Разработка структуры ткани из термостойких электропроводящих нитей для отражающей поверхности антенн Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Решетнеескцие чтения. 2015

4. Polkovnikov V.S. Montaj I ekspluataciya liftov izdanie 2-€ ispravlennoe I dopolnennoe. [Mounting and maintenance of lifts issuing 2 patched and added] Moskow. «Visshaya shkola», Publ., 1973, 328 p.

5. Polkovnikov V.S Montaj liftov izdanie 4. [Mounting of lifts issuing 4] Moskow. «Visshaya shkola», Publ., 1981, 280p.

© Краевский П. А., 2015

УДК 677.074.13

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ТКАНИ ИЗ ТЕРМОСТОЙКИХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ НИТЕЙ ДЛЯ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АНТЕНН

Н. М. Левакова, П. Е. Сафонов

ООО «ТЕКС-ЦЕНТР» Российская Федерация, 105005, г. Москва, ул. Малая Почтовая, 2/2 E-mail: [email protected]

Представлены результаты разработки экранирующей ткани, отличающейся от аналогов высокой термо-и радиационной стойкостью и низким весом. Ткань может быть использована в качестве радиоотражающе-го материала в конструкции антенн.

Ключевые слова: радиоотражающий материал, параарамидные нити, термостойкие электропроводящие нити, радиотехнические характеристики ткани.

DEVELOPMENT OF STRUCTURE FABRIC MADE FROM HEAT-RESISTANT CONDUCTIVE THREADS FOR THE REFLECTIVE SURFACE ANTENNAS

N. M. Levakova, P. E. Safonov

TEKS-CENTRE Ltd

2/2, Malaya Pochtovaya Str., Moscow, 105005, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The research illustrates the development results of shielding fabric that differs from the high thermal and radiation stability and has low weight. The fabric can be used as radiotracer material in antenna design.

Keywords: radiotray material, para-aramid yarn, heat-resistant conductive thread, electronic characteristics of the fabric.

Актуальность исследования обусловлена активным развитием современного оборудования с применением мощных источников электромагнитного излучения (ЭМИ), а также расширением сфер их применения.

Так, в новых разработках конструкций трансформируемых космических антенн для обеспечения жестких требований необходима радиоотражающая ткань, отличающаяся от имеющихся аналогов высокой термо- и радиационной стойкостью, минимальным весом и газовыделением при высоком значении коэффициента отражения электромагнитных волн.

В конструкциях трансформируемых антенн в качестве радиоотражающего материала долгое время использовалась металлизированная ткань арт. 56041 (ТУ17 РСФСР62-4504-77), которая изготавливается из мишурных нитей. Сердечник мишурной нити выполнен из полиамидной нити линейной плотности 15,6 текс, а оплетка - из плющеной посеребренной медной проволоки. Недостатком существующей ткани является низкая термо- и радиационная стойкость и высокий вес (180 г/м2).

Исходя из требований заказчика - АО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва», ООО «ТЕКС-ЦЕНТР» была разработана структура комбинированной электропроводящей термостойкой нити, в сердечнике которой может быть использована комплексная параарамидная нить «Армалон» на базе полипара-фенилентерефталамида (ПФТА), или нить «Руслан» на основе сополимеров полиамидобензимидазола (спПАБИ), или полиимидная нить «Аримид», а в оплетке - медная посеребренная или стальная микропроволока круглого сечения.

Выбор материала сердечника обусловлен тем, что параарамидные или полиимидные нити отличаются от полиамидных сверхвысокими значениями прочности и модуля упругости, высокими значениями термо- и радиационной стойкости [1; 2] и поэтому могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур [3]. Выбор типа микропроволоки для оплетки сердечника делается на основании имеющихся сведений о материалах, используемых для создания эффективной отражающей поверхности трансформируемых космических антенн [4; 5].

