Научная статья на тему 'Разработка способа разделения радиоотражающей поверхности крупногабаритного рефлектора на выкройки из сетеполотна с крупной ячейкой'

Разработка способа разделения радиоотражающей поверхности крупногабаритного рефлектора на выкройки из сетеполотна с крупной ячейкой Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
16
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
крупногабаритный рефлектор / металлическое сетеполотно / радиоотражающая поверхность / раскрой / крупноячеистая структура / бочкообразность. / large-sized reflector / metallic knitting mesh fabric / radio-reflecting surface / cutting pattern / coarse-mesh structure / barrel shape.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Иванов Артём Васильевич, Кушнир Ксения Андреевна, Симонова Мария Сергеевна

Важный элемент конструкции рефлекторов космических антенн – отражающая поверхность. В настоящее время в качестве отражающей поверхности наиболее часто используется металлизированное трикотажное сетеполотно, которое полностью отвечает требованиям по физико-механическим свойствам, предъявляемым к таким поверхностям. Для крупногабаритных рефлекторов особенно важны такие параметры, как малая удельная масса и высокий коэффициент светопропускания, которые обеспечивает сетеполотно с увеличенным размером ячеек. Однако структурные особенности такого сетеполотна накладывают дополнительные требования к его использованию в качестве отражающей поверхности для крупногабаритных трансформируемых рефлекторов. В статье рассматривается особый подход к проектированию выкроек для отражающей поверхности из сетеполотна с крупной ячейкой. Сформулированы критерии, в соответствии с которыми велась разработка варианта раскроя, позволяющего получить отражающую поверхность с наименьшими искажениями. Авторами предложен способ получения выкроек сетеполотна, описаны преимущества разработанного варианта перед классическим. Выполнен раскрой параболической поверхности для офсетного рефлектора. Проведен анализ предложенного варианта раскроя, а также его оптимизация, которая позволила сохранить целостность ячеистой структуры выкроек вдоль одного петельного ряда. Полученные результаты показывают, что разработанный вариант раскроя полностью соответствует поставленным требованиям и может использоваться для формирования отражающей поверхности из сетеполотна с крупноячеистой структурой.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Иванов Артём Васильевич, Кушнир Ксения Андреевна, Симонова Мария Сергеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development method of splitting the radio-reflective large-sized reflector surface into cutting patterns made of mesh with coarse cells

An important design component of space antenna reflectors is a reflecting surface. At present, metallic knitted mesh fabric is most often used as a reflective surface; it fully meets the requirements for such surfaces in terms of physical and mechanical properties. Particularly important characteristics for large-sized reflectors are low specific gravity and high light transmission coefficient, which a mesh with coarse cells provides. However, the structural features of this mesh fabric impose additional requirements on its use as a reflective surface for large-sized transformable reflectors. The article deals with a special approach to designing patterns for a reflective surface made of mesh with coarse cells. The developed pattern cutting option allows to obtain a reflective surface with the least distortion (error), in accordance formulated criteria. The authors have suggested the option of obtaining cutting patterns of metallic mesh fabric, described the advantages of the proposed option over the classical one. The cutting pattern of the parabolic surface for the offset reflector was obtained. The proposed cutting pattern option was analyzed. Furthermore, optimization was carried out, which made it possible to maintain the integrity of the cellular structure of patterns along one loop row. The compared results show that the developed cutting pattern option completely complies with the requirements and it can be used to form a reflective surface from the metallic knitted mesh with coarse cells.

Текст научной работы на тему «Разработка способа разделения радиоотражающей поверхности крупногабаритного рефлектора на выкройки из сетеполотна с крупной ячейкой»

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ

УДК 629.78.01

DOI 10.26732/j.st.2023.3.04

РАЗРАБОТКА СПОСОБА

РАЗДЕЛЕНИЯ РАДИООТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНОГО РЕФЛЕКТОРА НА ВЫКРОЙКИ ИЗ СЕТЕПОЛОТНА С КРУПНОЙ ЯЧЕЙКОЙ

