|
| |
|
Слаботочка Книги при точном контроле углового положения луча лазера. В большинстве случаев этот метод требует оснащения панелей реперами или отражателями в виде тринель - призм либо пленочных отражателей типа катафот [34]. В перспективе возможны измерения и без специальных отражателей. Полученные полные дальномер-но-угломерные данные со всей поверхности зеркала обрабатываются на ЭВМ, в результате чего определяется положение начала и осей координат для расчетной формы ЗС, наименее уклоняющейся от измеренного состояния поверхности ЗС [35]. Затем в найденной системе координат определяется остаточное отклонение новерхности зеркала от его расчетного профиля. Найденная ось ЗС привязывается к угломестной оси ОПУ устранением ее неперпендикулярности или введением соответствующих поправок в систему углового отсчета СН. В последнее десятилетие все большее применение получает контроль формы ЗС методами радиоголографии [36]. Для этого измеряется амплитудно-фазовое распределение поля на некоторой поверхности в ближней зоне антенны или в дальней зоне с захватом значительного числа боковых лепестков ДН в телесном угле. Измеренное распределение пересчитывается в апертурное распределение поля с исшользовакием аппарата преобразования Фурье. Преимущество метода - возможность многократного контроля при эксплуатации не только искажений главного зеркала, но и всей ЗС и ОС. Для любого из указанных методов принципиальное значение имеет высокая точность всех элементов измерительной системы и возможность автоматизации измерений и обработки результатов. Оценивая результирующее СКО панелей и каркаса ЗС для высокоточных БЗА, можно представить их структуру в следующем виде: погрешность изготовления панелей главного и вторичных зеркал, включая погрешность нанесения контрольныхреперов; методическая и аппаратурная погрешности контроля и регулировки положения реперных точек панелей при их установке на каркасах зеркал; методическая и аппаратурная погрешности начального контроля и регулировка осевого и поперечного положений реперов вторичных зеркал и* облучателя и ориентации их осей при установке на антенне; весовые, ветровые, температурные и динамические негомологические деформации каркасов главного и вторичных зеркал; некомпенсируемое эксплуатационное осевое и поперечное смещения центров вторичных зеркал вследствие деформации их опор; ветровые, температурные и весовые деформации панелей. В достаточно совершенной конструкции ЗС значения основных, компонентов погрешности должны быть одного порядка. Учитывая, что число основных компонентов составляет 3 ... 5 и они не корре-лированы между собой, каждая из них из условия квадратурного сложения должна оцениваться как Ог~0,5о, где о - суммарная допустимая шогрешность. Таким образом, при определении минимальной рабочей волны из условия lmin~ (20... 30 о допуск на основные составляющие погрешности оценивается в среднем как ОгЯтШ (40... 55). Устройства защиты от отложения осадков. Интенсивные отложения осадков на антенне (снег, лед) могут вызвать некоторую потерю эффективности антенны, искажение поляризационных характеристик, повышенное рассеяние, ошибки в системе автосопровождения. Известны различные устройства локальной защиты антенны от отложений осадков, но все они не лишены определенных недостатков. Так, для защиты ОС и ЗС могут применяться надувные оболочки с пульсирующим поддувом, закрывающие шатром апертуру параболической антенны, включая ее вторичное зеркало, или апертуру облучателя. Этот вариант требует специальных мер по уплотнению конструкций и непрерывно работающего поддува, без чего оболочки могут быть повреждены ветром. Известны варианты сдува выпадающих на зеркала осадков с помощью вентиляторов, подающих поток воздуха вдоль защищаемой поверхности через щелевые воздуховоды. Применяется также электроподогрев панелей зеркала, связанный с довольно большим энергопотреблением, особенно в условиях сурового северного климата. Известно удаление гололеда с помощью электромеханических ударных устройств. Применение жестких общих или местных укрытий оболочечно-го или каркасно-оболочечного типа создает защиту от ветровых и неравномерных температурных воздействий, но не спасает от отложений осадков, вносит определенные частотные ограничения и вызывает дополнительную подсветку антенны