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

Таблица 1

Сравнительные свойства комбинированных электропроводящих нитей

Наименование показателя свойств Образцы нитей

Серийный Опытные

Материал нити сердечника Полиамид 15,6 текс Армалон 4,1 текс Армалон 6,7 текс Армалон 8,0 текс Руслан 6,3 текс

Модуль упругости сердечника, ГПа 4,5 72,4 70,4 59,6 126,9

Материал проволоки оплетки Медь плющеная Сталь круглая 35 мкм Медь круглая 50 мкм Медь круглая 50 мкм Медь круглая 50 мкм

Результирующая линейная плотность нити, текс 44,05 11,13 30,26 32,46 29,78

Диаметр нити, мм 0,177 0,116 0,155 0,172 0,158

Разрывная нагрузка, сН 527,05 877,36 1 285,08 1 474,28 1 739,94

Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 5,96 6,88 4,1 9,13 5,31

Удлинение при разрыве, % 23,24 5,21 11,75 6,47 6,3

Коэффициент вариации по удлинению, % 17,56 7,18 3,05 5,86 4,03

Таблица 2

Сравнительные свойства радиоотражающих тканей

Наименование показателя свойств Артикул ткани

56041 5477-15 5478-15

Материал нитей основы и утка Полиамид + медь Армалон + медь Армалон + сталь

Поверхностная плотность ткани, г/м2 180,3 128,6 52,8

Толщина ткани, мкм 320 234 130

Размер ячейки между электропроводящими нитями, мм 0,48x0,52 0,52x0,53 0,39x0,39

Разрывная нагрузка по основе, Н 480,7 724,9 -

Разрывная нагрузка по утку, Н 452,2 719,6 -

Удлинение по основе, % 30,4 7,7 -

Удлинение по утку, % 26,3 8,9 -

Коэффициент отражения ЭМИ в плоскости при частоте 15 ГГц, % Пл-ть Н 94,15 97,07 91,88

Пл-ть Е 94,92 98,26 88,6

В табл. 1 представлены значения основных физико-механических свойств разработанных электропроводящих нитей на базе термостойких полимерных нитей.

Из данных табл. 1 следует, что разработанные нити отличаются от серийной большими значениями разрывной нагрузки при меньшем удлинении и малым весом на единицу длины. Далее на базе разработанных нитей были изготовлены опытные образцы радиоотражающей ткани, произведено сравнение свойств опытных образцов с серийной тканью арт. 56041 (табл. 2).

Установлено, что разработанные на базе термостойкой нити «Армалон» образцы ткани отличаются от ткани арт. 56041 меньшим весом и толщиной, а также большей прочностью. Наиболее высокие значения коэффициента отражения ЭМИ с частотой 15 ГГц, превышающие значения серийной ткани, достигнуты для ткани арт. 5477-15, в структуре которой использована медная микропроволока.

Полученные результаты позволяют утверждать о целесообразности дальнейших исследований по замене существующей радиоотражающей ткани в кон-

струкции антенн на новую ткань, отличающуюся высокой термо- и радиационной стойкостью, минимальным весом и толщиной, большей прочностью и не уступающей серийной ткани по радиотехническим характеристикам.

Библиографические ссылки

1. Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. СПб. : Научные основы и технологии, 2009. 380 с.

2. Сазанов Ю. Н., Грибанов А. В. Карбонизация полимеров. СПб.: Научные основы и технологии, 2013. 296 с.

3. Справочник по композиционным материалам / под ред. Дж. Любина ; пер с англ. под ред. Б. Э. Геллера. М. : Машиностроение, 1988. Кн. 1. 448 с. Кн. 2. 584 с.

4. Беляев О. Ф., Заваруев В. А. Выбор материала микропроволоки для вязания отражающей поверхности крупногабаритных трансформируемых антенн // Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (ИНН0ВАЦИИ-2014) : сб. материалов Междунар. научно-технич. конф. Ч. 1. М. : МГУДТ, 2014. С. 56-58.

