СПОСОБ ПРОТИВООБЛЕДЕНЕНИЯ НАЗЕМНОЙ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

СПОСОБ ПРОТИВООБЛЕДЕНЕНИЯ НАЗЕМНОЙ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ


RU (11) 2233018 (13) C1

(51) 7 H01Q1/42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2003125539/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.08.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.08.18 
(45) Опубликовано: 2004.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 4259671 A, 31.03.1981.
RU 2192074 C2, 27.10.2002.
RU 2207668 C2, 27.06.2003.
EP 0326744, 09.08.1989.
GB 1309489, 18.11.1986. 
(72) Автор(ы): Головенкин Е.Н. (RU); Халиманович В.И. (RU); Козлов А.Г. (RU); Кесельман Г.Д. (RU); Тестоедов Н.А. (RU); Овечкин Г.И. (RU); Мелкомуков А.А. (RU); Котов А.Н. (RU); Чернявский С.А. (RU); Антипьев А.И. (RU); Леканов А.В. (RU); Смирных В.Н. (RU); Антонов Н.М. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно- производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" (RU) 
Адрес для переписки: 662972, Красноярский край, ЗАТО Железногорск, г. Железногорск, ул. Ленина, 52, ФГУП НПО ПМ, Р.П. Туркеничу 

(54) СПОСОБ ПРОТИВООБЛЕДЕНЕНИЯ НАЗЕМНОЙ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 

Изобретение относится к системам противообледенения и термостабилизации наземных параболических антенн. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности антиобледенения. Сущность изобретения заключается в том, что обдув нагретым воздухом осуществляют в нижней части рефлектора в направлении, ортогональном к его тыльной поверхности. Тепловентилятор установлен в нижней части рефлектора с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора. В коммутаторный блок системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками. 2 н. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к системам противообледенения и термостабилизации наземных параболических антенн.

Известно “Противообледенительное устройство для радиолокационной системы” (Изобретения стран мир. Реферативный журнал. М., 1993, вып.106, №8. Волноводы, резонаторы, антенны. С. 10).

Устройство состоит из пучка проводов, расположенных на экране, помещенных перед раскрывом антенны и соединенных комбинированным последовательно-параллельным соединением с ответвительными зажимами источника питания таким образом, что через каждый из них проходит ток нагрева. Эта система обеспечивает двойной защитный эффект: от противовоздействия ЭДС индукции (например, ядерного электромагнитного импульса) и от обледенения антенны.

Недостаток данного аналога заключается в том, что электронагреватель не обеспечивает термостабилизирующего воздействия на конструкцию антены в целом, так как в нем отсутствуют соответствующие конвективные связи между отдельными элементами.

Известна также термостабилизирующая система параболической антенны японского телескопа (Поляк B.C. и др. Прецизионные конструкции зеркальных радиотелескопов. Рига. Знание. 1990. С. 135-137, рис. 4.49).

Аналог содержит рефлектор (отражательный щит зеркала), закрепленный на ферменном каркасе, теплоизолирующий кожух, образующий воздушную полость, в которой расположен каркас, вентилятор, температурные датчики. Устройство предназначено для термостабилизации рефлектора и каркаса в переменных климатических условиях.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на антенну различных климатических факторов, когда увеличивается градиент температуры по каркасу в радиальном направлении, например приближается к крайним значениям диапазона ± 0,5С/м, в работу включается вентилятор, при этом воздух, циркулирующий в замкнутой воздушной полости, выравнивает температурное поле каркаса.

Недостаток работы данного устройства в том, что оно не обеспечивает в достаточной степени равномерность тепловой связи различных участков конструкции путем обдува их воздушным потоком. Вблизи вентилятора участки конструкции обдуваются воздухом с большей скоростью, чем удаленные от него, и поэтому температура первых обеспечивается значительно ближе к осредненной температуре воздуха по сравнению с температурой удаленных участков. При этом коэффициенты теплоотдачи между потоком воздуха и обдуваемыми участками поверхностей существенно отличаются друг от друга (уменьшаются по направлению потока с одновременным уменьшением разницы температур между воздухом и обдуваемыми участками поверхностей). Это приводит к снижению эффективности противообледенительного воздействия и термостабилизации в работе системы.