радиошумами Земли, особенно во время осадков. В то же время надувные укрытия, защищающие антенное сооружение в целом, особенно для крупных БЗА, в экономическом и эксплуатационном отношениях не могут конкурировать с устройствами местной защиты. Достаточно эффективными, хотя и весьма крупногабаритными, представляются жесткие укрытия с открывающимся окном, размеры которого соответствуют апертуре антенны. Опорно-поворотные устройства (ОПУ) и их фундаменты. Основной задачей при создании опор БЗА, т. е. ОПУ и их фундаментов, является экономичное построение силовой и кинематической схем для восприятия нагрузок от антенны и обеспечения требуемой динамики и угловых точностей ее вращения. Факторами оптимизации конструкций опор являются выбор горизонтального выноса и высоты расположения горизонтальной (угломестной) оси вращения и вариантов подшипниковых опор азимутальной и угломестной осей в виде одиночных подшипников увеличенного диаметра или разнесенной пары подшипников минимального диаметра. Критериями оптимальности выбора являются минимизация моментов пперцип вращающихся конструкций, их иесбалансироваппых составляющих весовых и ветровых моментов, общей массы и объема металлоконструкций и строитель- ных элементов, а также обеспечение необходимой жесткости и частоты собственных колебаний. Одна из возможностей снижения весового и ветрового моментов, приложенных к конструкциям и механизмам ОПУ, состоит в уменьшении плеча, на котором устанавливает центр приложения сил к антенне. Для реализации этой возможности, в частности, могут использоваться так называемые пространственно совмещенные конструкции ферм угломестной оси ОПУ и каркаса ЗС [30], Такие две конструкции, занимая практически один и тот же объем я не касаясь друг друга, соединяются между собой лишь в некоторой системе общих опорных точек. Благодаря двукратному использованию объема снимаются жесткие ограничения в отношении поперечного сечения каждой из ферм, что позволяет увеличить их жесткость без увеличения массы. Оптимизация механизмов ОПУ состоит в выборе конструкции и диаметра подшипников, достигающего единиц и десятков метров, типа и параметров механической передачи от исполнительного двигателя электропривода к вращающейся (азимутальной) и качающейся (угломестной) частям ОПУ с необходимым коэффициентом передачи. Здесь возможны варианты зубчатых, червячных, винтовых, цепных, волновых и других передач. Критериями оптимальности при этом являются минимальные собственный момент инерции, момент сухого и вязкого трения, люфты и необходимая жесткость на скручивание, самотормозящиеся свойства, технологичность, экономичность и др. , Существенное значение для БЗА имеет выбор конструкций и .механизмов для сопряжения высокоточных угловых датчиков с осями антенны. Такая же задача стоит при сопряжении датчиков системы контроля и компенсации деформаций с базовыми и деформирующимися конструкциями фундамента, ОПУ и ЗС. Аналогичный круг задач возникает и при создании ОПУ для систем управления подвижными промежуточными зеркалами и облучателями в БЗА, в том числе с неподвижными главными зеркалами. Если применение типовых конструкций для различных ОПУ практически исключается, то максимально возможное использование типовых подшипников и механизмов в техническом и экономическом отношениях наиболее рационально. Системы наведения ((СН). Задача, которую решает СИ БЗА, состоит в управлении лучом антенны с требуемой угловой точностью в режиме слежения за подвижными объектами в условиях воздействия различных возмущений. Допустимая суммарная угловая пбгрешность для наиболее совершенных антенн составляет величину порядка 1 ... 10 . К числу возмущений в работе СН относятся флуктуации сигналов управления и нагрузочных моментов, прежде всего ветровых. В меньшей мере для БЗА существенны дискретный характер управления в цифровых СН и изменения угловых скоростей и ускорения движения объектов. 