А. В. Иванов®, К. А. Кушнир, М. С. Симонова

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация

Важный элемент конструкции рефлекторов космических антенн - отражающая поверхность. В настоящее время в качестве отражающей поверхности наиболее часто используется металлизированное трикотажное сетеполотно, которое полностью отвечает требованиям по физико-механическим свойствам, предъявляемым к таким поверхностям. Для крупногабаритных рефлекторов особенно важны такие параметры, как малая удельная масса и высокий коэффициент светопропускания, которые обеспечивает сетеполотно с увеличенным размером ячеек. Однако структурные особенности такого сетеполотна накладывают дополнительные требования к его использованию в качестве отражающей поверхности для крупногабаритных трансформируемых рефлекторов. В статье рассматривается особый подход к проектированию выкроек для отражающей поверхности из сетеполотна с крупной ячейкой. Сформулированы критерии, в соответствии с которыми велась разработка варианта раскроя, позволяющего получить отражающую поверхность с наименьшими искажениями. Авторами предложен способ получения выкроек сетеполотна, описаны преимущества разработанного варианта перед классическим. Выполнен раскрой параболической поверхности для офсетного рефлектора. Проведен анализ предложенного варианта раскроя, а также его оптимизация, которая позволила сохранить целостность ячеистой структуры выкроек вдоль одного петельного ряда. Полученные результаты показывают, что разработанный вариант раскроя полностью соответствует поставленным требованиям и может использоваться для формирования отражающей поверхности из сетеполотна с крупноячеистой структурой.

Ключевые слова: крупногабаритный рефлектор, металлическое сетеполотно, радиоотражающая поверхность, раскрой, крупноячеистая структура, бочкообразность.

Введение

Создание систем спутниковой связи требует разработки антенн с трансформируемыми рефлекторами, радиоотражающая поверхность которых выполнена из металлического трикотажного сетеполотна [1-4]. Петельная структура трикотажа в совокупности со свойствами металлических нитей обеспечивает хорошую эластичность, электропроводность, малую удельную массу и достаточную прочность в условиях космической среды [5-6].

В крупногабаритных рефлекторах действующие на большую площадь отражающей поверхности силы солнечного давления могут оказывать существенные возмущающие моменты на косми-

Н 2481ghj@mail.ru © Ассоциация «ТП «НИСС», 2023

ческий аппарат [7]. Для снижения воздействия этого фактора было разработано сетеполотно с увеличенным размером ячеек, которое обеспечивает высокий интегральный коэффициент светопропускания ts > 0,97 [8].

Кроме того, сетеполотно, представленное на рис. 1, обладает хорошими радиоотражающими свойствами при небольшом рабочем усилии натяжения о=2г/см, что позволит при создании отражающей поверхности из такого материала снизить воздействие на приводные устройства рефлектора и тем самым повысить надежность раскрытия [11-12].

Поскольку на современных основовязальных машинах можно получить сетеполотна с шириной от 2 до 6 м, то отражающая поверхность крупногабаритных рефлекторов представляет собой соединенные друг с другом выкройки сетеполотна [8].

Рис. 1. Образец трикотажного сетеполотна с крупной ячейкой: 1 - петельный ряд;

2 - петельный столбик

Существующий способ создания выкроек для сетеполотна с мелкоячеистой структурой заключается в разделении отражающей поверхности на сегменты, параллельные оси симметрии рефлектора с последующей их разверткой в плоское состояние [6]. Такой вариант раскроя позволяет получить минимальное количество соединительных швов, что снижает трудоемкость и время изготовления отражающей поверхности рефлектора.

Однако большие размеры ячейки в совокупности с низким рабочим усилием натяжения делают невозможным использование классического способа раскроя отражающей поверхности рефлектора для сетеполотна с крупноячеистой структурой.

1. Постановка задачи

Поскольку в местах соединения выкроек из сетеполотна с крупной ячейкой предполагается использование текстильных лент, а рабочее усилие натяжения сетеполотна незначительное, то при раскрытии рефлектора сетеполотно в зоне соединительных швов полностью расправляться не будет. Избежать этой проблемы можно путем совмещения швов сетеполотна со шнурами формообразующей структуры (ФОС), натяжение которых значительно выше. Поэтому разрабатываемый способ раскроя отражающей поверхности должен иметь минимальное количество швов, не подкрепленных шнурами ФОС.

