Анализ современного состояния и перспективы развития методов контроля натяжения радиоотражающего сетеполотна на развертываемый каркас крупногабаритной зеркальной антенны

Рассмотрены проблемы разработки оперативного автоматизированного метода контроля усилия и равномерности натяжения радиоотражающего сетеполотна на развертываемый каркас крупногабаритной зеркальной антенны. Проведен анализ известных методов контроля, на основе которого они подразделены на контактные механические и бесконтактные оптические. Показано, что лишь оптические методы обеспечивают автоматизированный контроль усилия натяжения радиоотражающего сетеполотна на каркас. Среди известных оптических только метод муаровых полос позволяет создавать непосредственную картину равномерности натяжения радиоотражающего сетеполотна на всей поверхности. Метод основан на выявленной связи муаровых картин с равномерностью и усилием натяжения радиоотражающего сетеполотна. Показаны достоинства этого метода, основным из которых является возможность установки радиоотражающего сетеполотна на каркас зеркала антенны в режиме реального времени. Благодаря универсальности предложенный метод может быть использован в любых других конструкциях, где проверяемый элемент является сеткой, независимо от материала, из которого он изготовлен.

Литература

[1] Freeland R.E. Survey of deployable antenna concept. Large Space Antenna Systems Technology 1982. Proceedings of a conference held in Hampton, Virginia, 30 November–3 December 1982, NASA Conference Publication 2269, Hampton, 1983, pp. 381–422.

[2] Семенов Ю.П., ред. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева (1946–1996). Москва, РКК «Энергия», 1996. 672 с.

[3] Саяпин С.Н. Анализ и синтез раскрываемых на орбите прецизионных крупногабаритных механизмов и конструкций космических радиотелескопов лепесткового типа. Дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2003. 446 с.

[4] Love A.W. Some highlights in reflector antenna development. Radio Science, 1976, vol. 11, no. 8–9, pp. 671–684.

[5] Гряник М.В., Ломан В.И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. Москва, Радио и связь, 1987. 72 с.

[6] Спутник-ретранслятор «Луч-15». URL: https://rustelecom-museum.ru/visit/plan/atrium-1 (дата обращения 17 августа 2020).

[7] Котович О.С. Проектирование структур, свойств и технологии металлических основовязаных сетеполотен для гибких отражательных поверхностей антенн. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2008. 166 с.

[8] Заваруев В.А., Беляев О.Ф., Халиманович В.И. Использование текстильных технологий для создания отражающей поверхности трансформируемых космических антенн. Первые международные Косыгинские чтения. Сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. форума, 11–12 октября 2017, Москва, Изд-во РГУ им. А.Н. Косыгина, 2017, т. 1, с. 201–205.

[9] Zhang Y., Zhang H., Yang D. Form-Finding Design of Cable–Mesh Deployable Reflector Antennas Considering Wire Mesh Properties. AIAA Journal, 2019, vol. 57, no. 11, pp. 5027–5041, doi: 10.2514/1.J058213

[10] Terekhov V.Y., Zolotarenko I.D., Teminovskiy I.V. Development of Experimental Prototypes of Large Deployable Spacecraft Reflector Antenna Structures Applying New Radio-Technical Metal Mesh Materials. International Journal of Applied Engineering Research, 2017, vol. 12, no. 10, pp. 2422–2429.

[11] Беляев О.Ф., Заваруев В.А., Кудрявин Л.А., Подшивалов С.Ф., Халиманович В.И. Трикотажные металлические сетеполотна для отражающей поверхности трансформируемых наземных и космических антенн. Технический текстиль, 2007, № 16, с. 59?64.

[12] Rao S., Shafai L., Sharma S. Handbook of Reflector Antennas and Feed Systems. Vol. III. Applications of Reflectors. Boston/London, Artech Hous, 2013. 462 p.

