Как самому сделать офсетную тарелку

Спутниковая антенна своими руками

Немало Ютуб представил видеороликов, примечателен, где пара мужиков при помощи крышки ведра ловит Eurosat. Спутниковые передачи на прибор для наведения тарелки… Ролику, скорее всего, предшествовали немалый опыт мастера, предварительная подгонка. В чем заключается дело, расскажем ниже. Сегодня будем обсуждать, как спутниковая антенна своими руками может быть сделана из подручных предметов. Необходимо понимать: облучатель (конвертер) в любом случае придется купить. Устройство содержит внутри уйму электронных компонентов, точный состав, назначение являются коммерческой тайной фирм-производителей. Конструктору важно одно: конвертер настроен на диапазон вещания. Что касается поляризации, можно изменять, уже рассказывали и повторимся.

Конструкция спутниковой антенны

Принцип действия спутниковых антенн ограничивается преобразованием эфирных волн в электрические колебания приемных щупов конвертера. Сигнал усиливается, снимается с несущей, передается приемнику, телевизионному аппарата. Спутник находится далеко. Летит по орбите, расположенной точно над экватором со скоростью, позволяющей оставаться неподвижным на небосводе. Ежесуточно совершает полный виток вокруг Земли. Один спутник покрывает большую площадь. Тысячи, миллионы квадратных километров. Понятно, площадь не оставляет выбора: уровень сигнала пренебрежительно мал, иначе расходуемая на орбите мощность возросла, стало бы невозможным вещание.

Типичные антенны неспособны принять столь малый уровень сигнала. Используются тарелки. Научное название конструкций – параболические антенны. Форма тарелки повторяет параболоид, ключевой особенностью которого является оптический закон: лучи одного направления собираются фокальной плоскостью. Каждый знает линзу, которая построена на этой основе, способна собирать солнечные лучи. Тарелка аналогично концентрирует сигнал спутника одной точкой, где сила намного больше среднестатистического эфира.

Усиление параболических антенн редко ниже 20 дБ. Встретите экземпляры, обеспечивающие 40 дБ и более. Одновременно отсекаются помехи, потому что прием ведется с узкого направления.

Обсудим действия мастера на ютубовском видео. Брал не обычную крышку ведра! – нашел изогнутую, формой близкую параболоиду. Что осталось сделать дальше. Найти фокальную плоскость, нужным образом расположить конвертер, чтобы встал в место, лучи собирающее точкой. Неизвестно, сколько времени потрачено предварительной наладкой, опишем эксперимент, чтобы читатели поняли:

  1. Мороз, сугробами лежал снег. Мастер нашел палку в рост, залежи искрящегося небесного дара, где горизонт в направлении на спутник чистый. Понятно, местоположение космического аппарата было заранее просчитано, быть может, онлайн-калькулятором, либо известно, сообщенное опытом предыдущих установок.
  2. Конвертер обмотали проволокой, выгнули по форме держателя офсетной спутниковой тарелки. Чтобы раскрыв нашел фокальную плоскость. Как сделано, одному Богу ведомо, полагаем, проводилось множество опытов. По-другому называется методом научного тыка.
  3. Палка воткнута в снег, строго вертикальна, после на нее одели проволоку с конвертером на конце. Мастер водрузил сверху крышку ведра — импровизированный рефлектор — за ушко, которое хватаем рукой, открывая емкость.
  4. В результате все нацелено, мастер пошевелил конвертер, начал по оси вращать палку с рефлектором, ловя сигнал. Профессиональный прибор просто позволил сделать задуманное, показав картинку одной передачи Триколор ТВ. Нехитрое устройство спутниковой антенны дало прекрасный результат.

Опыта разъясняет две вещи:

  1. Сконструировать своими руками можно только тарелку. Не конвертер. Смысл в том, чтобы найти положение, когда сигнал будет устойчивым, проблема: при малейшем отклонении формы антенны от параболоида усиление резко падает.
  2. Настройка самодельной спутниковой антенны производится в естественной манере. Необходимо найти правильные углы азимута, места. В случае Триколор ТВ вертеть конвертер не придется, поляризация круговая. Прием ведется иностранных каналов – удостоверьтесь, что выбран конвертер с линейной поляризацией. Угол наклона узнаем, используя онлайн-калькулятор провайдера, владельца космического аппарата.

Известен случай, с военного конвейера спутниковые тарелки попали на прилавки… детского магазина. Вышел брак, отклонения были мизерными, воротилы тогдашнего прогресса не придумали ничего другого, как сдать обывателям лучшие тарелки в виде детских санок. Понятно, факт сбыта стал известен меж местными радиолюбителями, продукцию размели. Полагаем, сегодня те тарелки дадут сто очков форы любым китайским параболоидам. Вместо ведра целесообразнее приделать такие «санки», прием гарантирован в непогоду и штиль.

При конструировании самодельной спутниковой антенны сразу узнавайте, какой понадобится тип конвертера. Важны две особенности:

Используются параметры в разных сочетаниях. Один спутник имеет несколько диапазонов, поляризация различается. Используется мультифид. Направляющая, на которой устанавливается несколько конвертеров, каждый своему спутнику. Нацелить два-три на один космический аппарат сложно. Качество сигнала непременно падает. Важно знать: в магазине найдутся гибридные конвертеры, ни один не обеспечит уверенный прием во всех случаях. Обязательно один диапазон страдает. Избегайте удивляться тому факту, лучше почитайте форумы, где проблема полно — простецкими выражениями — раскрывается.

Сконструировать собственную тарелку для спутниковой антенны

Говорили ранее, при малейших отклонениях фактора формы параболоида от заданного прием падает. Как сделать спутниковую антенну максимально близкой к правильной форме. Ответим вопрос. Никогда не доводилось видеть, как строят корабли? Собираются секциями. Чаще параллелепипеды различного размера, краном устанавливаются по месту, привариваются. Отдельные секции днища вычурной формы, создается любопытное приспособление, полезное при конструировании параболической антенны.

Во-первых, рекомендуем изучить рынок. Избегайте выбиваться из ряда заводских спутниковых антенн. Страна не любят необычное местного происхождения, зато зарубежных клоунов носят на руках – традиция. Самодельная спутниковая антенна не должна отличаться от покупных при взгляде издалека. Поможет избежать проблем. Устанавливать самовольно покупной комплект, лишенный проекта, нельзя, чего говорить о самодельной спутниковой антенне.

Итак, приспособление. Представьте раму крест-накрест сваренных направляющих, на которых вертикально приварены профили, образуя нужную часть днища. Знаем формулу параболоида (исследованиями в магазине несложно подогнать размеры), следовательно, расчертим лист бумаги сечением. Руководствуясь бумажным шаблоном, из фанеры выпиливаем ряд профилей, ставим по уголку, линейке, формируя часть параболоида.

Ничего сложного, чтобы аккуратно сделать параболоид из ткани, клея. Когда конструкция засохнет намертво, необходимо обклеить внутреннюю поверхность гладкой алюминиевой фольгой. Получится зеркало, в котором увидите себя. Стоит помнить, матовая фольга подходит, мельчайшие шероховатости, рассеивающие свет, меньше влияют на отражение радиоволн. Постарайтесь пригладить.

Стойку конвертера стоит выгнуть по образу и подобию магазинной. Поскольку владеем формулой полученной поверхности, можем без труда указать местоположение фокуса, где расположим облучатель, способствуя уверенному приему. Из чего сделать спутниковую антенну, решайте сами, уверены, найдется немало любителей авиамоделей, пускающих в ход солому. Тарелка должна быть жесткой и прочной, противостоя ветрам, морозам, снегопадам. Спутниковая антенна, своими руками сделанная из подручного материала, наверняка будет дешевле покупной, направляющие из фанеры можно использовать снова. Конструируйте ячеями крест-накрест, успех придет. Главное – выдержать фактор формы, поверхность должна быть гладкая.

Легче, не торопясь, собрать фанерный каркас, склеить конструкцию, нежели везти комплект спутникового телевидения. Кстати, необязательно брать крышку ведра. Любая металлическая поверхность, напоминающая основание параболоида. Выгните по указанной выше технологии (сложный путь). Лучше металл проводит электрический ток, лучше собирает волны, переправляя конвертеру.

Источник

Как изготовить офсетную антенну

В настоящий момент на рынке радиотелевизионной продукции Украины сложилась необычная ситуация: нет дешевых параболических антенн малого типоразмера. Параболические импортные антенны «pizza-size » («размером с пиццу», т.е. диаметром 20-40 см) на «электронной» барахолке (Караваевы Дачи) стоят до 15 у.е. За эти деньги в магазине или у солидной фирмы можно купить антенну существенно большего размера — 0,6.0,8 м.

Заметная цена свидетельствует также о популярности данной продукции. Действительно, малые антенны используют в системах МИТРИС, современных системах СВЧ ретрансляции телевидения в больших городах.

Сегодня МИТРИС работает в Киеве, Одессе, Луганске, Запорожье, Черновцах, завоевывая все больше областных центров и их пригородов, и нет сомнения, что она составит серьезную конкуренцию даже кабельному и спутниковому телевидению.

Антенну малого размера нечем заменить: прием МИТРИС на «голый» конвертер часто бывает неуверенным, а использование антенн диаметром 0,6 м может дать слишком большой уровень сигнала, создающий взаимные помехи каналов.

Читайте также:  Что лучше интернет телевидение или тарелка

Итак, спрос на малые антенны есть и будет расти. Почему же нет антенн? Потому что производство их считается сложным, даже наукоемким, и оно сосредоточено исключительно на крупных предприятиях, специализирующихся, к сожалению, на выпуске только больших партий продукции. Где же выход? Очевидно, что образовавшуюся нишу в потребительском спросе могут заполнить малые предприятия.

Оснастившись и напряженно работая, небольшое число специалистов способно насытить дешевыми и качественными антеннами всю Украину. И если этого не случилось до сих пор, то только потому, что технари-умельцы все еще робеют перед бизнесом, а бизнесмены — перед техникой.

В этой статье мы попытаемся облегчить участь тех, кто все же решится взяться за это дело, рассказав об устройстве и методах конструирования параболических антенн малого типоразмера и оснастки для них.

Какую параболическую антенну выбрать для трансляции систем типа МИТРИС: офсетную или прямофокусную? Лучше — офсетную. У этой антенны конвертер не затеняет зеркало, как в осесимметричной.

При малых размерах антенны тень от конвертера соизмерима с площадью зеркала, и это становится существенным недостатком осесимметрич-ных антенн. Вторым их серьезным недостатком является способность накапливать зимой снег, не радиопрозрачный в СВЧ. Даже при горизонтальном расположении главного лепестка диаграммы направленности (ДН) нижняя часть поверхности зеркала осесимметричной антенны наклонена под положительным углом к вертикали, что способствует налипанию снега. Учитывая размеры антенны, нужно совсем немного снега, чтобы закрыть половину зеркала.

Если у офсетной антенны главный лепесток ДН расположен параллельно горизонту, то раскрыв зеркала «смотрит» на землю, угол между плоскостью раскрыва и вертикалью отрицательный, и налипания снега не происходит.

Справедливости ради следует сказать, что под положительным углом к вертикали располагается плоскость пластиковой крышки рупора (волновода) конвертера, который установлен на офсетную антенну, однако на пластик снег, как правило, не налипает.

Офсетное зеркало

Итак, мы выбираем офсетное зеркало. Рис.1 поясняет, как «вырезают» офсетное и осесимметричное зеркала из первичного параболоида. Этот рисунок необходим также для того, чтобы понять, как должна быть спроектирована и изготовлена оснастка для производства. Первичный параболоид — поверхность вращения параболы y=x2/4F, где F — фокусное расстояние.

Рис. 1. Офсетное зеркало.

Парабола как образующая вращается вокруг оси, производя параболоид вращения. Точка фокуса расположена на оси y на расстоянии F от начала координат. Параболическое зеркало спутниковой антенны вырезают из первичного параболоида секущим цилиндром, ось и образующая которого параллельны оси y первичного параболоида. Если секущий цилиндр располагается симметрично оси первичного параболоида, то получается осесимметричное зеркало. Обычно офсетное зеркало соответствует варианту, при котором образующая секущего цилиндра совпадает с осью первичного параболоида.

Тогда, как это видно на рис.1, ось параболоида проходит через край зеркала. Точка фокуса F и направление на воспринимаемый сигнал остаются, естественно, неизменными, поэтому в штатном расположении на ретранслятор МИТРИСа раскрыв офсетной антенны будет «смотреть» на землю. Офсетная антенна напоминает косоглазого человека: нам кажется, что она «смотрит» не туда, куда необходимо смотреть.

Направление максимального приема у офсетной антенны почти совпадает с консолью, которая удерживает конвертер. Диаметр секущего цилиндра будет диаметром осесимметричного зеркала и малой осью эллипса раскрыва офсетного зеркала.

Эта малая ось называется еще «условным диаметром» офсетного зеркала: со стороны спутника или СВЧ-ретранслятора МИТРИС офсетное зеркало представляется как круг с диаметром секущего цилиндра. Если же посмотреть на раскрыв прямо, получится эллипс: его образуют линия пересечения параболоида вращения и цилиндра, параллельного оси вращения.

Рассматривая дальше рис.1, уместно обсудить вопрос о том, куда должна быть направлена ось конвертера, который устанавливают в фокусе F: если бы зеркало было пря-мофокусным, конвертер, очевидно, ориентировался бы на дно этого зеркала в начало координат, поэтому на офсет он должен «смотреть» вдоль биссектрисы угла раскрыва, т.е. угла, под которым офсетное зеркало видно из фокуса F.

Однако есть один нюанс. Офсетное зеркало «освещается» радиоволной неравномерно: плотность потока радиоизлучения больше вблизи начала координат и несколько меньше на отдаленном от нее крае офсета — сказывается изменение угла наклона поверхности к потоку излучения. Нижняя часть офсета наиболее «нагружена» излучением и соответственно она больше всего переизлучает энергию в конвертер.

Хочется привести такое сравнение: весной снег тает существенно быстрее на склонах оврагов, на которые солнечный свет падает почти перпендикулярно их поверхности, и где плотность излучения оказывается наибольшей. Из-за этого «прицельную точку», т.е. место на зеркале, куда направлена ось конвертера, перемещают несколько ниже прицела по биссектрисе.

Теперь пора выбрать исходные параметры офсета. Условным диаметром офсета предлагаю принять 33 см. Это будет большая пицца! Если Ваши запросы отличаются от моих, то, следуя приведенным ниже вычислениям, Вы можете спроектировать другую «пиццу».

Итак, D = 33 см. Выбирая фокус F, следует помнить, что здесь диапазон нашего «произвола» уже невелик, так как мы ограничены соотношением F/D: чтобы конвертер хорошо «видел» весь офсет, соотношение F/D должно быть достаточно велико, например, 0,5-0,6.

Эта величина — традиционная для офсетов (офсеты — длиннофокусные), в то время как для прямофокусных антенн характерно другое соотношение F/D — 0,3.0,4. Выбираем соотношение 0,5. Тогда F = 16,5 см. Сразу подсчитываем апер-турные углы: угол на большую ось эллипса раскрыва из точки фокуса arctg(4FD/(4F2-D2))=90°, а угол на малую ось эллипса раскрыва (на условный диаметр офсета 33 см) 2arctg<(0,5D/[(0,5D)2+(F-D2/8F)2]1/2>=83,6°.

Как видите, эти углы почти одинаковы, потому что офсетное зеркало длиннофокусное. Офсеты прекрасно согласуются с классическими рупорами конвертеров, предназначенными для этого типа зеркал.

Такие рупоры представляют собой конус с телесным углом 45°, ширина главного лепестка его ДН на уровне 1/2 мощности равна 80-90°. Отмечу одну важную деталь: область максимальной чувствительности конвертера направлена вперед на середину зеркала.

Края зеркала согласованный с ним конвертер «видит» уже хуже, и эффективная площадь зеркала, создающая воспринимаемый конвертером поток излучения, составляет всего около 0,6 полной площади раскрыва. Этот параметр q=0,6 называют коэффициентом использования поверхности. Теперь приступаем к определению других конструктивных и аналитических характеристик нашей антенны. Большая ось эллипса раскрыва B = D(16F2 + D2)/4F = 36,9 см.

Максимальная глубина зеркала, измеренная от плоскости раскрыва до параболоида, H = 0,25D2/(16F2 + D2) = 3,7 см. Эти характеристики потребуются, чтобы предварительно оценить расход металла для производства зеркала и изготовления оснастки.

Офсетное зеркало имеет симметричный эллиптический раскрыв и несимметричный профиль: в нижней части со стороны закрепленного конвертера оно быстрее набирает глубину. Угол между касательной к образующей параболоида и большой осью эллипса раскрыва внизу и вверху зеркала составляетсоответственно: arctg(D/4F) = 26,6° и arctg(D/2F) — arctg(D/4F) = 18,4°.

По этой причине точка максимальной глубины расположена ближе к нижней части офсета. Разница этих углов всего 8,2°, и эта малая величина будет единственным индикатором правильной ориентации зеркала в направлении «верх-низ», поэтому потребуются конструктивные и технологические меры, чтобы при производстве и сборке зеркал данная ориентация никогда не сбивалась.

Определим ожидаемое усиление нашей антенны. Усиление зеркальной параболической антенны сильно зависит от длины волны радиоизлучения, поэтому следует выбрать рабочий диапазон частот и длин волн.

Киевская МИТРИС работает в диапазоне 11,7-12,5 ГГц, поэтому будем считать, что характерная частота рабочего диапазона f = 12 ГГц, а характерная длина волны 2,5 см. Расчетное усиление идеальной антенны диаметром 33 см G=20lg(nDq1/2/l)=30,1 дБ.

Замечу, что идеальная антенна, т.е. антенна, усиление которой соответствует расчетному, должна иметь отклонение от параболичности не более 1/32=0,8 мм. Изготовители знают, что это довольно жесткое требование, но на малых диаметрах его можно обеспечить без больших проблем. Следующий класс качества — отклонение не более 1,6 мм.

Читайте также:  Pex 220a bosch тарелка

В это соотношение довольно легко уложиться даже при больших диаметрах зеркал, но усиление антенны с таким отношением уже будет немного ниже расчетного. Поскольку в усиление антенны входит коэффициент использования поверхности q, то усиление как бы привязано к тому рупору, который использует зеркало для облучения при передаче и для восприятия радиоволны при приеме с нормативным значением параметра q = 0,6.

Рис. 2. Вид измерительного треугольника.

Поэтому усиление спутниковой антенны — это некая «вещь в себе». На оснащенных испытательных полигонах хранят специализированные облучатели, подобранные под разные отношения F/D. Вряд ли таким полигоном должно обладать малое предприятие, производящее антенны «pizza-size «.

Мнение автора как «старого антенщика» таково: все спутниковые антенны бытового назначения, рассчитанные на применение произвольных облучателей, должны быть лишь металлоконструкциями, в которых производитель гарантирует только правильную форму зеркала. Для индивидуальной параболической антенны важна лишь выверенная геометрия, только и всего. Бывалые изготовители знают, о чем идет речь.

Далее спроектируем измерительный треугольник для нашей антенны. Конечно, он потребуется не сейчас, а в производстве, но его проектирование добавит Вам информации и уверенности в том, что Вы владеете Вашей антенной.

Рис.2 демонстрирует вид измерительного треугольника и помогает понять его функцию. Измерительный треугольник поможет Вам всегда точно находить фокус Вашей «тарелки» и положение конвертера. Стороны этого треугольника a,b,c вычисляют следующим образом:

b = F+D2/4F = 33 см;

На практике нижнюю сторону a вы можете изготовить совместно со шпангоутом, криволинейная часть которого -образующая параболоида, т.е. парабола. Это совмещение удобно тем, что установка треугольника на зеркало всегда будет однозначной, а острые углы на концах стороны a не будут царапать окрашенную поверхность. На самом деле измерительный треугольник можно еще более усовершенствовать.

После добавления параболического шпангоута сторону a можно немного продлить, она ляжет на отбортовку зеркала, что сделает треугольник более удобным. Из точки фокуса следует провести прицельное направление для ориентации конвертера.

Уже упоминалось, что биссектриса угла bFc не вполне подходит для этой цели. Конвертер лучше ориентировать на точку максимальной глубины зеркала. Она находится на пересечении оси образующего цилиндра с параболоидом.

Эту точку очень легко найти, причем точность ее определения будет даже выше, если не измерять максимальную глубину вообще, а поступить следующим образом: сторону b, равную условному диаметру 33 см, разделить пополам и из ее середины параллельно оси параболоида, т.е. параллельно стороне c треугольника, провести прямую линию, она пересекает параболоид в точке P.

Эта точка и есть точка максимальной глубины, и ее мы выбираем прицельной точкой, а на прямой PF должна располагаться ось конвертера. Линию PF можно выделить краской, но еще лучше закрепить на ней съемную цилиндрическую оправку, которая должна ложиться в хомут подвески, предназначенный для закрепления конвертера. Диаметр этой оправки должен быть равен 40 мм, это уже установившийся стандарт конвертеров.

Другого диаметра горловин офсетных конвертеров уже нет. А вот другой важный присоединительный размер конвертеров — расстояние от горловины до конца рупора (пластиковой крышечки) еще не сложился. Чаще всего геометрия конвертера соответствует размерам, приведенным на рис.3.

Рис. 3. Геометрия конвертера.

Такой или приблизительно такой геометрией обладают сейчас конвертеры Gardiner, Cambridge, FTE, Strong и др. Точка фокуса должна располагаться немного глубже крышечки (т.е. внутри рупора конвертера) приблизительно на W4=6 мм.

Поэтому острую вершину F измерительного треугольника можно срезать на эту малую величину или, если сделана оправка, имитирующая конвертер, придвинуть оправку ближе к зеркалу. Эта последняя процедура почти завершает работу над треугольником. Почему «почти»? Потому что еще есть эффект недопрессовки зеркала, который слегка отдаляет фокус.

Забегая вперед, скажем так: если недопрессовка зеркал, измеряемая как неполная, не соответствующая расчету максимальная глубина зеркала, стала массовым явлением, то рекомендую отодвинуть хомут крепления конвертера в связи с фактическим отдалением точки фокуса.

Это отдаление в данном случае можно посчитать по формуле: 5F= -4,55H, где 5H — разница между расчетной и фактической максимальной глубиной зеркала; 5F — изменение фокусного расстояния. Знак «минус» в формуле стоит потому, что уменьшению глубины зеркала соответствует увеличение фокусного расстояния.

Приступаем к проектированию оснастки. Для этого мы должны знать, на какую технологию прессования можно ориентироваться. Обычно зеркала средних размеров, т.е. от 0,6 до 2,2 м прессуют с применением пневматического или гидравлического давления: тонколистовая алюминиевая или стальная заготовка герметично обжимается по периметру (по контуру) между матрицей и крышкой, затем под крышку напускается сжатый воздух или вода под давлением несколько атмосфер, и заготовка вытягивается, вжимаясь в матрицу и приобретая ее параболическую форму.

Заготовка должна быть выполнена из пластичного материала, например, из алюминия марки А5, А6 или из стали марки 08КП. Известны альтернативные технологии производства зеркал: осесимметричные зеркала можно выкатывать, последовательно обжимая роликом заготовку, зажатую на вершине пуансона. Пуансон устанавливают на карусельном станке и вращают, а ролик остается неподвижным.

Осесимметричное зеркало малого типоразмера можно выкатывать на токарном станке. Большие антенны, например от 3 до 5 м и более, делают из лепестков, собирая их на стапеле.

Сами лепестки выполняют на обтяжном прессе, натягивая заготовку на параболический болван. Известна также уникальная технология прессовки взрывом: сначала зеркало прессуют гидростатическим давлением воды, а затем взрывают в воде небольшой заряд, и взрывная волна при этом прекрасно дожимает зеркало, выполненное из упругих сплавов, например из АМЦ-М.

Тем самым обеспечиваются дополнительные качества таких зеркал: они прочные, точные и легкие. Недавно появились на рынке литые (выплавляемые модели) пицца-зеркала. Может быть, Вы располагаете еще какой-либо новой технологией? Дерзайте!

В данной статье рассказывается об устройстве и методах конструирования параболических антенн малого типоразмера и оснастки для них. Начало статьи — в предыдущем номере журнала.

Зеркала малых размеров можно прессовать классическим способом, например, пневматическим давлением, соизмеряя при этом величину давления с толщиной металла и размерами зеркала: давление пропорционально толщине металла и длине контура (периметра) заготовки и обратно пропорционально площади заготовки. Длина периметра L и площадь эллиптической заготовки S связаны между собой соотношением

Поэтому давление P, толщина металла и длина периметра L (или средний диаметр) связаны соотношением подобия P-Ld/S-d/L-d/D^.

Средний и условный диаметры близки, и для оценочных расчетов их различием можно пренебречь. Известно, что офсетное зеркало с условным диаметром 0,9 м из стальной заготовки 08КП толщиной d=0,8 мм можно надежно прессовать при давлении 6 атм. Какое давление воздуха потребуется для прессования зеркала с условным диаметром 0,33 м из стального листа толщиной 0,5 мм?

Ответ: P = 6.0,9.0,5/ /(0,8.0,33)=10 атм.

Если Ваш компрессор и качество обжима заготовки справятся с этим давлением, то у Вас не будет проблем. Можете перейти на более тонкий лист, если возникнут проблемы, но не тоньше 0,35 мм (по стали): уменьшится прочность зеркала и долговечность Вашей pizza-антенны.

Есть радикально иной способ прессования — вытяжка. Так прессуют посуду: заготовку обжимают по контуру, а формообразование производит крышка, преобразованная в подвижный пуансон, который надвигается на зажатый лист металла и натягивает его на себя. Металл приобретает форму пуансона. Никакой пневматики и гидравлики не требуется, но пресс должен быть двухходовым (обжим плюс обтяжка).

Кроме того, проблему составляет износ пуансона: если для прессования посуды износ пуансона не является критичным, то для производства зеркал это важно. Изношенный пуансон следует восстанавливать или заменять. Износ формообразующей матрицы при прессовании надувом практически не происходит, это «вечная» оснастка.

Для этого способа идеально подходит небольшой гидравлический пресс с усилием прессования несколько десятков тонн, необходимым для отбортовки зеркала и зажима листа заготовки во время надува зеркала. Для вытяжки необходим двухходовый механический или гидравлический пресс с приблизительно таким же усилием прессования.

Читайте также:  Конвертор для тарелки ямал

Для вытяжки нашего зеркала потребуется небольшое усилие PS=10 т. Отбортовка в зависимости от ее конструкции потребует те же 10-20 т. Эти усилия определяются площадью сечения вытягиваемого металла.

Как изготовить оснастку? Не хотелось бы вдаваться в подробности, хотя бы потому, что оснастка конструктивно привязана к конкретным прессам, к технологическим традициям прессового участка и возможностям инструментального производства.

Хотелось бы обратить Ваше внимание больше на специфические требования к оснастке, главное из которых — учет толщины листового материала. Если Вы будете использовать метод надува, то формообразующая матрица должна иметь не параболический профиль, а экви-дистанту параболоида; ее поверхность должна отойти от параболоида вращения на толщину прессуемого металла.

Если Вы надеетесь на использование двух видов материала разных толщин (алюминий и сталь), то можно расточить матрицу на эквидистанту средней толщины металла, например, если у алюминиевого листа 5=1 мм, а у стального 5=0,5 мм, то эквидистанту выбираем с 5=0,75 мм.

Расточку матрицы (и пуансона тоже) обычно проводят на карусельном станке с ЧПУ. Технолог-программист должен ввести программу, для составления которой требуется табличное или аналитическое задание траектории кончика резца. Если эквидистантность не учитывать, т.е. если пренебречь толщиной листового материала, то программисту необходимо задать параболическую образующую y=x2/4F.

Учет толщины даст такую аналитическую функцию

у=х2^ + d — d((x/2F)2+1)1/2, где начало координат выбрано на поверхности матрицы.

На рис.4 и 5 показан процесс изготовления матрицы и пуансона из поковок. Вращение карусели происходит вокруг оси у. И матрицу, и пуансон pizza-зеркала можно расточить не по программе, а по шаблону, который предварительно изготовлен аккуратным слесарем-инструментальщиком.

Рис. 4-5. Процесс изготовления матрицы и пуансона из поковок.

Изготовление параболоидной поверхности — сложная операция, но это только полдела. Матрица после этой операции направляется на координатно-фрезерный станок с ЧПУ для расточки профиля отбортовки. На этом же станке должна быть сделана крышка.

Если же Вы избрали метод вытяжки зеркала и на карусельном станке выполнили расточку параболоида на пуансоне, то после этого его можно переустановить на этом же станке и расточить в цилиндр с наружным диаметром 33 см. В оправку, где зажат предназначенный для вытяжки лист металла, он войдет именно как цилиндр, несмотря на то, что в раскрыве это строгий эллипс. Угол входа a=arctg(D/4F)= arctg 0,5=27°.

Если этот рассказ показался Вам слишком сложным, не смущайтесь и попытайтесь самостоятельно выполнить вычисления или слепить модель оснастки из куска пластилина. Учтите, что современный дизайн параболических антенн иногда предполагает круглый раскрыв, а не эллиптический, или ограничивает эллипс раскрыва квадратом, или слегка ровняет эллипс, ограничивая его по ширине или высоте.

Сложность проектирования и изготовления оснастки тогда необычайно возрастает. Необходимо заметить, что и радиотехнические свойства зеркала при этом ухудшаются.

Теперь обсудим устройства подвески и держателя конвертера. Если Вы хотите сделать пластмассовый держатель (хомут) конвертера, обязательно выбирайте материал с высокой гарантированной климатической стойкостью.

Конвертер весит до килограмма и стоит приличных денег. Разрушение держателя в течение срока эксплуатации (10-15 лет) должно быть полностью исключено. Если узел держателя конвертера закрепить на зеркале, то это будет экономично и надежно, но менее эстетично, чем консольный держатель, закрепленный на подвеске сзади зеркала.

Подвеска антенны должна обеспечивать ее настройку по азимуту и углу места и фиксацию в выбранном направлении. Очень важно, чтобы диапазон перемещения зеркала по углу склонения соответствовал стандартам эксплуатации: ось параболоида должна быть направлена вдоль поверхности, если антенна предназначается для МИТРИС.

Если Вы предполагаете применение антенны для приема спутникового ТВ, то диапазон перемещения оси относительно горизонта, т.е. по углу места, должен быть увеличен. Угол места вершинного спутника зависит от широты местности в соответствии с формулой ф= arctg((cos^-0,1511)/sin^), где ф -угол широты местности. Конструкция подвески должна обеспечивать вариацию угла в интересах всех покупателей. Обратите внимание, настройку антенны по углу места нужно проводить с вертикальной опоры, например, с длинной вертикальной трубы.

Хорошо, если Вы сочтете это требование очевидным, но оно очевидно не для всех. Вам, наверное, приходилось видеть прекрасные во всех прочих смыслах польские антенны MABO, которые застыли на наших крышах в самых экзотических позах. Они не позволяют настраивать луч параллельно поверхности Земли, если антенна закреплена на длинной вертикальной трубе.

Узел подвески должен быть прост и надежен. Когда Вы сделаете макет или опытный образец антенны, не забудьте пригласить бывалого антенщика: он сделает верное заключение относительно удачности конструкции подвески.

Материал для подвески выбирайте толще и жестче, чем для зеркала; если Вы любите штамповку, то этот материал еще будет усилен зигами, при этом надо проследить, чтобы жесткие лапки крепления были касательны к зеркалу в месте их соединения, в противном случае деформация зеркала неизбежна: утрачивается внешний вид и ухудшается усиление.

К сожалению, в продукции многих фирм есть этот очевидный недостаток. Касательность лапок на малой антенне можно подобрать практически, но это надо тщательно провести в документации и исполнить в оснастке. Если антенна больше, чем пицца, то геометрию лапок лучше сначала рассчитать.

Представьте себе, что на большом столе мы разграфили прямоугольную координатную сетку <х^>и положили на нее наше зеркало раскрывом вниз, причем положили так, что ось х1 совпадает с большой осью эллипса раскрыва, а точка x1=z1=0 приходится на начало большой оси в нижней части раскрыва. Будем считать, что ось y1 направлена вверх, она будет шкалой высот на параболической поверхности. Эта ситуация изображена на рис.6.

Рис. 6. Ось y1 направлена вверх, она будет шкалой высот на параболической поверхности.

Предположим, подвеска антенны содержит четыре лапки и Вам необходимо определить их наклон к плоскости стола. Поскольку параболоид криволинеен, то для каждого места крепления надо или задать два угла — вдоль оси х1 и вдоль оси z1, или указать направление наибольшей кривизны и дать угол наклона в этом направлении. Параболоид симметричен относительно оси х1, поэтому задачу достаточно решить для двух точек А и Б.

Способ вычисления углов отработаем на примере точки (отверстия) А. Этот способ полностью основан на вычислении высоты y1. Для вычисления высоты точки А над поверхностью стола следует воспользоваться двумя формулами y1=(Dt-t2-z12)(16F2+D2)-1/2, где вспомогательный параметр t определяется как t= -8F2/D+[64F4/D2+x14F(16F2 ++ D2)1/2/D-z12]1/2.

Эти формулы приведены в общем виде, чтобы Вы могли их использовать когда угодно. В случае нашей антенны F=16,5 см и D=33 см, поэтому формулы упрощаются: y1=(33t-t2-z12)/73,8; t= -66+(43,56+147,6×1-z12)1/2. Остается надеяться, что многочисленные формулы не очень напрягли Вашу память понятиями из аналитической геометрии и математического анализа. Пусть они, наконец, поработают на малый бизнес! В заключение хочу напомнить то, что Вы уже знаете: честь надо беречь смолоду, а качество — с первых образцов.

Поднимите планку качества максимально высоко и держите изо всех сил, потому что провокации к падению качества будут возникать каждый день. Наибольшие проблемы возникнут относительно качества лакокрасочных и гальванических покрытий.

Подготовка поверхности зеркала к окраске должна быть лучше, чем «по технологии». Разумеется, надо беречь окрашенные детали при транспортировке и хранении. Это проблема Ваша, а не покупателя, так как испорченный внешний вид антенн может испортить Вам репутацию.

Если Вы сможете сделать гальванику где-нибудь в «оборонке», то Вам повезло. Если же сделаете горячее цинкование — обойдете всех конкурентов. Чтобы не забывать о конкурентах, повесьте на участке польскую MABO, например, диаметром 0,6 м офсет (она маленькая), а рядом — свою антенну и каждый день смотрите на эту парочку глазами покупателя.

Источник

Поделиться с друзьями