Для достижения необходимых показателей равнопрочности и светопропускной способности сетеполотна в рабочем состоянии необходимо обеспечить одинаковую форму и линейные размеры ячеек под действием постоянного двухосного натяжения, действующего вдоль петельных рядов и столбиков [8-10]. С целью выполнения этих условий непосредственно в конструкции рефлекто-

ра разрабатываемый способ раскроя отражающей поверхности должен обеспечивать расположение ячеек в направлении основных усилий, возникающих в сетеполотне.

Разработку учитывающего заданные требования способа раскроя отражающей поверхности из крупноячеистого сетеполотна будем проводить для офсетного зонтичного рефлектора, фронтальная сеть ФОС которого состоит из десяти кольцевых шнуров и восьми радиальных лент. При этом рассмотрим самый худший случай, когда ширина сетеполотна в стадии поставки минимальная и составляет 2 м под действием рабочей нагрузки. 2°3 Конфигурация отражающей поверхности со шнурами фронтальной ФОС рассматриваемого рефлектора представлена на рис. 2.

2. Сравнение вариантов раскроя

Для того чтобы увидеть все преимущества разработанного способа раскроя отражающей поверхности рефлектора, проведем сравнительный анализ существующего и предлагаемого вариантов раскроя.

Отражающая поверхность при классическом раскрое делится на сегменты, параллельные оси симметрии рефлектора, которые затем соединяются в цельную конструкцию. Такой вариант раскроя позволяет получить минимальное количество швов, соединяющих между собой выкройки сетеполотна. Однако, учитывая крупноячеистость сетеполотна, для последующего закрепления отражающей поверхности к шнурам ФОС потребуется пришивка дополнительных конструктивных элементов в виде трикотажных лент, что увеличит трудоемкость и время изготовления рефлектора в целом. Схема классического раскроя показана на рис. 3, где для полной демонстрации главного недостатка этого способа наложены шнуры и ленты фронтальной ФОС.

Поскольку в конструкции фронтальной ФОС рассматриваемого рефлектора преобладают кольцевые шнуры, а основными направлениями усилий, возникающих в сетеполотне, являются радиальное и кольцевое [13-14], был разработан способ раскроя, представленный на рис. 4. При таком раскрое отражающая поверхность формируется из секторов, которые разделены на сегменты, расположенные вдоль кольцевых шнуров ФОС.

Сравнение рассмотренных вариантов раскроя по ключевым критериям представлено в табл. 1.

3. Реализация предлагаемого варианта раскроя

Определяющим фактором при новом способе разделения отражающей поверхности на выкройки является положение кольцевых шнуров,

Том 7

204

38670

Рис. 2. Отражающая поверхность офсетного зонтичного рефлектора: № 1-№ 4 - сектора рефлектора; 1 - кольцевые шнуры ФОС; 2 - радиальная лента ФОС;

3 - система координат теоретического параболоида

■ Соединительные шды -----Шнуры и ленты ФОС

Рис. 3. Схема классического способа раскроя отражающей поверхности

Рис. 4. Схема предложенного способа раскроя отражающей поверхности

Таблица 1

Сравнение вариантов раскроя

Вариант раскроя + -

Классический Высокий коэффициент использования материала Почти все соединительные швы не подкреплены шнурами ФОС

Растяжение ячеек сетеполотна происходит неравномерно

Большое количество швов

Разработанный Все соединительные швы подкреплены шнурами ФОС Коэффициент использования материала меньше

Растяжение ячеек сетеполотна происходит равномерно

Наименьшее количество швов

поэтому в системе автоматизированного проектирования (САПР) CATIA была разработана параметрическая SD-модель отражающей поверхности, учитывающая возможность перемещения кольцевых шнуров вдоль радиальных лент.

С помощью построенной модели было выполнено разделение отражающей поверхности рассматриваемого рефлектора на выкройки, схема расположения которых представлена на рис. 5.

Поскольку раскрой проводится для поверхности второго порядка, то у всех выкроек, получаемых при таком способе разделения, наблюдается в развернутом состоянии бочкообразность. Это явление представляет собой непрямолинейность образующих, расстояние между которыми увеличивается от краев к середине выкройки. На рис. 6 представлен эскиз типовой выкройки с бочкообразностью в развернутом состоянии.

Рис. 5. Схема расположения выкроек: 1—1_10—1 - крепление кольцевого шнура на радиальной ленте

большей длины; 1—2_10—2 - крепление кольцевого шнура на радиальной ленте

меньшей длины, № 1-№ 11 — выкройки

205

Рис. 6. Эскиз типовой выкройки в развернутом состоянии: a, b — значения бочкообразности;

A, B, C, D — вершины выкройки; А, Е, F,

D — вершины заготовки; В1, В2 — расстояния между точками крепления кольцевых шнуров на соответствующих радиальных лентах; Н1, Н2 — размеры, определяющие ширину заготовки с каждой стороны; L1, L2 — размеры, определяющие длину каждой из образующих

Значение бочкообразности напрямую зависит от кривизны поверхности, наибольшая величина которой наблюдается у вершины эллиптического параболоида. Отсюда следует, что максимальные значения бочкообразности будут у выкроек сектора № 1, расположенного ближе остальных к вершине параболоида. Результаты раскроя сектора № 1 представлены в табл. 2.

Полученные результаты подтверждают высокую точность раскроя отражающей поверхности с последующим развертыванием выкроек на плоскость в САПР CATIA:

— максимальное расхождение между всеми размерами В1 не превышает 0,1 мм;

— максимальное расхождение между всеми размерами В2 не превышает 0,2 мм;

— максимальная разница между размерами L2 и размерами L1 смежных выкроек составила 0,8 мм (сегменты № 10—11).

4. Определение возможности изготовления выкроек без учета бочкообразности

При изготовлении выкроек из крупноячеистого сетеполотна важно сохранять в целостности структуру плетения вдоль кольцевых шнуров, возле которых в сетеполотне возникают наибольшие усилия [13—14]. Для этого все разрезы необходимо выполнять вдоль одного петельного ряда. Наличие бочкообразности делает невозможным

Том 7

Таблица 2

Геометрические размеры выкроек в развернутом состоянии для сектора № 1

Выкройка, № Н1, мм Н2, мм В1, мм В2, мм а, мм b, мм L1, мм L2, мм

1 1591,4 1591,4 1661,8 1806,9 0,1 - 1334,2 1334,2

2 1591,2 1592,0 1661,8 1807,0 0,2 0,1 2668,4 1334,3

3 1591,3 1592,7 1661,8 1807,0 0,5 0,4 4001,0 2668,5

4 1591,6 1593,9 1661,9 1807,0 0,9 1,0 5330,5 4001,1

5 1592,2 1595,6 1661,9 1807,0 1,6 2,1 6654,8 5330,5

6 1593,1 1598,0 1661,9 1807,0 2,5 3,5 7972,0 6654,9

7 1594,2 1600,9 1661,9 1807,1 3,8 5,2 9279,6 7972,0

8 1595,8 1604,5 1661,9 1807,1 5,3 7,5 10575,0 9279,6

9 1597,7 1609,0 1661,9 1807,1 7,2 10,1 11855,3 10575,2

10 1600,1 1614,1 1661,9 1807,1 9,8 12,8 13117,9 11855,8

11 1601,5 1617,6 1661,8 1807,0 - 6,0 14365,9 13117,1

выполнение этого требования. Однако существует возможность изготовления выкроек без бочкообразности в виде четырехугольников ABCD (рис. 6) при условии обеспечения необходимого натяжения.

В конструкции рефлектора невозможно обеспечить одинаковое усилие натяжения по всей отражающей поверхности, поэтому требование по усилию рабочего натяжения предъявляется в виде диапазона а = (2...3) г/см. Чтобы гарантировать минимальное усилие натяжения, необходимое для расправления сетеполотна, выкройки изготавливают под натяжением а=2 г/см. Исключение из выкройки участков, определяющих бочкообразность, приведет в составе рефлектора к возрастанию натяжения внутри выкройки.

Определим величину натяжения, возникающую в выкройке с максимальным значением бочкообразности, в случае изготовления этой выкройки без бочкообразности. Для этого на образцах сетеполотна (рис. 1) были проведены испытания по определению зависимости относительного удлинения сетеполотна от усилия натяжения

в соответствии с методикой, описанной в работах Е. С. Бабковой [8, 15]. Результаты испытаний представлены в табл. 3 и на рис. 7.

Максимальные значения бочкообразности можно наблюдать в выкройке № 10 сектора № 1 (табл. 2): a = 9,8 мм, b = 12,8 мм. Ширина заготовки при изготовлении этой выкройки без бочкообразности под нагрузкой 2 г/см составляет (табл. 2): 1заг2 = 1614,1 мм.

Шир ина загоб04ки су четом бочкообразности будет равняться:

^заг.сум ^заг.2 в Т в b 1636,7 мм.

Согласно 614л. Сотносительное удлинение сетеполотна по ширине под нагрузкой 2 г/см составляет: £2=33,3 %. ТОГД1 1Шфзнс зсготовки без бочкообразносои аз без нагрузки составит:

I

зао.0 _

----зго0---100% н 1210,9 мм.

(100% + £а ) ,

Отсюда определоем относительное удлинзни2 по ширине для заготовки, изготовлаиной без бочкообразности и растянутой до ширины с учетом бочкообразности /3^.^:

Таблица 3

Относительное удлинение сетеполотна при изменениинагрузки

Нагрузка, г/см Линейный размер, мм Относительное удлинение, %

Длина Ширина Длина Ширина

0 300 300 0 0

0,5 349 360 16,33 20

1 362 380 20,67 26,67

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1,5 365 393 21,67 31,0

2 367 400 22,33 33,33

3 369 407 23,0 35,67

4 371 410 23,67 36,67

5 377 415 25,67 38,33

ление вызвано разной кривизной отражающей поверхности в радиальном направлении, что при разворачивании выкройки на плоскость приводит к неравенству углов EAB и CDF.

Из результатов, представленных в табл. 2, видно, что выкройки № 9-№ 10 имеют разницу между размерами Н1 и Н2, превышающую размеры ячеек сетеполотна, находящегося под действием рабочей нагрузки (рис. 1). Данный факт однозначно гарантирует нарушение целостности структуры плетения сетеполотна вдоль кольцевых шнуров при изготовлении этих выкроек.

С целью устранения в заготовках разницы по ширине в параметрической модели отражающей поверхности была проведена оптимизация раскроя по следующему алгоритму:

1) в секторах № 2 и № 3 перемещали после-

довательно от центра наружу точки закрепления кольцевых шнуров 2— 1_10—1 по радиальной лен-

те до достижения равенства размеров Н1 и Н2 во всех заготовках этих секторов;

2) после выполнения пункта 1 данного алгоритма в секторах № 1 и № 4 перемещали последовательно от центра наружу точки закрепления

кольцевых шнуров 2— 1___10—1 по радиальной

ленте до достижения равенства размеров Н1 и Н2 во всех заготовках секторов № 1 и № 4.

Геометрические размеры выкроек в развернутом состоянии для сектора № 1 после оптимизации представлены в табл. 4

Из результатов, представленных в табл. 4, видно, что проведенная оптимизация позволила достичь равенства размеров Н1 и Н2 во всех выкройках, кроме выкройки № 11, расположенной на периферии (данная выкройка опирается только на один кольцевой шнур, поэтому нет необходимости достигать в ней одинаковой ширины), и тем

Таблица 4

Геометрические размеры выкроек в развернутом состоянии для сектора № 1 после оптимизации

Выкройка, № Н1, мм Н2, мм В1, мм В2, мм L1, мм L2, мм Д*, мм

1 1591,4 1591,4 1661,8 1806,9 1334,2 1334,2 -

2 1589,8 1589,8 1660,3 1804,6 2666,8 1334,3 2,45 (2-1)

3 1587,9 1587,8 1658,3 1801,3 3995,7 2666,9 8,2 (3-1)

4 1585,7 1585,7 1655,9 1797,2 5318,8 3995,8 18,05 (4-1)

5 1583,4 1583,4 1653,2 1792,2 6633,8 5318,9 32,85 (5-1)

6 1580,9 1580,9 1650,0 1786,4 7938,1 6633,9 53,45 (6-1)

7 1578,4 1578,3 1646,5 1779,8 9229,0 7938,1 80,72 (7-1)

8 1575,9 1575,9 1642,6 1772,5 10503,8 9229,2 115,33 (8-1)

9 1573,6 1573,5 1638,6 1764,4 11759,4 10504,0 157,95 (9-1)

10 1571,4 1571,4 1634,5 1756,0 12993,3 11759,8 209,0 (10-1)

11 1711,5 1809,3 1778,8 2015,9 14367,2 12993,0 -

*- перемещение точки (указанной в скобках) по радиальной ленте. Положительное значение Д говорит о перемещении точки к центру рефлектора.