[13] Scialino G.L., Salvini P., Migliorelli M., Pennestri E., Valentini P.P., Klooster K., Prowald J.S., Rodrigues G., Gloy Y. Structural characterization and modeling of metallic mesh material for large deployable reflectors. Proceedings of the 2nd International Conference on Advanced Lightweight Structures and Reflector Antennas, Tbilisi, Georgia, 2014, pp. 182–192.

[14] Беляев О.Ф., Заваруев В.А. Выбор материала микропроволоки для вязания отражающей поверхности крупногабаритных трансформируемых антенн. Дизайн, технологии и инновации в текстильной промышленности Сб. матер. междунар. науч.-техн. конф., Москва, 18–19 ноября 2014, Москва, Изд-во МГУДТ, 2014, ч. 1, с. 56–58.

[15] Ploeckl M., Lori M., Endler S., Pfeiffer E.K., Sinn T., Fluss T., Becker M., Ihle A. Reflective metallic mesh for large deployable reflector. Proceedings of the 3rd International Conference Advanced Lightweight Structures and Reflector Antennas, Tbilisi, Georgia, 2018, pp. 285–295.

[16] Kamegai K., Tsuboi M. Measurements of an Antenna Surface for a Millimeter-Wave Space Radio Telescope. II. Metal Mesh Surface for Large Deployable Reflector. Publications–Astronomical Society of Japan, 2013, vol. 65, no. 1, pp. 21.1–21.7, doi: 10.1093/pasj/65.1.21

[17] Pfeiffer E.K. Metal mesh on large reflector. URL: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2016/11/Metal_mesh_on_large_reflector (дата обращения 17 августа 2020).

[18] Schlomski I. Textile in space. URL: https://textile-network.com/en/Technical-Textiles/Textile-Flaechen/Textile-in-space (дата обращения 17 августа 2020).

[19] MESH Made in Germany: Technical Textiles from Bavaria for the Worldmarket Space. URL: http://www.hps-gmbh.com/en/news/hps-space-news (дата обращения 14 ноября 2020).

[20] Подшивалов С.Ф. «Текстиль» на службе космосу. Информационные спутниковые системы, 2012, № 13, с. 18–19. URL: https://www.iss-reshetnev.ru/media/journal/journal-13-2012.pdf (дата обращения 17 августа 2020).

[21] Бабкова Е.С. Разработка технологии изготовления отражающих поверхностей трансформируемых антенн из металлотрикотажных сетеполотен с увеличенными размерами ячеек. Дис. … канд. техн. наук, Москва, 2020. 160 с.

[22] Саяпин С.Н. Бесконтактный on-line метод контроля натяжения сетеполотна радиоотражающей поверхности складной крупногабаритной зеркальной антенны. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2017, № 6, с. 1–9.

[23] Полухин Н.В., Бычков В.И., Шитиков А.А., Романенков В.А., Поликарпов Е.Ю., Ермаков Н.И. Способ изготовления крупногабаритных развертываемых рефлекторов и устройство для формирования криволинейной поверхности рефлектора. Патент РФ № 2276823, бюл. № 14, 2008.

[24] Полухин Н.В. Повышение производительности и точности деформационного регулирования геометрических параметров космических антенн. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Москва, 2008. 16 с.

[25] Жуков А.П., Павлов М.С., Подшивалов С.Ф., Пономарев С.В., Халиманович В.И. Вдавливание индентора в поверхность натянутого сетеполотна. Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, 2010, № 4(12), с. 96–101.

[26] Пономарев С.В., Павлов М.С., Подшивалов С.Ф., Жуков А.П., Халиманович В.И. Способ определения равномерного натяжения мембраны из изотропного материала. Патент РФ № 2497088 C2, бюл. № 21, 2013.

[27] 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, с. 96–100.

[28] Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. Москва, Наука, 1986. 512 с.

[29] Сухарев И.П., Ушаков Б.Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос. Москва, Машиностроение, 1969. 208 с.