238 Для слежения БЗА за объектами используется программное наведение по целеуказаниям или автосопровождение по радиоизлучению. Программное наведение удобно в радиоастрономии и в тех системах космической и спутниковой связи, где эфемеридные данные объектов высокостабильны в течение всего периода прогнозирования. Автосопровождение может осуществляться моноимпульсным методом, методом сканирования и экстремальным методом. Указанные методы различаются сложностью приемопеленгационной аппаратуры, динамическими и точностными возможностями слежения и приведены здесь в порядке убывания сложности аппаратуры и возрастания ограничений в динамике слежения. Задача синтеза высокоточных силовых приводов СН для БЗА, обладающих по отношению к внешним воздействиям инвариантными свойствами [36], в основном сводится к оптимальному выбору следующих характеристик: порядка астатизма в отношении угловых и силовых воздействий, структуры и параметров обратных связей, рационального соотношения цифровых и аналоговых каналов контроля, методов механической или электрической выборки люфтов в механизмах, конкретных элементов схемы с требуемыми электрическими параметрами, мощностью и надежностью. Исходными данными для такого выбора являются нагрузочные моменты, интенсивность и спектры различных угловых и моментных возмущений и массожесткостные характеристики антенны, а также заданные точности наведения. Лри этом электропривод рассматривается как единая динамическая система, включающая в себя наряду с электрической частью конструкции и механизмы антенны, представленные в схеме распределенными механическими параметрами (масса, жесткость), обусловленными совокупностью массивных элементов, соединенных неабсолютно жесткими связями [37, 36]. Распределенный характер такой системы и требование ее высокоточного управления делают необходимым контроль мгновенного состояния (положение, скорость, ускорение) отдельных механических звеньев системы. В тех случаях, когда базовые конструкции ОПУ, к которым крепятся статоры и роторы угловых датчиков, а также промежуточные конструкции между осями ОПУ и антенной, заметно деформируются, вводятся специальные датчики деформаций, устанавливаемые на отдельные высокостабильные базы. Показания датчиков деформаций автоматически вводятся в СН в масштабе угловых поправок. Структура угловых погрешностей положения радиооси БЗА может быть представлена в следующем виде: невертикальность азимутальной оси, неперпендикулярность угломестной и азимутальной осей ОПУ, неперпендикулярность геометрической оси антенны и угломестной оси ОПУ (неточность выставки, деформации, биения); скручиваине ОПУ относительно дающих приборов под действием переменных нагрузок; расхождение геометрической и радиооси антенны (неточность выставки, деформации); приборная погрешность датчиков углов, в том числе ошибки дискрета; ошибки передачи углов от ОПУ к датчикам углов и погрешность их начальной привязки; погрешность отработки следящим электроприводом управляющих воздействий по углу при наличии различных возмущений (момент нагрузки, механические и радиошумы); погрешность приборов, вырабатывающих управляющее воздействие по углу (аппаратура автосопровождения и программного управления). В структурном отношении построение СН в целом представляется наиболее рациональным в виде иерархии локальных автоматов с применением в них микропроцессоров и микроЭВМ. Такое построение не требует крупных универсальных ЭВМ и облегчает экономичную унификацию оборудования СН и создание модификаций БЗА, отвечающих различным требованиям, на единой элементной базе. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К ГЛ. 10 1. Соколов А. Г. Металлические конструкции антенных устройств. - М.: Стройнздат. 1971. -240 с. 2. Геруни П. М. Вопросы расчета сферических двухзеркальных антенн Ра-диотехника и электроника. - 1964. - Т. IX, № 1, С. 3-12. 3. Есепкина И. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. И. Радиотелескопы и радиометры. - М.: Наука, 1Э73. - 416 с. 4. Кардашов Н. С Погребенко С. В., Царевский Г. С. Об апертурном синтезе с использованием космического радиотелескопа Астрон. жур. - 1980.- Т. 57, вып. 3. -С. 634-648. 5. Андрианов В. В., Кардашов И. С. Проект иаземио-космичеокого радиоиитер-ферометра с длиной базы до 1 млн. км. и когерентной радиосвязью между телескопами Коомические исследования. - 1981. - Т. XIX, вып. 5. - С. 763-772. 6. О проблеме создания комплекса современных экономических радиотелескопов/Богомолов А. Ф., Соколов А. Г., Попереченко Б. А., Поляк В. С: Антенны/Под ред. А. А. Пистолькорса. - М.: Связь, 1976. - Вып. 24. - С. 106-123. 7. Богомолов А. Ф., Попереченко Б. А., Соколов А. Г. Следящий параболический радиотелескоп ТНА-1500 диаметром 64 м: Аитениы/Под ред. А. А. Пистолькорса. - 1982. - № 30. - С. 3-13. 