E. Chichurin1, O. B. Gotselyuk1, A. V. Lopatin2
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
Е-mail: [email protected] 2 Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The various aspects of designing spacecraft offset antennas are studied. A new antenna structure based on the integral conical shell is proposed. This solution is acceptable for a wide class of antennas and allows a considerable reduction of the dimensions of structures, and it also increases stiffness, stability and essentially reduces its mass.
Keywords: reflector antennas, spacecraft, integral shell.
Зеркальные антенны благодаря своей превосходной направленности, высокому коэффициенту усиления, низкому уровню боковых лепестков и высокой надежности нашли широкое применение в космической телекоммуникации, как в наземном сегменте, так и на борту космических аппаратов (КА). Различают
прямофокусные и офсетные зеркальные антенны [1]. Вторые имеют преимущество по поляризационно-избирательным свойствам, однако их компоновка на КА проблематична, так как помимо рефлектора и облучателя антенна должна иметь объединяющую конструкцию, обеспечивающую жесткую фиксацию и
Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
стабильность положения элементов антенны [2]. Одно из решений этой задачи - использование корпуса самого КА для установки рефлектора и облучателя. Такие антенны получили название антенн со сложным интерфейсом. Однако такое решение не всегда приемлемо в силу особенностей компоновки и других аспектов проектирования КА. Поэтому зачастую офсетные антенны содержат собственный корпус.
На рис. 1 представлена типовая антенна разработки ОАО «ИСС». Корпус антенны выполнен в виде сборки из сэндвич-панелей и состоит из основания, опоры облучателя, кронштейнов рефлектора, элементов жесткости. В целом подобная конструкция удовлетворяет предъявляемым требованиям, и анализ источников показывает, что многие зарубежные компании придерживаются данной концепции построения антенн, в том числе и офсетных двухзеркальных по схеме Грегори [3]. Однако имеется ряд недостатков данного решения. Во-первых, вынесенная опора облучателя занимает дополнительный объем, ее габариты обусловлены требованием по жесткости и будут тем больше, чем больше фокус антенны и масса облучателя. Во-вторых, вертикальный габарит обусловлен строительной высотой кронштейнов рефлектора. В-третьих, за счет большого количества элементов корпуса снижается его жесткость, увеличивается масса и возрастает вероятность внесения напряжений в конструкцию при сборке.
Таким образом, к настоящему времени назрела необходимость разработки новой концепции конструктивного построения офсетной антенны с улучшенными массовыми, габаритными и механическими характеристиками.
В рамках одного из проектов в ОАО «ИСС» была разработана антенна, представленная на рис. 2. Особенность данной конструкции заключается в оптимальном использовании пространства вокруг рефлектора и облучателя для создания корпуса антенны. Корпус представляет собой коническую оболочку с вырезом, образованным пересечением зоны излучения рефлектора (включая защитный угол) с оболочкой. Оболочка имеет трехслойную сотовую конструкцию с об-
Рис. 1. Типовой образец офсетной антенны
шивками из высокомодульного углепластика. Нижняя грань корпуса параллельна плоскости апертуры рефлектора. Таким образом, антенна занимает минимальный объем, при этом имеет высокую жесткость.
Представленная антенна состоит из следующих основных элементов (рис. 3): рефлектора 1, облучателя 2, корпуса 3, основания рефлектора 4, шпангоутов 5, кронштейнов облучателя 6, волноводов 7. Основание рефлектора представляет собой сэндвич-панель, соединенную с коническим корпусом шпангоутами из углепластика. Основание необходимо для придания жесткости нижней части корпуса и исключения рефлектора из силовой схемы антенны. Рефлектор закреплен к основанию в трех точках, в которых также реализован механизм юстировки положения рефлектора.
Антенна может как располагаться на КА стационарно, так и являться перенацеливаемой, то есть иметь привод наведения. Во втором случае антенна жестко фиксируется на время транспортировки и выведения КА на орбиту системой зачековки, состоящей из замков и механических упоров, а после выведения переводится в рабочее положение приводом, как показано на рис. 4.
Был проведен механический анализ лабораторной модели антенны новой конструкции и ее испытания на воздействие механических нагрузок и экстремальных температур, которые показали, что антенна имеет высокую частоту собственных колебаний - 93 Гц, а также выдерживает все нагрузки, при этом сохраняется стабильное положение элементов антенны.
Проведен сравнительный анализ офсетной антенны с интегральным коническим корпусом с аналогичной по габаритам антенной в традиционном исполнении с корпусом из сотовых панелей. Анализ показал, что предложенная конструкция антенны имеет на 30 % меньшую массу, габариты уменьшены на 25 %, частота собственных колебаний повышена на 40 %. Также существенно сокращено количество деталей корпуса, что повышает надежность и экономичность конструкции.
Рис. 2. Офсетная антенна с интегральным коническим корпусом
Рис. 3. Состав антенны
Рис. 4. Антенна с приводом на панели КА
Представленная конструкция офсетной антенны на основе интегрального конического корпуса может быть адаптирована для различных габаритов, классов антенн (одно-, двухзеркальных), способов установки на КА и т. д. В целом предложенное решение имеет значительный потенциал для дальнейшего развития и широкого прикладного использования при разработке современных КА.
Библиографические ссылки
1. Галимов Г. К. Зеркальные антенны. Т. 1. М. : Адвансед Солюшенз, 2010. 204 с.
2. Modern Antenna Design. 2nd ed. / by Thomas A. Milligan.
3. Vanguard Space Technologies (2014). URL: http://www.vst-inc.com/satellite-components/antenna-
reflectors/nadir-tower-reflectors/ 8.09.2014).
(дата обращения:
References
1. Galimov G. К. Zerkal'nye antenny (Mirror antenas). Moscow, 2010, vol. 1, 204 с.
2. Modern Antenna Design, 2nd ed., by Thomas A. Milligan.
3. Vanguard Space Technologies (2014). Available at: http://www.vst-inc.com/satellite-components/antenna-reflectors/nadir-tower-reflectors/ (accessed: 8 Sept. 2014).
© Тайгин В. Б., Болтов В. В., Чичурин В. Е., Гоцелюк О. Б., Лопатин А. В., 2014
УДК 621.396.67
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ РЕФЛЕКТОРОВ
С. А. Титаренко, В. В. Двирный
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
Описан оптический метод маркирования поверхности рефлекторов крупногабаритных трансформируемых антенн зонтичного типа с помощью видеопроектора для дальнейшего контроля профиля рефлектора стерео-фотограмметрическим методом измерения.
Ключевые слова: крупногабаритный рефлектор, оптические маркеры, трансформируемая антенна, видеопроектор, стереофотограмметрия.
THE USE OF OPTICAL MARKERS FOR MEASURING PROFILE LARGE REFLECTOR
S. A. Titarenko, V. V. Dvirniy
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