Решетнееские чтения. 2015

5. Кудрявин Л. А., Беляев О. Ф., Заваруев В. А. Преимущества использования микропроволоки в два сложения для вязания отражающей поверхности крупногабаритных трансформируемых космических антенн // Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (ИННОВАЦИИ-2014) : сб. материалов Междунар. научно-технич. конф. Ч. 1. М. : МГУДТ, 2014. С. 37-40.

References

1. Perepelkin K. E. Armirujushhie volokna i voloknistye polimernye kompozity [Reinforcing fibres and fibrous polymeric composites]. St. Petersburg, Nauchnye osnovy i tehnologii Publ, 2009, 380 p.

2. Sazanov Ju. N., Gribanov A. V. Karbonizacija polimerov [Carbonization of polymers]. St. Petersburg, Nauchnye osnovy i tehnologii Publ, 2013, 296 p.

3. Handbook of Composites. Ed. by George Lubin. New York: Van Nostrand Reinbold Company Inc. 1982. Part 1. 400 p. Part 2. 540 p.

4. Beljaev O. F., Zavaruev V. A. [The choice of material of the microwire for knitting reflecting surface large foldable antennas]. Dizajn, tehnologii i innovacii v tekstil'noj i legkoj promyshlennosti (INNOVACII-2014): sbornik materialov Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. Chast' 1 [Design, technology and innovation in the textile and light industry (INNOVATION 2014): proceedings of the International scientific-technical conference. Part 1]. Moscow, 2014, p. 56-58. (In Russ.)

5. Kudrjavin L. A., Beljaev O. F., Zavaruev V. A. [The benefits of using the microwire in two additions for knitting reflecting surface large transformable space antennas]. Dizajn, tehnologii i innovacii v tekstil'noj i legkoj promyshlennosti (INNOVACII-2014): sbornik materialov Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii. Chast' 1 [Design, technology and innovation in the textile and light industry (INNOVATION 2014): proceedings of the International scientific-technical conference. Part 1]. Moscow, 2014, p. 37-40. (In Russ.)

© Левакова Н. М., Сафонов П. Е., 2015

УДК 520.2.02

МОДЕЛИРОВАНИЕ УЧАСТКОВ ЗАТЕНЕНИЯ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО ЗЕРКАЛА КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА «МИЛЛИМЕТРОН»

А. Д. Леоненков, К. Н. Виноградов, Ю. А. Оберемок, В. И. Халиманович

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: [email protected]

Проводится моделирование участков затенения плоской и сферической волн для главного зеркала космического телескопа.

Ключевые слова: апертура, главное зеркало, космический телескоп, контррефлектор.

MODELING OF SHADING PARABOLIC MIRROR OF THE SPACE OBSERVATORY "MILLIMETRON"

A. D. Leonenkov1, K. N. Vinogradov \ Yu. A. Oberemok1, V. I. Khalimanovich1

JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]

The research demonstrates simulating plots shading planar and spherical waves for the primary mirror of a space telescope.

Keywords: aperture, the main mirror, space telescope, the reflector.

Решение научных задач, стоящих перед исследователями дальнего космоса, ограничивается конструктивными особенностями технических средств. В особенности это касается космических телескопов. Диаметр параболического зеркала создаваемой научной обсерватории «Миллиметрон» в рабочем состоянии - 10 м, а в сложенном - 3,2 м [1]. Вторичное зеркало (контррефлектор) имеет диаметр 542 мм.

Контррефлектор является также опорой для лепестков раскрываемого параболического зеркала в сложенном положении.

Тень, падающая от конструкции контррефлектора, оказывает существенное влияние на чувствительность главного зеркала телескопа.

Для выбора оптимальной конструкции контррефлектора было проведено моделирование участков геометрического затенения главного зеркала в прикладном пакете работы с поверхностями в системе Сайа V5 R19 (см. рисунок).

Построение моделей затенения для нескольких вариантов конструкции контррефлектора выполнялось в несколько этапов.