(I:

заг.сум

^заг.о)

100% = 35,2%

заг.0

удлинения сетеполотна от нагрузки

Согласно рис. 7, при таком относительном удлинении максимальное усилие натяжения в выкройке, изготовленной без бочкообразности, составит ~ 2,9 г/см, что удовлетворяет требованию по усилию рабочего натяжения. Следовательно, выкройки для разработанного варианта раскроя можно изготавливать без учета бочкообразности.

5. Оптимизация раскроя

Несмотря на равномерное распределение точек закрепления кольцевых шнуров по радиальной ленте, заготовки для изготовления выкроек без бочкообразности имеют непараллельные образующие AD и EF, что выражается в различии между размерами Н1 и Н2 (табл. 2). Данное яв-

207

Том 7

самым обеспечила целостность структуры плетения сетеполотна вдоль кольцевых шнуров.

Заключение

В работе приведены результаты разработки способа раскроя отражающей поверхности, учитывающего структурные особенности сетеполотна с крупной ячейкой.

С целью улучшения радиотехнических характеристик антенны были сформулированы критерии для разработки, позволяющие исключить 208 при раскрое существенные искажения отражающей поверхности вдоль соединительных швов. Раскрой был реализован для офсетного крупногабаритного рефлектора путем создания параметрической ЭБ-модели отражающей поверхности. Результаты раскроя подтверждают высокую точ-

ность получения выкроек отражающей поверхности с последующим их развертыванием на плоскость в САПР CATIA.

На основе результатов испытаний образцов сетеполотна и анализа геометрии полученных выкроек была определена возможность изготовления выкроек без учета бочкообразности. Разработан алгоритм оптимизации раскроя, который позволил повысить технологичность изготовления выкроек за счет сохранения целостности ячеистой структуры сетеполотна вдоль кольцевых шнуров.

Полученные результаты показывают, что разработанный вариант раскроя полностью соответствует поставленным требованиям и может использоваться для формирования отражающей поверхности из сетеполотна с крупноячеистой структурой.

Список литературы

[1] Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 1) // Вестник СибГАУ. 2007. № 2. С. 51-57.

[2] Im E. Prospects of Large Deployable Reflector Antennas for a New Generation of Geostationary Doppler Weather Radar Satellites / Eastwood Im, Mark Thomson, Houfei Fangand other. American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA 2007-9917. 2007.

[3] Пономарев С. В. Трансформируемые рефлекторы антенн космических аппаратов // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4(16). С. 110-119.

[4] Imbriale W. A., Gao S., Boccia L. Space Antenna Handbook. John Wiley & Sons Ltd., 2012. 744 p.

[5] Бабкова Е. С. Проектирование трикотажных сетчатых материалов технического назначения // Сборник XXVI Международной научно-практической конференции «Вопросы современных научных исследований», 2018. № 6-3(21). С. 4Э2-4ЭЭ.

[6] Рытикова И. В. Разработка технологии формирования сложноконструктивных изделий из металлических трикотажных полотен технического назначения: дисс. ... канд. тех. наук: 05.19.02. М., 2005. 253 с.

[7] Юртаев Е. В., Рудько А. А., Танасиенко Ф. В. Математическая модель расчета потока солнечного излучения, пропускаемого сетчатым антенным рефлектором при движении по орбите // Решетневские чтения: материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. 2015. Ч. 1. С. 216-217.

[8] Бабкова Е. С. Разработка технологии изготовления отражающих поверхностей трансформируемых антенн из металлотрикотажных сетеполотен с увеличенным размером ячеек: дисс. ... канд. тех. наук: 05.19.02. М., 2020. 160 с.

[9] Заваруев В. А. Разработка технологии производства металлотрикотажных сетеполотен для изделий космической и наземной систем связи: дисс. ... д-ра тех. наук: 05.19.02. М., 2006. 466 с.

[10] Заваруев В. А., Котович О. С. Исследование влияния типов петель основовязаного трикотажа из металлических нитей на его физико-механические и электрофизические свойства // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. № 3. С. 91-93.

[11] Саяпин С. Н. Анализ современного состояния и перспективы развития методов контроля натяжения радиоотражающего сетеполотна на развертываемый каркас крупногабаритной зеркальной антенны // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2021, № 2. C. 41-55.

[12] Сухарев Е. Н., Коловский Ю. В. Метод определения натяжения сетеполотна антенн на основе распознавания образов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева, 2006, № 1. C. 96-100.

[13] Евдокимов А. С., Пономарев С. В., Буянов Ю. И. Совместный расчет напряженно-деформируемого состояния и диаграммы направленности космических рефлекторов // Вестник Томского государственного университета, 2011, № 1(13). C. 74-82.

[14] Пономарев В. С. Напряженно-деформированное состояние антенных рефлекторов космических аппаратов при нестационарных тепловых воздействиях: дисс. ... канд. физ.-мат. наук: 01.02.04. Т., 2015. 139 с.

[15] Бабкова Е. С., Колесникова Е. Н. Исследование и оценка свойств металлического трикотажного сетеполотна // Сборник материалов XXII Международного научно-практического форума SMARTEX-2019 «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы Ч.-2». 2019. С. 105-109.

DEVELOPMENT METHOD OF SPLITTING THE RADIO-REFLECTIVE LARGE-SIZED REFLECTOR SURFACE INTO CUTTING PATTERNS MADE OF MESH WITH COARSE CELLS

A. V. Ivanov, K.A. Kushnir, M. S. Simonova

JSC «Academician M.F. Reshetnev» Information Satellite Systems», Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, Russian Federation

An important design component of space antenna reflectors is a reflecting surface. At present, metallic knitted mesh fabric is most often used as a reflective surface; it fully meets the requirements for such surfaces in terms of physical and mechanical properties. Particularly important characteristics for large-sized reflectors are low specific gravity and high light transmission coefficient, which a mesh with coarse cells provides. However, the structural features of this mesh fabric impose additional requirements on its use as a reflective surface for large-sized transformable reflectors. The article deals with a special approach to designing patterns for a reflective surface made of mesh with coarse cells. The developed pattern cutting option allows to obtain a reflective surface with the least distortion (error), in accordance formulated criteria. The authors have suggested the option of obtaining cutting patterns of metallic mesh fabric, described the advantages of the proposed option over the classical one. The cutting pattern of the parabolic surface for the offset reflector was obtained. The proposed cutting pattern option was analyzed. Furthermore, optimization was carried out, which made it possible to maintain the integrity of the cellular structure of patterns along one loop row. The compared results show that the developed cutting pattern option completely complies with the requirements and it can be used to form a reflective surface from the metallic knitted mesh with

coarse cells.

Keywords: large-sized reflector, metallic knitting mesh fabric, radio-reflecting surface, cutting

pattern, coarse-mesh structure, barrel shape.

References

[1] Lopatin A. V., Rutkovskaya M. A. Obzor konstruktsiy sovremennykh transformiruemykh kosmicheskikh antenn (chast' 1) [The review of designs of modern transformed space antennas (part 1)] // Siberian Aerospace Journal, 2007, № 2, pp. 51-57. (In Russian)

[2] Im E. Prospects of Large Deployable Reflector Antennas for a New Generation of Geostationary Doppler Weather Radar Satellites / Eastwood Im, Mark Thomson, Houfei Fangand other. - American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA 2007-9917. 2007.

[3] Ponomarev S. V. Transformiruemye reflektory antenn kosmicheskikh apparatov [Transformable reflectors of spacecraft antennas] // Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics, 2011, № 4(16), pp. 110-119. (In Russian)

[4] Imbriale W. A., Gao S., Boccia L. Space Antenna Handbook. John Wiley & Sons Ltd., 2012. 744 p.

[5] Babkova E. S. Proektirovanie trikotazhnyh setchatyh materialov tekhnicheskogo naznacheniya [Design of knitted mesh materials for technical purposes]. Sbornik XXVI Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Voprosy sovremennyh nauchnyh issledovanij», 2018, vol. 6-3(21), pp. 432-433. (In Russian)

[6] Rytikova I. V. Razrabotka tekhnologii formirovaniya slozhnokonstruktivnyh izdelij iz metallicheskih trikotazhnyh poloten tekhnicheskogo naznacheniya [Development of technology for the formation of complex structural products from metal knitted fabrics for technical purposes]. Ph.D. thesis. Moscow, 2005, 253 p. (In Russian)

