Введение. Элементы судовых трехслойных конструкций не нуждаются в часто поставленном наборе – ребрах жесткости

Элементы судовых трехслойных конструкций не нуждаются в часто поставленном наборе – ребрах жесткости. Для элементов трехслойных конструкций необходимы сравнительно редко расставленные опоры, обладающие жесткостью, обеспечивающей устойчивость всего элемента судовой конструкции. Если, например, трехслойные панели используют для изготовления стенок надстроек, то достаточно жесткими опорами окажутся соединяющиеся с ними другие стенки и внутренние переборки надстройки.

Однако для обеспечения достаточной жесткости судового корпуса трехслойные конструкции, применяемые для его изготовления, должны иметь надежное соединение. Конструктивное исполнение таких соединений затруднено: во-первых, не подкрепленные кромки элементов с заполнителями не обладают достаточной прочностью для восприятия сжимающих нагрузок и местных усилий; во-вторых, такие элементы сложно соединять с другими аналогичными элементами или конструкциями при помощи сварки, крепежа или заклепок.

Жесткость кромок обеспечивается в основном приклеиванием в этом районе более прочного заполнителя (рис.7.11,а), установкой накладок (рис.7.11,б) либо профилей коробчатого, таврового, зетообразного вида (рис.7.11,в,г,д).

		Рис.7.11. Обеспечение жесткости кромок трехслойных конструкций

Для удобства соединения секций борта, палубы, днища и других корпусных конструкций из трехслойных панелей, оболочки которых выполнены из стали или легких сплавов, выполняется окантовка их по периметру из стальных или алюминиевых угольников и полос толщиной 2-
-3 мм, которая обеспечивает сварное соединение указанных конструкций (рис.7.12).

		Рис.7.12. Соединение трехслойных конструкций: а – встык; б – в угол

Пустоты образовавшихся балок заполняются пенопластом ФК-20, для вспенивания которого используются инфракрасные горелки. Эти балки,

представляющие собой жесткие элементы конструкции, выполняют роль рамных связей.

Эти типы соединений трехслойных секций имеют простую конструкцию, но им свойственен существенный недостаток – в соединениях образуются тепловые мостики. Поэтому также наряду с ними применяются типы соединений предназначенных выполнять и изоляционные функции (рис.7.13).

		Рис.7.13. Варианты соединений трехслойных конструкций, обеспечивающих изоляцию внутренних объемов: а – со стальным пере-крытием; б – в одной плоскости; в – под углом

При соединении трехслойных судовых конструкций, оболочки у которых изготовлены из пластика, наряду с вышеперечисленными (в этом случае элементы соединения декорируются специальными пластиковыми профилями или приформованными накладками и угольниками из стеклопластика) применяются типы соединения перечисленные в разделе 4 настоящего пособия.

Предисловие

Настоящая книга является учебным пособием по проектированию и расчету антенных решеток и их излу­чающих элементов. В ней приводятся методы расчета современных электрически сканирующих антенн и от­дельных типов излучателей по заданным техническим требованиям и даются необходимые сведения для инже­нерных расчетов. В пособии собран и систематизирован широко известный материал, имеющийся в книгах и журнальных статьях, а также использованы опублико­ванные работы Проблемной лаборатории по технике СВЧ МАИ. Вопросы общей теории антенн не излагают­ся, так как считается, что читатель знаком с общим курсом «Антенны и устройства СВЧ», читаемым на ра­диотехнических факультетах вузов. Следует подчеркнуть, что рекомендованные в книге методики расчетов не пре­тендуют на исчерпывающую полноту, в них не включен ряд результатов научно-исследовательских работ по оп­тимизации некоторых характеристик антенн. Излагае­мые методики позволяют рассчитывать антенны, удов­летворяющие основным техническим требованиям в объеме, необходимом при курсовом и дипломном про­ектировании, а также при . предварительной проработке антенных систем.

Весь материал книги условно может быть разделен на три части. В первой (главы 1, 2, 3) рассматривается проектирование антенных решеток с электрическим уп­равлением лучам. Во второй части (главы 4, 5, 6) рас­сматриваются некоторые общие вопросы проектирования наиболее распространенных видов СВЧ антенных реше­ток, не связанные непосредственно с электрическим ска­нированием: построение оптимальных решеток, проекти­рование волноводно-щелевых и рупорных антенн с уче­том взаимодействия излучателей. В третьей части (гла­вы 7—11), рассматривается расчет антенн, которые при проектировании могут быть использованы как эле-

менты более сложных сканирующих антенных. решеток, как самостоятельные антенны, а также как облучатели для построения антенных решеток и других типов моноимпульсных антенн.

В конце книги приведен список литературы общей для всех глав, ссылки на которую даются в тексте в ви­де обозначения [ЛО]. Кроме того, в конце каждой главы приводится литература, рекомендуемая при расчете и проектировании каждого отдельного типа антенны, ссылки на которую даются в виде обозначения [Л].

Книга предназначена для студентов вузоа радиотех­нических специальностей при выполнении дипломного и курсового проектирования, а также может быть полезна инженерам, занимающимся проектированием антенных решеток.

Книга написана коллективом авторов в составе: Д. И. Воскресенский (гл. 1); Р. А. Грановская (гл. 2); В. С. Филиппов (гл. 3); Б. Я. Мякишев
(гл. 4); В. Л. Гостюхин (гл. 5) ; К. И. Гринева (гл. 6); В. В. Чебышев (гл. 7 и соавтор гл. 8); О. А. Волков (гл. 9) ; А. И. Ардабьевский (гл. 10 и соавтор гл. 8); В. А. Крицын 1 (гл. 11). Под общей редакцией профессора
Д. И. Вос­кресенского. Авторы выражают благодарность про­фессору
д. т. н. Г. Т. Маркову и доценту, к. т. н. М. С. Жуку за ценные замечания и советы, высказанные при рецензировании рукописи.