В качестве прототипа выбран “Способ противообледенения наземной параболической антенны и устройство для его осуществления”, патент Российской федерации №2192074, приоритет от 18.12.2000, кл. Н 01 Q 1/02.

Прототип включает рефлектор наземной параболической антенны, установленный на каркасе с радиальными элементами жесткости, термочехол, установленный на каркасе рефлектора и образующий нижнюю и верхнюю воздушные полости, разделенные перегородками с образованием воздушных проходов по периферии рефлектора и проход в центральной части рефлектора, тепловентиляторы, установленные параллельно в центральном воздушном проходе, коммутаторный блок для управления тепловентиляторами, температурные датчики.

В прототипе осуществлен способ противообледенения наземной параболической антенны, включающий обдув нагретым воздухом под термочехлом тыльной стороны рефлектора с его каркасом, а именно нагретый воздух подают от центральной части рефлектора вниз к его периферии, по которой затем направляют к верхней части рефлектора.

Особенности реализации способа заключаются в том, что воздушная полость обдува рефлектора и каркаса выполнена разделенной перегородками на нижнюю и верхнюю полости, которые соединены между собой воздушными проходами по периферии рефлектора, а также в его центральной части, в последнем установлен основной тепловентилятор с направлением воздушного потока в нижнюю полость; в качестве перегородок использованы радиальные элементы жесткости каркаса рефлектора, которые выполнены воздухонепроницаемыми; в воздушный проход, выполненный в центральной части рефлектора, установлены дополнительные тепловентиляторы параллельно с основным, причем с направлением воздушных потоков в секторы, образованные радиальными элементами жесткости каркаса рефлектора.

Недостаток прототипа заключается в усложненной его конструкции, которая требует в обычной антенне заменять радиальные элементы жесткости (выполнять их воздухонепроницаемыми, в то время как они выполняются с равномерно расположенными отверстиями для снижения массы и температурной деформации с обеспечением требуемой их жесткости), разделять воздушную полость обдува рефлектора и каркаса перегородками на нижнюю и верхнюю полости, соединять их между собой воздушными проходами по периферии рефлектора, а также в его центральной части, выполнять в центре рефлектора воздушный проход с установкой в нем тепловентилятора.

Другой недостаток прототипа заключается в том, что направление обдува наиболее нагретым воздухом осуществляют от центральной части рефлектора с направлением вниз к нижней части ее периферии, что создает дополнительное сопротивление потоку из-за естественного стремления воздуха подниматься вверх, как наиболее нагретого. Это, с одной стороны, повышает сопротивление создаваемому потоку воздуха, с другой стороны, наиболее нагретый воздух воздействует в первую очередь на центральную часть рефлектора, а не на нижнюю, где образуется обледенение. Как следствие этого, антиобледенительная эффективность прототипа снижена.

Кроме того, коммутаторный блок системы управления не обеспечивает регулирования напряжений тепловентиляторов (самих вентиляторов и электронагревателей) в зависимости от показаний температурных датчиков, что приводит к ненужному расходу электроэнергии и ресурса тепловентиляторов при температурах окружающей среды, близких к 0С, когда противообледенение рефлектора можно обеспечивать с минимальными затратами электроэнергии.

Цель предлагаемого решения - упрощение конструкции и повышение эффективности антиобледенения.

Поставленная цель достигнута за счет того, что:

1. Обдув нагретым воздухом после его нагревания осуществляют в нижней части рефлектора в направлении, ортогональном к его тыльной поверхности.

2. Тепловентилятор установлен в нижней части рефлектора с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора.

3. В коммутаторный блок системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками.

Предлагаемое техническое решение показано на фиг.1, 2, на которых стрелками показаны направления движения воздуха соответственно в фас и в профиль. Противообледенительная система наземной параболической антенны с рефлектором 1, установленным на каркасе, выполненном с продуваемыми элементами жесткости 2, включает термочехол 3, установленный на каркасе с образованием воздушной полости 4 для обдува рефлектора 1 и каркаса, тепловентилятор 5, установленный в нижней части рефлектора 1 с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора 1, температурные датчики 6 и коммутаторный блок 7 системы управления, установленные в указанной воздушной полости 4. В коммутаторный блок системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками.