[7] Yurtaev E. V, Rudko A. A., Tanasienko F. V. Matematicheskaya model’ rascheta potoka solnechnogo izlucheniya, propuskaemogo setchatym antennym reflektorom pri dvizhenii po orbite [The mathematical model to calculate solar flux transmitted via mesh antenna reflector during orbital motion]. Materialy XV Mezhdunar. nauch. konf. “Reshetnevskie chteniya” [Materials XV Intern. Scientific. Conf “Reshetnev reading”]. Krasnoyarsk, 2015, pp. 216-217. (In Russian)

[8] Babkova E. S. Razrabotka tekhnologii izgotovleniya otrazhayushchih poverhnostej transformiruemyh antenn iz metallotrikotazhnyh setepoloten s uvelichennym razmerom yacheek [Development of technology for the manufacture

209

Том 7

of reflective surfaces of transformable antennas from metal-knitted mesh fabrics with an increased cell size]. Ph.D. thesis. Moscow, 2020, 160 p. (In Russian)

[9] Zavaruev V. A. Razrabotka tekhnologii proizvodstva metallotrikotazhnyh setepoloten dlya izdelij kosmicheskoj i nazemnoj sistem svyazi [Development of technology for the production of knitted mesh fabrics for products of space and terrestrial communication systems]. Doctor’s degree dissertation. Moscow, 2006, 466 p. (In Russian)

[10] Zavaruev V. A., Kotovich O. S. Issledovanie vliyaniya tipov petel' osnovovyazanogo trikotazha iz metallicheskih nitej na ego fiziko-mekhanicheskie i elektrofizicheskie svojstva [Investigation of the influence of the types of loops of warp-knitted knitwear made of metal threads on its physical, mechanical and electrophysical properties]. Izvestiya vuzov. Tekhnologiya tekstil'noj promyshlennosti, 2007, № 3, pp. 91-93. (In Russian)

[11] Sayapin S. N. Analiz sovremennogo sostoyaniya i perspektivy razvitiya metodov kontrolya natyazheniya radio-otrazhayushchego setepolotna na razvertyvaemyj karkas krupnogabaritnoj zerkal'noj antenny [Analysis of Current State and Prospects for Development of Methods for Monitoring Tension of Radio-Reflecting Mesh on Deployable

210 Frame of Large Mirror Antenna]. BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2021, № 2, pp. 41-55. (In Russian)

[12] Sukharev E. N., Kolovskiy Yu. V. Metod opredeleniya natyazheniya setepolotna antenn na osnove raspoznavaniya obrazov [The mesh tension control technique. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M. F. Reshetneva, 2006, № 1, pp. 96-100 (In Russian).

[13] Evdokimov A. S., Ponomarev S. V., Buyanov Yu.I. Sovmestnyj raschet napryazhenno-deformiruemogo sostoyaniya i diagrammy napravlennosti kosmicheskih reflektorov [Joint calculation of the stressstrain state and antenna patterns of spacecraft reflectors]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 2011, № 1(13), pp. 74-82. (in Russian)

[14] Ponomarev V. S. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie antennyh reflektorov kosmicheskih apparatov pri nestacionarnyh teplovyh vozdejstviyah [Stress-strain state of antenna reflectors of space vehicles under non-stationary thermal effects]. Doctor’s degree dissertation. Tomsk, 2015, 139 p. (In Russian)

[15] Babkova E. S., Kolesnikova E. N. Issledovanie i ocenka svojstv metallicheskogo trikotazhnogo setepolotna [Research and evaluation of the properties of a metal knitted mesh fabric] Materials of the XXII International scientific-practical conference SMARTEX-2019, Ivanovo, 2019, Part 2, pp. 105-109. (In Russian)

Сведения об авторах

Иванов Артём Васильевич - ведущий инженер конструктор АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». Окончил Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва в 2019 году. Область научных интересов: механические устройства трансформируемых конструкций космических аппаратов.

ORCID: 0000-0002-3252-3987

Кушнир Ксения Андреевна - инженер-конструктор 2 категории АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». Окончила Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва в 2021 году. Область научных интересов: механические устройства трансформируемых конструкций космических аппаратов.

Симонова Мария Сергеевна - инженер по наладке и испытаниям 2 категории АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». Окончила институт цветных металлов и материаловедения в 2017 году. Область научных интересов: проектирование трикотажных материалов технического назначения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.