8. Калачев П. Д., Саломонович А. Е. Радиотелескоп ФИАН СССР с 22-метровым параболическим рефлектором Радиотехника и электроника.- 1961.- Т. VI, № 3. - С. 422-425. 9. Иванов В. И., Монин Ю. Г., Моисеев И. Г. Новый радиотелескоп КРАО АН СССР с 22-метровым параболическим рефлектором Изв. КРАО АН СССР. - 1968. - Т. 38. - С. 141. 10. Антенная система станций Орбита /Богомолов А. Ф., Веревхии С. М., Попереченко Б. А., Соколов И. Ф.: Антеины/Под ред. А. А. Пистолькорса. - М.: Связь. - 1969. № 5. - С. 3-5. 11. Козлов А. Н. Гигант смотрит во вселеивую Наука и жизнь. - 1982. - № 3. - С. 2-11. 12. Слыш В. И. Прецизионный радиотелескоп РТ-70 Тез. док. на XVIII Все-союз. коиф. Радиотелескопы и интерферометры . - Иркутск, 1986. - С. 222-223. 13. Цейтлин И. М. Антенная техника н радиоастрономия. - М.: Сов. радио, 1976. -350 с. 14. Nobeyama Radio observatory. Technical Report. - 1981. - N 6. - P. 1-7. 15. Бахрах Л. Д., Галимов Г. К. Зеркальные сканирующие антенны. - М.: Наука, ГРФМЛ, 1981.-302 с. 16. Draone С. Unique reflector arrangement with very wide field of view for millimetere antennas Electronics letter. - 1983, dec. v. 19, N 25/26. - P. 1061. 17. Пистолькорс A. A., Литвинов О. С. Введение в теорию адаптивных антенн: Сб. научио-методич. статей по прикладной электродинамике. - М.: Высшая школа. - 1980. - Вып. 4. - С. 3-29. 18. Бахрах Л. Д., Кремеиецкий С. Д. Синтез излучающих систем. - М.: Сов. радно, 1974.- 232 с. 19. Шифрии Я. С. Вопросы статистической теории антенн. - М.: Сов. радио, 1Э70. - 383 с. 20. Уфимцев П. Я. Метод краевых воли в физической теории дифракции. - М.: Сов. радио, 1962. -243 с. 21. Боровиков В. А., Кинбер Б. Е. Геометрическая теория дифракции. - М.: Связь, 1978.- 247 с. 22. Ерухимович Ю. А. Анализ обобщенных двухзеркальных антени Радиотех-ника. - 1972. - Т 27, № 11. - С. 61-70. 23. Талызин Н. В. Падение плоской волиы на селективно отражающую по-верхность Электросвязь. - 1991. - № 3. - С. 8. 24. Астрахан М. И., Петрова Н. Г. Исследование характеристик и применение частотно-селективной поверхности в двухчастотной зеркальной антенне: Антенны/Под ред. А. А. Пистолькорса. - М.: Связь. - 1976. - Вып. 24. -С. 143-148. 25. Белостоцкая К. К., Коган Б. Д. Особенности работы автоследящей антенной системы при произвольной поляризации принимаемого сигиала Техии-ка средств связи. Научно-техн. сб. Минпромсвязи. Сер. ТРС. - 1979. - Вып. 2.- С. 92-101. 26. Мирошниченко А. Я. Лучеводы для двухзеркальных аитеии 3арубежиая радиоэлектроника. - 1981. - № 7. - С. 28-62. 27. Соколов А. Г., Гвамичава А. С. Решение инженерных конструкций космических радиотелескопов; Антенны/Под ред. А. А. Пистолькорса. - М.: Радио и связь. - 1981. - Вып. 29. - С. 3-10. 28. Von Ноегпег. Design of large steerable antennas Asiron. J.- 1967. - Vol. 72, N 2. - P. 35 29. Калачев П. Д. Исследование конструктивных схем параболических антени крупных радиотелескопов: Дис. докт. техн. наук. - М., 1972. - 100 с. 30. Поляк В. С. Формообразование прецизионных металлических конструкций радиотелескопов как формостабнлизированных систем. - В кн.: Современные конструктивные решения радиотелескопов. - Рига: Зинатне. - 1986.-С. 3-12. 31. Система контроля углового положения и точность системы наведения радиотелескопа ТНА-1500 диаметром 64 м/Попереченко Б. А., Дулькин А. И., Суетенко А. В. и др. Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. - 1970.- Вып. 5. -С. 71-82. 32. Поляк В. С. Совершенствование конструктивной формы полноповоротиых параболических зеркальных антенн с целью повышения эффективности их работы: Дис. канд. техн. наук. - Ш.: 1972. - 146 с. 33. Вантовый радиоте.пескоп НИРФИ/Мосалов И, В., Бахарев Н. В., Дерни Н. А., Цейтлин Н. М. Изв. вузов СССР. Сер. Радиофизика. - 1979.- Т. XXII. № II, -С. 1293-1300. 34. Методика и аппаратура высокоточного контроля зеркала радиотелескопа ТНА-1500/Попереченко Б. А., Попов Ю. В., Волконский В. Б. и др.; Антенны/Под ред. А. А. Пистолькорса. - 1984. - Вып. 31. - С. 28-35. 35. Жуков В. Г. Вычисление искажений поверхности антенны при внеосевом размещении измерительной аппаратуры Геодеэня и картография. - 1987. - № 7. -С. 9-15. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [40] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 |