Глава 1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНТЕНН СВЕРХВЫСОКИХ

ЧАСТОТ

Введение

Антенно-фидерное устройство, обеспечивающее из­лучение и прием радиоволн, является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. К антенне предъявляется ряд технических требований, вытекающих из назначения радиосистемы, в которой она применяет­ся. Условия размещения и работы антенны влияют на ее характеристики. Реализуемость требуемых направ­ленных, частотных, энергетических и других характеристик антенны во многом определяется рабочим диапа­зоном волн. Последние два десятилетия ознаменовались широким внедрением в радиотехнику сверхвысоких частот (СВЧ). В диапазоне СВЧ антенны обеспечивают остронаправленное излучение с шириной луча единицы и доли градусов и коэффициент усиления, достигающий десятки и сотни тысяч. Эти направленные свойства поз­волили использовать антенну не только для излучения и приема радиоволи, но и для пеленгации (в радиолока­ции, навигации, радиоастрономии), борьбы с помехами, обеспечения скрытности работы и для других целей.

Начав своё применение в радиолокации, техника СВЧ распространилась на телевидение, радиоуправле­ние, радионавигацию, радиосвязь, телеметрию, ускори­тельную технику и другие отрасли электроники.: Успеш­ное развитие радиоастрономии и освоение космоса во многом обязаны достижениям техники СВЧ.

В настоящее время получили широкое распростране­ние остронаправленные сканирующие антенны СВЧ. Сканирование позволяет осуществлять обзор окружаю­щего пространства, сопровождение движущихся объек­тов и определение их угловых координат. При механи­ческом сканировании, которое выполняется вращением всей антенны, максимальная скорость движения луча в пространстве ограничена и при существующих в на­стоящее время скоростях летательных аппаратов оказы­вается недюстаточной. Поэтому возникла необходимость в разработке новых типов антенн, удовлетворяющих бо­лее высоким требованиям.

Наметившееся в последнее время применение антен­ных фазируемых решеток .для построения сканирующих остронаправлснных антенн позволяет реализовать высо­кую скорость обзора пространства, что способствует уве­личению объема информации о распределении источни­ков излучения или отражения электромагнитных волн в окружающем пространстве. Современные устройства СВЧ с электровакуумными или полупроводниковыми при­борами и электрически управляемыми средами позво­ляют не только создать управляемое фазовое распреде­ление, т. е. получить электрическое сканирование, но и осуществить первоначальную обработку поступающей информации (суммирование полей, преобразование ча­стот, усиление и т. д.) непосредственно в фидерной тракте антенны. Таким образом, применяемые на практике антенны из простых устройств превратились в сложнейшие системы, имеющие до десятков тысяч и более излучателей, фазовращателей, управление которы­ми осуществляется специальной ЭВМ. Конструкция таких антенн оказывается весьма сложной и определяет в основном габариты и стоимость всей радиосистемы. Все это привело к изменению роли антенн в современ­ных радиосистемах.

Реализуемые характеристики антенн в настоящее время предопределяют ряд основных параметров всей радиосистемы. Так, в радиолокационных станциях раз­решающая способность и точность определения угловых координат, скорость перемещения луча в пространстве, помехозащищенность и т. д. определяются антенными характеристиками.

Усложнение антенн в процессе их развития и возра­стание их роли в радиосистемах привело к расширению круга радиоспециалистов, работающих непосредственно в области антенно-фидерных устройств. Расчетом основ­ных характеристик антенн и устройств СВЧ приходится заниматься не только этим специалистам, но и разра­ботчикам; всей радиосистемы и отдельных ее устройств, связанных с антенной подобные расчеты на стадии предварительного проектирования позволяют выяснить предельно достижимые характеристики всей радиосисте­мы с учетом реализуемости отдельных устройств и их совместной работы.

Возрастание роли и появление новых типов антенн привели к существенному расширению, углублению тео­рии антенн и разработке новых методов расчета. Этим вопросам в технической литературе уделено значитель­ное внимание: издан ряд специальных монографий [ЛО7, ЛО9, ЛО10, и Л1, Л2, ЛЗ, Л4, Л5], опубликовано зна­чительное число работ в периодике. Однако использование этих материалов радиоинженерами, а также студен­тами, выполняющими дипломное и курсовое проектиро­вание, встречает еще значительные трудности. Это и при­вело к написанию настоящего учебного пособия, в кото­ром сделана попытка облегчить проектирование сканирующих антенн СВЧ.

В пособии излагаются инженерные методы электри­ческого расчета антенных решеток СВЧ и отдельных типов излучателей, которые могут быть как элемента­ми решеток, так и самостоятельными антеннами. Изла­гаемые ниже методики расчета являются достаточно простыми, основаны на приближенных методах расчета антенн СВЧ и пригодны в большинстве случаев для инженерной практики. Эти методики на первых этапах проектирования антенн позволяют приближенно опреде­лить основные параметры и характеристики антенны, которые в дальнейшем, при необходимости, могут быть уточнены с помощью различных известных в литературе более строгих методов расчета. Излагаемый ниже ма­териал рассчитан на читателя, уже знакомого с общим курсом антенн и устройств СВЧ радиотехнических фа­культетов высщих технических учебных заведений.