ИСКАЖЕНИЕ ФОРМЫ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕМЕНТА ЗЕРКАЛА РАДИОАНТЕННЫ

February 4, 2013 by admin Комментировать »

Мачуев Ю. И., Гиммельман В. Г. Конструкторское бюро специального машиностроения (ОАО «КБСМ») Лесной пр., 64, г. Санкт-Петербург, 194100, Россия Тел.: +7 (812) 292-92-69, +7(812) 295-36-19, e-mail: byro@mail.wplus.net

Аннотация – Проведены измерения температурных полей и термодеформаций элемента зеркала – фасеты, закрепленной на стенде (как и на антенне) в 4"" углах.

I.                                       Введение

Анализ некомпенсируемых температурных деформаций антенн и их влияние на функциональные характеристики радиокомплекса в процессе эксплуатации позволили выявить ряд элементов в зеркальных системах с отражающими поверхностями нерегулируемого профиля. К таким элементам следует отнести щиты (фасеты) отражающей поверхности зеркал, от точности изготовления, монтажа и юстировки которых во многом зависят эксплуатационные свойства зеркальных антенн. Сохранение их формы при эксплуатации – одно из условий обеспечения проектных характеристик прецизионного инструмента. Разрабатываемые методики расчета [1.2] должны быть подтверждены экспериментом.

II.                               Основная часть

Эксплуатация находящихся на открытом воздухе и подверженных воздействию солнечных лучей антенн приводит к неравномерному нагреву щитов, их термодеформации, отклонению отражающей поверхности от исходного состояния. Расположенные в 4^ углах установочные шпильки препятствуют свободному температурному расширению щита, вызывая его «вспучивание», несмотря на наличие ребер жесткости.

Такие экспериментальные исследования проведены на щите размером ~ 1,0×1,2 метра – элементе основного зеркала диаметром 25 м антенны СМ-108. Щит изготовлен из листового алюминиевого сплава толщиной 2 мм. С тыльной стороны с помощью заклепок он ужесточен силовым набором в виде швеллеров и уголков из того же материала. Щит закреплен на горизонтальном столе с помощью стальных шпилек. Антенны, радиокомплексов, работающих в диапазоне длинных волн обычно имели защитную, шаровую окраску. Для снижения уровня нагрева и термодеформаций от солнечного излучения щит, как и антенны коротковолновых диапазонов последующих разработок, имеют белые покрытия с меньшей поглощательной способностью к лучам солнечного спектра А. Так, у белой эмали АК-512 А=0,27. В исследовательских целях для получения максимальных температурных искажений был предусмотрен вариант измерений щита, окрашенного черным лаком БТ-577 сА=0,88.

Регистрация температур произведена хромель – Копелевыми термопарами, зачеканенными на тыльной, необлучаемой солнцем поверхности в равноудаленной от ребер жесткости точке, а также на середине и конце ребра. Одновременно измерялись метеопараметры: температура атмосферного воздуха te, скорость и направление ветра, солнечная радиация Е. Источником тепловых искажений является солнце. При его отсутствии температура тонкостенной высокотеплопроводной конструкции принимает

температуру окружающего воздуха, от которой и предлагается производить отсчет температур.

Рис. 1. Щит и датчики перемещений: 1 – щит,

2 – стеклянные трубки, 3 – датчики перемещений, 4 – силовой набор.

Fig. 1. Facet and the movements indicators: 1 – facet,

2 – glass tubes, 3 – indicator of the watch type,

4 – stiffener

Puc. 2. Изменение во времени τ интенсивности солнечной радиации Е, превышение температуры щита относительно температуры воздуха At и перемещения центра щита по нормали к поверхности Ах. а. Белая эмаль, б. Черный лак.

Fig. 2. Fluctuating of Solar radiation intensity Е, facet temperature At and movement of point along the normal to the Surface Ax; τ – time. Coverege: a – white, b – black

Перемещения точек отражающей поверхности щита по нормали к поверхности измерялись индикаторами часового типа ИЧ-10 с ценой деления

0,       01 мм. Индикаторы жестко закреплялись над контролируемыми точками на стеклянных трубках. Измерялись перемещения центральных, средних и боковых точек щита относительно его углов. Схема измерений приведена на рис.1. Стабильность положений контролировалась по сходимости показаний индикаторов при одинаковых температурных условиях, для чего цикл измерений начинался и заканчивался в часы, когда солнечная радиация отсутствовала и конструкция находилась при температуре атмосферного воздуха. Перемещение точек определялось по разности показаний индикаторов в текущий и начальный моменты времени.

Измерения температур и перемещений производилось одновременно сначала при окраске щита белой, а затем – черной эмалью, в зимнее и летнее время. Результаты июльских измерений по интенсивности солнечной радиации Е, перепаду температур между максимальным её значением на щите и атмосферным воздухом At и по перемещению центральной точки щита по нормали к поверхности Δχ приведены на графиках рис.2.

III.                                   Заключение

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что даже в случае идеального совпадения формы отражающей поверхности щита при изготовлении, монтаже, юстировке с расчетной (теоретической) в процессе эксплуатации наблюдается ее искажение, «волнистость». Величина отклонения зависит от особенностей конструкции, оптических характеристик лакокрасочных покрытий, интенсивности солнечного излучения, способа закрепления щита. Перемещение центра щита по нормали к поверхности составляет 0,5-0,8 мм.

IV.                            Список литературы

[1]  Воробьев А. М., Гиммельман В. Г., Мачуев Ю. И. Теплообмен и температурный режим прецизионных антенн при эксплуатации. Тр. РНКТ-2. Т.1. М. Изд. МЭИ.1998.

С.125-128.

[2]  Андреев П. П., Бондарев А. В., Гиммельман В. Г., Мачуев Ю. И. Температурные деформации элементов антенны при воздействии солнечного излучения. Тр. РНКТ-3. T.6. М. Изд. МЭИ. 2002. С.227-229.

REFLECTING SURFACE FORM DISTORTION OF THE MIRROR ELEMENT OF RADIO ANTENNA

Machujev Yu. I., Gimmelman V. G.

Special Mechanical Engineering Design Office

(ОАО «KBSM»)

Lesnoyav., 64, St.-Petersburg, 194100, Russia Ph.: +7 (812) 292-92-69, +7 (812) 295-36-19 e-mail: byro@mail.wplus.net

Abstract – Measurements of temperature and movements of the facet center, the mirror antenna element excited by the sun, have been carried out.

I.                                         Introduction

Metal structure of mirror radio antennas becomes deformed under the influence of solar radiation. The sun is a source of thermal distortions. Deviation of the surface form from the designed one is undesirable, especially for short wave equipment. The developed calculation methods (1, 2) shall be proved by an experiment.

II.                                        Main Part

Such experimental studies had been prepared and conducted at a specific element of the reflecting surface (facet) of the main mirror of a 25-meter antenna being analogous to the facet of the 70-meter mirror. The facet has stiffening ribs, the structure made of aluminum alloy is fixed by steel pins at the angles and exposed to solar radiation. Temperature was measured using thermal couples, intensity of solar radiation was measured using actinometer. Points motion perpendicular to the surface was measured using watch type indicator. The facet had white or black varnish and paint coat. The results of summer measurements are presented in Figure 2.

III.                                       Conclusion

The analysis has demonstrated that even under ideal congruence of the reflecting surface form with the designed one, its distortion is observed in the process of operation under solar radiation.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г.   

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты