ООО ФИРМА «ТРИИНВЕСТ»

Производство

Области применения

Применение трикотажных материалов в различных областях техники обусловлено проявлением уникальных физико-механических свойств, присущих их петельной структуре в сочетании со свойствами нитей. Среди других видов технического трикотажа в последние десятилетия получила развитие технология трикотажа, вырабатываемого из металлических нитей различного состава и диаметров.

Большинство видов металлического трикотажа имеет макроструктуру, характерную для сетеизделий и применяется для изготовления различного рода фильтров, сепараторов, вибросеток, завес в устройствах различной аппаратуры. Перспективы развития космической связи, исследование природных ресурсов Земли, изучение космических радиоисточников Вселенной, связано с созданием специальных инструментов - космических радиотелескопов, систем космической и наземной связи. Современные тенденции развития космических систем связи потребовали создания высокоэффективных параболических антенн, устанавливаемых на борту космических аппаратов.

Складывающиеся (трансформируемые) антенны потребовали создания гибких радиоотражающих поверхностей с высоким коэффициентом радиоотражения в рабочем диапазоне частот, минимальным усилием растяжения, высокой стабильностью физико-механических и электрофизических характеристик при хранении и длительном сроке эксплуатации. Из многообразия используемых в качестве отражающих поверхностей складных антенн, можно выделить:

  • Трикотажные сетчатые материалы из текстильных нитей, состоящих из металлических электропропроводных и химических волокон;
  • Трикотажные сетчатые материалы из металлических нитей (мононити, комплексной нити, пряжи).

Они не имеют недостатков, присущих сетчатым материалам из полимерных нитей, обладая при этом всеми их достоинствами: эластичностью, малой массой единицы площади, достаточной прочностью. Металлические сетеполотна не теряют отражающей способности после многократного складывания.

Характеристики

Для складных антенн существует такая характеристика, как коэффициент трансформации - это отношение объема антенны в сложенном состоянии к площади зеркала антенны в раскрытом состоянии. Кроме того, эффективность конструкции антенны может оцениваться по удельной массе ее квадратного метра. Эффективными значениями этих показателей считают:

  • коэффициент трансформации, приблизительно равный 46;
  • масса 1 м2 площади зеркала, приблизительно равная 0,37 г/м2.

Для достижения таких показателей важную роль играют показатели металлотрикотажного полотна, используемого для ОП антенн.

К отражательной поверхности (ОП) антенн космических систем связи предъявляются специфические эксплуатационные требования, важнейшими из которых являются:

  • гибкость и эластичность для обеспечения складывания и развертывания антенны при минимальных усилиях силового каркаса;
  • отсутствие складок и заминов при складывании и развертывании каркаса антенны;
  • способность выдерживать многократные складывания и развертывания антенны без ухудшения радиоотражающей способности;
  • локализация повреждений отражательной поверхности антенны при эксплуатационных нагрузках;
  • минимальная масса при заданном размере ячей;
  • устойчивость к воздействию факторов космической среды;
  • максимальная радиоотражающая способность при заданных размерах ячей сетеполотна;
  • изотропия основных механических, радиоотражающих и др. свойств.

Технические требования к ОП для наземных антенн отличаются повышенными значениями прочности и большими значениями размеров ячей. Эти требования продиктованы воздействием атмосферных условий на материал ОП (ветровой нагрузки, снега, человеческого фактора и др.). Все остальные требования совпадают.

Следует отметить, что металлические нити, пригодные для переработки на вязальных машинах, обладают большим контактным сопротивлением между элементами структуры, что увеличивает сопротивление сетки, уменьшает отражающую способность этих материалов и вынуждает делать покрытия из никеля, золота и других материалов для уменьшения контактных сопротивлений.

Преимущества

Основовязаный трикотаж позволяет получать сетеполотна с практически неограниченными максимальными и минимальными размерами ячеек, сохраняя при растяжении стабильность заданных размеров.

Этот трикотаж практически не распускается при локальных повреждениях нити в элементах петельной структуры. Важной характеристикой сетеполотен основовязаных переплетений является их ширина. На современных основовязальных машинах можно вырабатывать сетеполотна с шириной до 6 м при плотном вязании. Ширина будет зависеть от размера ячей.

Например, сетеполотно с размером стороны ячейки 40 мм может занимать площадь при раскрытии в 4 раза большую, чем в сложенном состоянии, а его ширина при этом увеличивается более чем в 10 раз.

С увеличением размера стороны ячейки в диапазоне 10...40 мм практически отсутствует сминаемость сетеполотна, выработанного из стальной микропроволоки диаметром 50 мкм. При использовании комплексных металлических нитей из микропроволокон диаметром 15...20 мкм сминаемость практически отсутствует даже на сетеполотнах с минимальным размером ячей.

Эти преимущества позволяют использовать металлотрикотажные сетеполотна основовязаных переплетений в качестве материала ОП антенн любых конструкций.

Особенности этого трикотажа позволяют менять геометрический размер и форму ячей в широких пределах в отличие от трикотажа кулирных переплетений. Верхний предел размера ячей в этих структурах практически не ограничен. Геометрический размер ячей в показанных на рисунках структурах, определяемый как сторона, эквивалентная по площади квадратной ячейке, может изменяться в диапазоне 1...8 мм, что позволяет в широких пределах варьировать весовые и радиоотражающие характеристики материалов.

Требования

При проектировании структур необходимо учитывать комплекс требований, предъявляемых к материалу ОП: весовые характеристики, эластичность, несминаемость, прочность, поверхностное электрическое сопротивление, максимальную изотропность механических и радиофизических свойств.

С уменьшением размера ячеек в сетеполотне должны выдерживаться заданные показатели прочности, несминаемости, стабильности размеров. В качестве исходного материала при выработке металлических сетеполотен использовались стальные, вольфрамовые, молибденовые, медные и другие нити диаметрами 30...90 мкм. Металлические сетеполотна вырабатывались на серийных трикотажных машинах зарубежного и отечественного производства.

Значительные изменения были внесены в конструкцию сновального оборудования, а также механизмов подачи нити на кулирных машинах. С повышением частоты электромагнитной волны и точности поверхности зеркала антенны повышаются требования и к материалу ОП.

Для создания материалов, работающих на повышенных частотах электромагнитных волн, требуется использование для их формирования металлических нитей (микропроволок) единичного диаметра (до 15...20 мкм). Эти нити должны обладать минимально возможным коэффициентом температурного расширения, достаточной прочностью для технологической переработки, иметь малое электрическое сопротивление.

Вязание из таких мононитей трикотажных сетчатых материалов с заданными физико-механическими и радиофизическими свойствами представляет собой задачу, которая связана с формированием металлической нити, обладающей достаточной технологичностью для последующей переработки на вязальных машинах.

В будущее

Исследованиями установлено, что с точки зрения электропроводности в любой структуре металлического трикотажа электрические свойства определяются плотностью петельной структуры в направлении петельных столбиков и петельных рядов, деформацией сетеполотен, электрическим сопротивлением микропроволок и контактными сопротивлениями между ними.

В работе были проведены исследования контактного электросопротивления между нитями в структуре трикотажа. Исследования проводились на микропроволоке ЭИ708А диаметром 30 и 50 мкм без покрытия и с никелевым покрытием толщиной 1 мкм, а также на микропроволоке из молибдена диаметром 30 мкм в условиях, моделирующих петельную структуру трикотажа. Анализ результатов показал, что:

  • контактное сопротивление у всех микропроволок уменьшается с увеличением контактного усилия, с уменьшением угла между ветвями нитей в петле и с увеличением диаметра микропроволоки;
  • контактное сопротивление молибденовых микропроволок значительно меньше, чем у стальных, кроме того отмечается нестабильность контактного сопротивления у стальных микропроволок даже при больших усилиях; покрытие никелем значительно стабилизирует и уменьшает контактное сопротивление стальной микропроволоки практически до уровня молибденовой.

Кроме того, как показали дальнейшие исследования, покрытие никелем уменьшает анизотропность радиоотражающих свойств сетеполотен.

Впервые в отечественной практике созданы металлические трикотажные сетеполотна различных переплетений для отражающих поверхностей высокоточных крупногабаритных трансформируемых антенн космических аппаратов и промышленная технология их изготовления. Созданные материалы для отражательных поверхностей антенн не уступают известным зарубежным аналогам, а при использовании комплексных нитей 15 мкм в несколько сложений - превосходит их, что позволяет уменьшить массу зеркала антенны при увеличении ее площади.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования являются базовыми и открывают возможности дальнейшего совершенствования материалов для поверхностей антенн, в том числе принципиально новых.

Разработанные материалы по своим физико-механическим и радиофизическим характеристикам перекрывают весь спектр частот систем космической и наземной связи и будут реализованы системами связи третьего поколения.