Противообледенительная система работает следующим образом.

Чтобы не происходило налипание снега на нижнюю часть рефлектора 1 при температуре окружающей среды, близкой к 0С, в работу включается тепловентилятор 5 коммутаторным блоком 7 системы управления по температурным датчикам 6. При этом образуется воздушный вихрь с напором в тыльную сторону нижней части рефлектора 1 (с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора 1), на противоположной стороне которого может образоваться обледенение. В зоне вихря обеспечивается наибольшая интенсивность теплового и турбулентного воздействия воздушного потока на часть рефлектора с возможным образованием обледенения. Так как в зоне вихря воздух наиболее нагретый и, следовательно, имеет наименьшую удельную массовую плотность, то он, не только под напором, создаваемым вентилятором, но и за счет естественной конвекции будет распространяться в верхнюю часть воздушной полости 4, а также в стороны от зоны вихря. Радиальные продуваемые элементы жесткости 2 каркаса не только позволяют циркулировать через них воздуху, но и обеспечивают равномерное распределение воздушного потока по всей поверхности рефлектора 1, улучшают тепловую связь воздушного потока со всей конструкцией антенны за счет ее теплопроводности и тем самым улучшают термостатирование.

По мере поступления потока воздуха в верхнюю часть воздушной полости 4 он охлаждается поверхностью рефлектора 1, становится с более повышенной удельной плотностью и за счет естественной конвекции опускается в зону вихря и таким образом обеспечивается замкнутая равномерно распределенная циркуляция воздушного потока в воздушной полости 4.

В коммутаторный блок 7 системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками 6, который регулирует тепловую и расходно-напорную мощности тепловентилятора 5 по показаниям температурных датчиков путем изменения их рабочих напряжений. При среднем значении показаний температурных датчиков 6 ниже минус 1С коммутаторный блок системы управления 7 включает тепловентилятор 5 и его электронагреватель в работу при максимально допустимых для них напряжениях питания (в режим интенсивной работы), а при среднем значении показаний температурных датчиков 6 выше плюс 1С коммутаторный блок системы управления 7 включает тепловентилятор 5 и его электронагреватель в работу при минимально допустимых для них напряжениях питания (в режим пониженной интенсивной работы). Это позволяет более эффективно использовать расход электроэнергии и ресурс тепловентилятора для исключения обледенения антенны.

Суть предложенного решения заключается в том, что тыльную сторону нижней части рефлектора, с обратной стороны которой может образоваться обледенение, обдувают наиболее интенсивным вихревым (турбулизированным) воздушным потоком с наиболее высокой его температурой и тем самым повышают эффективность способа и устройства его осуществления. Кроме того, дополнительно повышена эффективность работы способа за счет естественной циркуляции воздуха из нижней части воздушной полости в верхнюю, упрощена реализация способа, так как она требует в основном только установки тепловентилятора. Ведение в коммутаторный блок 7 системы управления регулятора напряжения мощности тепловентилятора позволило дополнительно повысить эффективность работы предложенного устройства.

В известных источниках технической и патентной информации по данному классу техники авторами не обнаружены отличительные признаки, аналогичные защищаемым признакам.

Предложенное техническое решение в настоящее время проходит этап подготовки к внедрению на антенны разработки предприятия. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ противооблединения наземной параболической антенны, включающий обдув нагретым воздухом под термочехлом тыльной стороны рефлектора с его каркасом, отличающийся тем, что обдув нагретым воздухом после его нагревания осуществляют в нижней части рефлектора в направлении, ортогональном к его тыльной поверхности.

2. Противообледенительная система наземной параболической антенны с рефлектором, установленным на каркасе, выполненном с воздухопроницаемыми элементами жесткости, включающая термочехол, установленный на каркасе с образованием воздушной полости для обдува рефлектора и каркаса, тепловентилятор, температурные датчики и коммутаторный блок системы управления, установленные в воздушной полости, отличающаяся тем, что тепловентилятор установлен в нижней части рефлектора с направлением воздушного потока, ортогональным тыльной стороне рефлектора.

3. Противообледенительная система наземной параболической антенны по п. 2, отличающаяся тем, что в коммутаторный блок системы управления введен регулятор напряжения мощности, связанный с температурными датчиками.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru