RU242548U1

RU242548U1 - Composite mast with antenna

Info

Publication number: RU242548U1
Application number: RU2025132870U
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Спиридонов; Владимир Александрович Першин; Роман Павлович Марков
Filing date: 2025-12-31
Publication date: 2026-03-30

Abstract

Полезная модель относится к классу мобильных развертываемых конструкций - мачтам из композитного материала со встроенной антенной, предназначенным для оперативной наземной или надземной установки в полевых условиях. Композитная мачта с антенной, предназначенная для наземной или надземной установки, содержит ствол, выполненный из листового композитного материала, способного к переходу из свернутого в рулон транспортного положения в развернутое рабочее положение, в котором он образует удлиненный цилиндр с продольным разрезом. Ствол содержит металлическую антенну, листовой композитный материал выполнен из бистабильного термореактопласта, коррозионно-стойкого, армированного волокнистыми наполнителями и пропитанного термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы, при этом листовой композитный материал содержит несколько слоев волокнистого наполнителя, при этом листовой композитный материал содержит внутренний слой, содержащий волокнистый наполнитель, выполненный из углеволокна, и термореактивное связующее на основе трещиностойкой смолы, при этом листовой композитный материал содержит волокнистый наполнитель, выполненный их стекловолокна. Техническим результатом является сокращение времени развертывания композитной мачты с антенной. 5 з.п. ф-лы, 1 ил. The utility model pertains to a class of mobile deployable structures—masts made of composite material with an integrated antenna, designed for rapid ground or overground installation in the field. The composite mast with an antenna, designed for ground or overground installation, comprises a shaft made of sheet composite material capable of transitioning from a rolled-up transport position to an unrolled operational position, in which it forms an elongated cylinder with a longitudinal slit. The trunk comprises a metal antenna, a sheet composite material made of a bistable thermosetting plastic, corrosion-resistant, reinforced with fibrous fillers and impregnated with a thermosetting binder based on a crack-resistant resin, wherein the sheet composite material comprises several layers of fibrous filler, wherein the sheet composite material comprises an inner layer containing a fibrous filler made of carbon fiber and a thermosetting binder based on a crack-resistant resin, wherein the sheet composite material contains a fibrous filler made of fiberglass. The technical result consists in reducing the deployment time of the composite mast with the antenna. 5 c.p. phyl., 1 fig.

Description

Полезная модель относится к классу мобильных развертываемых конструкций - мачтам из композитного материала со встроенной антенной, предназначенным для оперативной наземной или надземной установки в полевых условиях.The utility model belongs to the class of mobile deployable structures - masts made of composite material with a built-in antenna, designed for operational ground or above-ground installation in field conditions.

Основная сфера применения - создание временной или постоянной телекоммуникационной инфраструктуры в ситуациях, критичных к скорости развертывания, мобильности и автономности (например, при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, организации полевых узлов связи, военном деле, экспедиционной деятельности, но не ограничиваясь перечисленными).The main area of application is the creation of temporary or permanent telecommunications infrastructure in situations critical to deployment speed, mobility and autonomy (for example, in emergency response, organization of field communication nodes, military affairs, expeditionary activities, but not limited to those listed).

Классические металлические мачты (решетчатые, трубчатые) требуют значительных временных затрат, специальной техники и квалифицированного персонала для сборки, установки и крепления.Classic metal masts (lattice, tubular) require significant time investment, specialized equipment, and qualified personnel for assembly, installation, and fastening.

Жесткие конструкции сложно транспортировать к удаленным или труднодоступным местам, что увеличивает логистические затраты.Rigid structures are difficult to transport to remote or hard-to-reach locations, which increases logistics costs.

Металлические элементы, особенно в местах соединений, подвержены коррозии, требующей регулярного контроля, обслуживания и применения защитных покрытий.Metal components, especially at joints, are subject to corrosion, requiring regular monitoring, maintenance and the use of protective coatings.

Антенна, как правило, является отдельным элементом, который необходимо поднимать, устанавливать и точно позиционировать на мачте, что добавляет сложности и рисков при работе на высоте, а также значительно увеличивает скорость развертывания, особенно в сложных климатических условиях.The antenna is typically a separate component that must be lifted, installed, and precisely positioned on the mast, adding complexity and risk to working at height, but also significantly increasing the speed of deployment, especially in challenging climate conditions.

Конструкции самих мачт могут резонировать или подвергаться значительным ветровым нагрузкам, что требует их усиления и усложнения, а также может ухудшать качество сигнала антенны.The structures of the masts themselves can resonate or be subject to significant wind loads, which requires their strengthening and complexity, and can also degrade the quality of the antenna signal.

Предлагаемая полезная модель решает указанные проблемы за счет интеграции несущей конструкции и излучающего элемента в единое целое, основанное на бистабильном композитном материале. Конструкция мачты эксплуатируется в двух устойчивых (бистабильных) состояниях: свернутом в компактный рулон (для транспортировки и хранения) и развернутом в рабочее положение с заданным профилем (как правило, трубчатым).The proposed utility model solves these problems by integrating the supporting structure and the radiating element into a single unit based on a bistable composite material. The mast structure operates in two stable (bistable) states: rolled into a compact roll (for transportation and storage) and unrolled into a working position with a predetermined profile (usually tubular).

Свойство бистабильности материала (Бистабильность) - это фундаментальное свойство, при котором конструкция мачты (ствола мачты) обладает двумя различными, но устойчивыми положениями равновесия.The property of bistability of a material (Bistability) is a fundamental property in which the structure of a mast (mast trunk) has two different, but stable equilibrium positions.

Переход между ними происходит мгновенно, по принципу упругого скачка (эффект «щелчка»), причем оба состояния сохраняются без постоянных затрат внешней энергии.The transition between them occurs instantly, according to the principle of an elastic jump (the “click” effect), and both states are maintained without constant expenditure of external energy.

Данный принцип позволяет разрешить ключевое противоречие: обеспечить максимальную компактность при хранении и перевозке, одновременно гарантируя в рабочем состоянии значительную длину, жесткость и стабильность. Именно в этом заключается эффективность подобных развертываемых систем, широко используемых в аэрокосмической отрасли и специальных областях.This principle resolves a key contradiction: ensuring maximum compactness during storage and transport while simultaneously guaranteeing considerable length, rigidity, and stability during operation. This is precisely the essence of the effectiveness of such deployable systems, widely used in the aerospace industry and specialized fields.

Также, в отличие от металлов, полимерно-композитная структура инертна к коррозии, окислению, воздействию влаги и широкого диапазона температур, что резко снижает требования к техническому обслуживанию и позволяет эксплуатировать мачту в агрессивных средах.Also, unlike metals, the polymer-composite structure is inert to corrosion, oxidation, moisture, and a wide range of temperatures, which significantly reduces maintenance requirements and allows the mast to be used in aggressive environments.

Прежде всего, такие мачты незаменимы в силовых структурах и оборонном комплексе. При проведении полевых учений, организации временных командных пунктов, развертывании связи в ходе операций или создании периметрового наблюдения такие мачты позволяют в кратчайшие сроки, силами небольшого расчета и без привлечения тяжелой техники поднять антенны связи, ретрансляторы, тактические модули связи или датчики радиолокационного и радиоэлектронного наблюдения.First and foremost, such masts are indispensable in law enforcement agencies and the defense industry. When conducting field exercises, setting up temporary command posts, deploying communications during operations, or establishing perimeter surveillance, such masts allow communications antennas, repeaters, tactical communications modules, or radar and electronic surveillance sensors to be erected quickly, with a small crew, and without the need for heavy equipment.

Их коррозионная стойкость и невосприимчивость к погодным условиям гарантируют работу в любой географической зоне.Their corrosion resistance and weather resistance ensure operation in any geographic area.

Мобильные комплексы на базе таких мачт позволяют спасателям в течение десятков минут развернуть локальную сеть связи для координации работ, организовать ретрансляционный узел для голосовой связи и передачи данных, а также установить камеры видеонаблюдения для мониторинга опасной зоны или ситуации в лагере для пострадавших.Mobile systems based on such masts allow rescuers to deploy a local communications network within tens of minutes to coordinate operations, set up a relay hub for voice and data communications, and install video surveillance cameras to monitor a danger zone or the situation in a camp for victims.

В гражданском секторе эти мачты эффективно используются в телекоммуникациях. Операторы связи могут применять их для быстрого расширения зоны покрытия во время массовых мероприятий, для обеспечения связи при строительстве временных объектов или в качестве временного решения при аварии на основной вышке.In the civilian sector, these masts are effectively used in telecommunications. Telecom operators can use them to quickly expand coverage during mass events, to provide communications during the construction of temporary facilities, or as a temporary solution in the event of a failure of the main tower.

Кроме того, они идеально подходят для организации связи в удаленных и труднодоступных районах (тайга, горная местность, Арктика), где доставка и установка традиционной мачты экономически нецелесообразна или крайне затруднена.In addition, they are ideal for organizing communications in remote and hard-to-reach areas (taiga, highlands, the Arctic), where the delivery and installation of a traditional mast is economically impractical or extremely difficult.

В научно-исследовательской и экспедиционной деятельности такие конструкции используются для создания мобильных станций мониторинга. Экологи, геологи, гляциологи и метеорологи могут быстро развертывать автономные комплексы, оснащенные не только антеннами для передачи собранных данных через спутниковые каналы, но и с установленными на мачте различными датчиками (метеорологическими, сейсмическими, для мониторинга качества воздуха).In scientific research and expeditionary activities, such structures are used to create mobile monitoring stations. Ecologists, geologists, glaciologists, and meteorologists can quickly deploy autonomous systems equipped not only with antennas for transmitting collected data via satellite channels but also with various sensors (meteorological, seismic, and air quality monitoring) mounted on the mast.

Наконец, перспективным направлением является их использование в системах «умного города», промышленного Интернета и безопасности.Finally, a promising area is their use in smart city systems, industrial Internet and security.

Такие мачты могут служить основой для быстрого развертывания временных сетей для видеонаблюдения на строящихся объектах, для организации связи между датчиками на крупных сельскохозяйственных полях или логистических терминалах, а также для создания временных зон покрытия беспроводным интернетом в новых районах застройки до ввода постоянной инфраструктуры.Such masts can serve as a basis for the rapid deployment of temporary video surveillance networks at construction sites, for organizing communication between sensors in large agricultural fields or logistics terminals, and for creating temporary wireless internet coverage zones in new development areas before the introduction of permanent infrastructure.

В качестве армирующего материала применяются ровинги - жгуты из множества непрерывных параллельных волокон (стеклянных, углеродных и др.). Эта первичная форма служит основой для создания высокопрочных композитов.Rovings—strands of multiple continuous parallel fibers (glass, carbon, etc.)—are used as reinforcing materials. This primary form serves as the basis for creating high-strength composites.

Конструктивно ровинг состоит из множества элементарных нитей (филаментов), собранных в прямую или слабо скрученную прядь. Наиболее распространен стеклоровинг из Е-стекла, но для особых требований используют также более прочные и дорогие углеродные, базальтовые и арамидные аналоги.Structurally, roving consists of numerous elementary threads (filaments) assembled into straight or loosely twisted strands. E-glass roving is the most common, but stronger and more expensive carbon, basalt, and aramid rovings are also used for special requirements.

Ключевой характеристикой является линейная плотность, измеряемая в тексах (г/1000 м), которая определяет толщину и массу жгута.The key characteristic is the linear density, measured in tex (g/1000 m), which determines the thickness and weight of the bundle.

Для достижения максимальной прочности композита необходимо обеспечить прочное сцепление (адгезию) между волокнами и полимерной матрицей. С этой целью волокна покрываются специальным замасливателем (аппретом) - химическим составом, который существенно улучшает связь поверхности волокон со смолой (эпоксидной, полиэфирной и т.д.) в процессе производства.To achieve maximum composite strength, it is necessary to ensure strong adhesion between the fibers and the polymer matrix. To achieve this, the fibers are coated with a special lubricant (sizing agent)—a chemical compound that significantly improves the bond between the fiber surface and the resin (epoxy, polyester, etc.) during the manufacturing process.

Благодаря своей форме в виде непрерывного жгута, ровинг является универсальным сырьем для множества производственных процессов:Due to its continuous strand form, roving is a versatile raw material for a variety of manufacturing processes:

Пултрузия: ровинг протягивается через ванну со смолой и формующую фильеру, позволяя создавать длинномерные профили и композитную арматуру.Pultrusion: roving is pulled through a resin bath and a forming die to create long sections and composite rebar.

Намотка: используется для изготовления полых конструкций вращения, таких как трубы, газовые баллоны и цистерны.Winding: Used to produce hollow rotating structures such as pipes, gas cylinders and tanks.

Производство текстиля: служит основой для тканых (например, стеклорогожи) и нетканых материалов (матов).Textile production: serves as a basis for woven (e.g. glass mat) and non-woven materials (mats).

Напыление: В рубленом виде применяется в технологии напыления для формирования крупногабаритных изделий: корпусов лодок, кузовных деталей и т.д.Spraying: In chopped form, it is used in spraying technology to form large-sized products: boat hulls, body parts, etc.

Композиты на основе стетклоровинга сочетают малый вес с высокой прочностью, коррозионной и химической стойкостью, а также диэлектрическими свойствами.Glass-fiber composites combine low weight with high strength, corrosion and chemical resistance, and dielectric properties.

Термореактивное связующее, или матрица, является вторым ключевым элементом композита, выполняющим функцию среды, которая объединяет армирующие волокна в целостную монолитную структуру.The thermosetting binder, or matrix, is the second key element of the composite, acting as a medium that binds the reinforcing fibers into a coherent monolithic structure.

Начально находясь в жидком или вязком состоянии, оно пропитывает волокна, а в процессе отверждения - под действием тепла, давления или химических катализаторов - претерпевает необратимую полимеризацию, формируя трехмерную сшитую сетку.Initially in a liquid or viscous state, it permeates the fibers, and during the curing process - under the influence of heat, pressure or chemical catalysts - it undergoes irreversible polymerization, forming a three-dimensional cross-linked network.

Это фундаментально отличает термореактивные полимеры от термопластов, способных плавиться при повторном нагреве. Процесс отверждения представляет собой необратимую химическую реакцию с образованием прочных ковалентных связей, что придает материалу высокую теплостойкость (до 200°C и выше), химическую инертность к агрессивным средам, превосходную адгезию к волокнам, а также значительную конечную жесткость и прочность.This fundamentally distinguishes thermosetting polymers from thermoplastics, which melt upon reheating. The curing process is an irreversible chemical reaction that forms strong covalent bonds, giving the material high heat resistance (up to 200°C and above), chemical inertness to aggressive environments, excellent adhesion to fibers, and significant final rigidity and strength.

Однако эта же необратимость определяет и основные недостатки: невозможность вторичной переработки и, как правило, более сложный и продолжительный цикл формования по сравнению с термопластами.However, this same irreversibility also determines the main disadvantages: the impossibility of recycling and, as a rule, a more complex and lengthy molding cycle compared to thermoplastics.

Конкретный тип термореактивного связующего выбирается в зависимости от технических требований, предъявляемых к конечному изделию.The specific type of thermosetting binder is selected depending on the technical requirements for the final product.

Из уровня техники известна мачта (патент на изобретение RU 2073782 C1, опубликован 20.02.1997).A mast is known from the prior art (patent for invention RU 2073782 C1, published 02/20/1997).

Мачта, включающая овальную в плане многогранную оболочку с гранями разной длины, отличающаяся тем, что оболочка выполнена консольной с уклоном от заделки к свободному концу по большой оси симметрии i 0,98-1,01%, а по меньшей - 0,73-0,59%, длина большей грани равна 2,15-2,25 длины меньшей грани, а расстояние между двумя меньшими гранями равно 1,32-1,35 расстояния между большими гранями.A mast comprising an oval-shaped polyhedral shell with edges of different lengths, characterized in that the shell is made cantilevered with a slope from the seal to the free end along the major axis of symmetry i of 0.98-1.01%, and along the minor axis of symmetry i of 0.73-0.59%, the length of the major edge is equal to 2.15-2.25 of the length of the minor edge, and the distance between the two minor edges is equal to 1.32-1.35 of the distance between the major edges.

Аналог направлен на снижение материалоемкости при одновременном снижении трудоемкости изготовления и монтажа и не ставит, и не решает задачу сокращения времени развертывания. При этом аналог не предусматривает наличия встроенной антенны, что значительно увеличивает скорость развертывания.The analogue is aimed at reducing material consumption while simultaneously reducing manufacturing and installation labor, and does not address the need to reduce deployment time. Furthermore, the analogue does not include a built-in antenna, which significantly increases deployment speed.

Другими недостатками аналога является его конструктивная сложность, что не позволяет обеспечить высокую скорость и простоту монтажа.Other disadvantages of the analogue are its structural complexity, which does not allow for high speed and ease of installation.

Известен другой аналог в виде мачты (Авторское свидетельство СССР N 1414956, кл. Е 04 Н 12/08, 1988).Another analogue in the form of a mast is known (USSR Author's Certificate No. 1414956, class E 04 H 12/08, 1988).

Мачта, включающая оболочку с поперечным сечением в виде равностороннего многоугольника.A mast comprising a shell with a cross-section in the form of an equilateral polygon.

Недостатком этого решения является высокая металлоемкость вследствие недостаточного использования несущей способности материала сечения и возможность попадания продольного сварного шва в зону наибольших напряжений, что отрицательно сказывается на надежности мачты.The disadvantage of this solution is the high metal consumption due to insufficient use of the bearing capacity of the section material and the possibility of the longitudinal weld seam falling into the zone of greatest stress, which negatively affects the reliability of the mast.

Известен аналог «Мачта из армированного пластика» (Патент 2038261). Использование: в судостроении. Сущность изобретения: силовая продольная труба выполнена из однослойного или многослойного термопласта, армированного предварительно растянутыми в продольном направлении струнами, жестко связанными с упорными планками или кольцами. Изобретение относится к судостроению и касается конструирования мачт для парусных судов и досок различного класса.A similar invention, "Mast Made of Reinforced Plastic" (Patent 2038261), is known. It is used in shipbuilding. The invention consists of a longitudinal power tube made of single-layer or multi-layer thermoplastic reinforced with pre-stretched strings rigidly connected to stop strips or rings. The invention relates to shipbuilding and concerns the design of masts for sailboats and various types of sailboards.

Известна мачта из армированного пластика, содержащая силовую продольную трубу с наружным стеклопластиковым слоем, выполненным из стеклолент, пропитанных связующим на основе смолы, и соединяющим лик-паз с силовой трубой (Катера и яхты, 1983, N 105, 90).A mast made of reinforced plastic is known, containing a longitudinal power pipe with an outer fiberglass layer made of glass tapes impregnated with a resin-based binder and connecting the face-groove with the power pipe (Boats and Yachts, 1983, No. 105, 90).

Недостатком этой мачты является избыточная гибкость, снижающая ее прочность.The disadvantage of this mast is its excessive flexibility, which reduces its strength.

Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является Удлиняемый листовой элемент (варианты), способ изготовления удлиняемого листового элемента (варианты) (патент RU 2189316 C2, опубликован: 20.09.2002 Бюл. № 26).The closest analogue of the claimed utility model is the Extendable sheet element (variants), the method for manufacturing the extendable sheet element (variants) (patent RU 2189316 C2, published: 20.09.2002 Bulletin No. 26).

Ближайший аналог относится к удлиняемому элементу и к способу его изготовления. Удлиняемый листовой элемент способен изменять форму между первым и вторым состояниями.The closest analog relates to the extendable element and its manufacturing method. The extendable sheet element is capable of changing shape between the first and second states.

Первым состоянием является свернутое в рулон состояние, в котором элемент свернут в рулон по существу параллельно первой оси. Вторым состоянием является удлиненное состояние, в котором элемент расположен по существу параллельно второй оси под некоторым углом к первой оси. По первому варианту элемент полностью или частично изготовлен из материала или материалов, которые имеют большую прочность при растяжении и/или сжатии под некоторым углом к первой и/или второй осям, чем в направлении осей вследствие геометрической и/или молекулярной структуры материалов.The first state is the rolled state, in which the element is rolled substantially parallel to the first axis. The second state is the elongated state, in which the element is positioned substantially parallel to the second axis at an angle to the first axis. In the first embodiment, the element is made, in whole or in part, of a material or materials that exhibit greater tensile and/or compressive strength at an angle to the first and/or second axes than in the direction of the axes due to the geometric and/or molecular structure of the materials.

При растяжении элемента в направлении, параллельном второй оси, отличие в прочности при растяжении и/или сжатии обуславливает сокращение в направлении под некоторым углом ко второй оси с приведением элемента во второе состояние.When an element is stretched in a direction parallel to the second axis, the difference in tensile and/or compressive strength causes a contraction in the direction at some angle to the second axis, bringing the element into the second state.

По второму варианту элемент имеет множество пересекающихся волокон в плоскости листа или параллельно ей. Каждое волокно расположено под углом от 0 до 90° к первой оси. При растяжении элемента в направлении, параллельном второй оси, пересекающиеся волокна вызывают сокращение в направлении под некоторым углом ко второй оси с приведением элемента во второе состояние. Описан также способ изготовления удлиняемого листового элемента.In the second embodiment, the element has multiple intersecting fibers in the plane of the sheet or parallel to it. Each fiber is positioned at an angle of 0 to 90° to the primary axis. When the element is stretched in a direction parallel to the secondary axis, the intersecting fibers cause contraction in a direction at some angle to the secondary axis, bringing the element into the secondary state. A method for manufacturing an elongated sheet element is also described.

Его ключевой недостаток в том, что аналог не предусматривает наличия встроенной антенны, что значительно увеличивает скорость развертывания. Сам по себе аналог описывает материал, а не устройство с антенной.Its key drawback is that the analog does not include a built-in antenna, which significantly increases deployment speed. The analog itself describes the material, not the device with the antenna.

Данная полезная модель решает ключевые проблемы аналогов благодаря уникальной комбинации конструктивных и материальных особенностей, целенаправленно реализующих базовые принципы для гарантированного получения требуемого технического результата.This utility model solves key problems of similar products thanks to a unique combination of design and material features that purposefully implement basic principles to guarantee the desired technical result.

Техническим результатом является сокращение времени развертывания композитной мачты с антенной.The technical result is a reduction in the deployment time of a composite mast with an antenna.

Технический результат достигается за счет того, что Композитная мачта с антенной, предназначенная наземной или надземной для установки, содержит ствол, выполненный из листового композитного материала, способный к переходу из свернутого в рулон транспортного положения в развернутое рабочее положение, в котором он образует удлиненный цилиндр с продольным разрезом, отличается от аналогов тем, что ствол содержит металлическую антенну, листовой композитный материал выполнен из бистабильного термореактопласта, коррозионно-стойкого, армированного волокнистыми наполнителями и пропитанного термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы, при этом листовой композитный материал содержит несколько слоев волокнистого наполнителя.The technical result is achieved due to the fact that the composite mast with an antenna, intended for ground or overground installation, contains a trunk made of a sheet composite material, capable of transitioning from a rolled-up transport position to an unrolled working position, in which it forms an elongated cylinder with a longitudinal cut, differs from analogs in that the trunk contains a metal antenna, the sheet composite material is made of a bistable thermosetting plastic, corrosion-resistant, reinforced with fibrous fillers and impregnated with a thermosetting binder based on crack-resistant resin, wherein the sheet composite material contains several layers of fibrous filler.

При этом листовой композитный материал содержит внутренний слой, содержащий волокнистый наполнитель, выполненный из углеволокна и термореактивного связующего на основе трещиностойкой смолы, при этом листовой композитный материал содержит волокнистый наполнитель, выполненный их стекловолокна.In this case, the sheet composite material contains an inner layer containing a fibrous filler made of carbon fiber and a thermosetting binder based on crack-resistant resin, while the sheet composite material contains a fibrous filler made of fiberglass.

При этом волокнистые наполнители уложены в несколько слоев, причем углы укладки волокон в смежных слоях являются разнонаправленными.In this case, fibrous fillers are laid in several layers, and the angles of laying of fibers in adjacent layers are multidirectional.

При этом ствол в рабочем состоянии полый внутри.In this case, the barrel is hollow inside when in working condition.

При этом ствол в поперечном сечении в рабочем положении имеет форму круга.In this case, the barrel in cross-section in the working position has the shape of a circle.

При этом композитная мачта с антенной содержит металлическую антенну в виде решетки.In this case, the composite mast with an antenna contains a metal antenna in the form of a lattice.

При этом композитная мачта с антенной содержит разъем для подключения антенны.In this case, the composite mast with the antenna contains a connector for connecting the antenna.

Настоящая полезная модель поясняется чертежами.This utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид варианта исполнения Композитной мачты с антенной,Fig. 1 shows a general view of a variant of the Composite mast with an antenna,

где:Where:

1) Внутренний слой,1) Inner layer,

2) Ствол,2) Barrel,

3) Композитная мачта с антенной.3) Composite mast with antenna.

Настоящая полезная модель осуществляется следующим образом.The present utility model is implemented as follows.

Настоящая полезная модель относится к мобильным развертываемым конструкциям, а именно мачтам с антенной из композитного материала, предназначенным для оперативной наземной или надземной установки в полевых условияхThis utility model relates to mobile deployable structures, namely masts with an antenna made of composite material, intended for operational ground or above-ground installation in field conditions.

Конструкция композитной мачты с антенной (3) обладает свойствами бистабильного листового композитного материала, из которого она (3) изготовлена, что позволяет композитной мачте с антенной (3) переходить из свернутого транспортного состояния в развернутое рабочее. Ключевая особенность композитной мачты с антенной (3) заключается в свойствах материала, который при развертывании формирует заданный профиль, а именно стремится к цилиндрической форме.The composite mast with antenna (3) features the bistable properties of the sheet composite material from which it is made, allowing the composite mast with antenna (3) to transition from a folded, transport position to an extended, operational position. A key feature of the composite mast with antenna (3) is the material's properties, which, when deployed, form a predetermined profile, specifically, a cylindrical shape.

Способность сохранять оба состояния (свернутого и рабочего) без постоянного приложения внешней энергии заложена в архитектуре материала композитной мачты с антенной (3). Это достигается не просто за счет высокой упругости, а благодаря ориентации армирующих волокон в соседних слоях ламината, под разными углами относительно продольной оси ствола (2).The ability to maintain both states (folded and operational) without the constant application of external energy is inherent in the architecture of the composite mast and antenna material (3). This is achieved not simply through high elasticity, but by orienting the reinforcing fibers in adjacent laminate layers at different angles relative to the longitudinal axis of the mast (2).

При развертывании (растяжении полотна) такая структура создает внутренние напряженности, которые самопроизвольно скручивают листовой композитный материал в жесткую трубчатую форму. В свернутом состоянии эти же внутренние напряжения обеспечивают плотную и компактную укладку ствола (2) в рулон.When unrolled (stretched), this structure creates internal stresses that spontaneously twist the sheet composite material into a rigid tubular shape. When rolled, these same internal stresses ensure the tight and compact packing of the barrel (2) into a roll.

Основным конструктивным элементом композитной мачты с антенной (3) является ствол (2), выполненный из листового композитного материала, способный к переходу из свернутого в рулон транспортного положения в развернутое рабочее положение, в котором он образует удлиненный цилиндр с продольным разрезом.The main structural element of the composite mast with antenna (3) is the trunk (2), made of sheet composite material, capable of transitioning from a rolled-up transport position to an unrolled working position, in which it forms an elongated cylinder with a longitudinal cut.

При этом ствол (2) в рабочем состоянии полый внутри.In this case, the barrel (2) is hollow inside when in working condition.

При этом ствол (2) в поперечном сечении в рабочем положении имеет форму круга.In this case, the barrel (2) in cross-section in the working position has the shape of a circle.

При этом листовой композитный материал выполнен из бистабильного термореактопласта, коррозионно-стойкого, армированного волокнистыми наполнителями и пропитанного термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы.The sheet composite material is made of a bistable thermosetting plastic, corrosion-resistant, reinforced with fibrous fillers and impregnated with a thermosetting binder based on crack-resistant resin.

Ключевой функциональной характеристикой ствола (2) является свойство бистабильности листового композитного материала - он может переходить из компактного транспортного положения, будучи свернутым в рулон, в полностью развернутое рабочее положение.The key functional characteristic of the barrel (2) is the bistability property of the sheet composite material - it can move from a compact transport position, being rolled up, to a fully unfolded working position.

В рабочем положении ствол (2) принимает форму удлиненного полого цилиндра, обеспечивая необходимую высоту и пространство для размещения оборудования. Характерной и функционально важной особенностью ствола (2) является продольный разрез по всей ее длине.In its working position, the barrel (2) takes the form of an elongated hollow cylinder, providing the necessary height and space for equipment placement. A distinctive and functionally important feature of the barrel (2) is the longitudinal slit running its entire length.

Такой разрез является неотъемлемой частью композитной мачты с антенной (3), так как именно он, во-первых, делает возможным процесс свертывания и развертывания, а во-вторых, в сочетании с упругими свойствами листового композитного материала, способствует сохранению заданной цилиндрической формы и устойчивости ствола (2) под нагрузкой после его (2) развертывания, в том числе позволяет изменять диаметр ствола (2).This cut is an integral part of the composite mast with an antenna (3), since it is this cut that, firstly, makes the process of folding and unfolding possible, and secondly, in combination with the elastic properties of the sheet composite material, helps maintain the given cylindrical shape and stability of the trunk (2) under load after its (2) unfolding, including allowing the diameter of the trunk (2) to be changed.

Продольный разрез представляет собой непрерывный технологический разрез, проходящий вдоль всей длины ствола (2) композитной мачты с антенной (3) и разделяющий его (2) цилиндрическую оболочку в развернутом состоянии на две несомкнутые кромки.The longitudinal section is a continuous technological section running along the entire length of the trunk (2) of the composite mast with the antenna (3) and dividing its (2) cylindrical shell in the unfolded state into two unclosed edges.

При этом противоположные края листового композитного материала не смыкаются полностью, образуя между собой продольный разрез, ширина которого определяется заданными параметрами укладки и свойствами листового композитного материала. Таким образом, продольный разрез возникает как естественный результат перехода материала в одно из двух устойчивых состояний ствола (2).In this case, the opposite edges of the composite sheet material do not fully meet, forming a longitudinal slit between them, the width of which is determined by the specified installation parameters and the properties of the composite sheet material. Thus, the longitudinal slit arises as a natural result of the material's transition to one of two stable states of the trunk (2).

Без продольного разреза трубчатая конструкция ствола (2) была бы геометрически неизменяемой. Именно продольный разрез, размыкая контур сечения, позволяет листовому композитному материалу переходить в плоское или изогнутое состояние с малым радиусом кривизны, реализуя принцип бистабильности - существования в двух устойчивых конфигурациях без затрат внешней энергии, значительно увеличивая скорость развертывания Композитной мачты с антенной (3).Without the longitudinal section, the tubular structure of the shaft (2) would be geometrically invariable. It is the longitudinal section, by breaking the contour of the cross-section, that allows the sheet composite material to transition into a flat or curved state with a small radius of curvature, implementing the principle of bistability—existence in two stable configurations without the expenditure of external energy, significantly increasing the deployment speed of the composite mast with antenna (3).

Кроме того, наличие продольного разреза обеспечивает определенную степень адаптивности, например в несобранном состоянии ширина зазора может незначительно варьироваться, что позволяет корректировать эффективный диаметр ствола для оптимизации жесткости или компенсации производственных допусков. При эксплуатационных ветровых нагрузках кромки продольного разреза могут совершать микроперемещения относительно друг друга, выполняя роль демпфирующего элемента, частично рассеивающего энергию колебаний и снижающего пиковые напряжения в стволе (2).Furthermore, the presence of a longitudinal slit provides a certain degree of adaptability. For example, in the unassembled state, the gap width can vary slightly, allowing the effective barrel diameter to be adjusted to optimize rigidity or compensate for manufacturing tolerances. Under operational wind loads, the edges of the longitudinal slit can perform microscopic movements relative to each other, acting as a damping element, partially dissipating vibration energy and reducing peak stresses in the barrel (2).

При этом листовой композитный материал содержит несколько слоев волокнистого наполнителя.In this case, the sheet composite material contains several layers of fibrous filler.

Конструкция ствола (2) основана на использовании многослойной структуры листового композитного материала, где каждый слой выполняет определенную функцию.The design of the barrel (2) is based on the use of a multi-layer structure of sheet composite material, where each layer performs a specific function.

Слоистая структура листового композитного материала формируется из волокнистых наполнителей, в том числе ровингов - непрерывных жгутов из стеклянных и/или углеродных волокон, пропитанных термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы (например, модифицированной эпоксидной или винилэфирной, но не ограничивая перечисленными).The layered structure of the sheet composite material is formed from fibrous fillers, including rovings - continuous bundles of glass and/or carbon fibers impregnated with a thermosetting binder based on crack-resistant resin (for example, modified epoxy or vinyl ester, but not limited to those listed).

Ключевым аспектом является разнонаправленная ориентация волокон в смежных слоях листового композитного материала. Такая анизотропная структура листового композитного материала создает внутренние напряженно-деформированные состояния, которые обеспечивают бистабильность листового композитного материала.A key aspect is the multidirectional orientation of fibers in adjacent layers of the composite sheet material. This anisotropic structure of the composite sheet material creates internal stress-strain states that ensure the sheet composite material's bistability.

При развертывании эти внутренние напряжения вызывают самопроизвольное скручивание листового композитного материала в заданную трубчатую форму, что исключает необходимость применения сложных механических приводов и значительно ускоряет процесс монтажа Композитной мачты с антенной (3).When deployed, these internal stresses cause spontaneous twisting of the sheet composite material into a given tubular shape, which eliminates the need for complex mechanical drives and significantly speeds up the installation process of the Composite Mast with Antenna (3).

Многослойность листового композитного материала также позволяет комбинировать различные типы волокнистых наполнителей для оптимизации эксплуатационных характеристик Композитной мачты с антенной (3).The multi-layer nature of the composite sheet material also allows for the combination of different types of fiber fillers to optimize the performance characteristics of the Composite Mast with Antenna (3).

Композитная мачта с антенной (3) содержит внутренний слой (1).The composite mast with antenna (3) contains an inner layer (1).

Внутренний слой (1) содержит углеволокно, обеспечивающее высокое отношение прочности и жесткости к массе, что критически важно для сопротивления продольным изгибающим и ветровым нагрузкам.The inner layer (1) contains carbon fiber, which provides a high strength-to-weight ratio, which is critical for resisting longitudinal bending and wind loads.

Наружные или промежуточные слои содержат волокнистые наполнители в виде стекловолокна и выполняют несколько функций: повышение ударной вязкости и стойкости к повреждениям при транспортировке и развертывании композитной мачты с антенной (3), а также создание диэлектрического барьера, улучшающего электромагнитные характеристики встроенной антенны и безопасность персонала.The outer or intermediate layers contain fibrous fillers in the form of fiberglass and perform several functions: increasing impact strength and resistance to damage during transportation and deployment of the composite mast with antenna (3), as well as creating a dielectric barrier that improves the electromagnetic characteristics of the built-in antenna and the safety of personnel.

Дополнительно, для повышения межслойной прочности и сопротивления расслоению, в структуру листового композитного материала интегрирован тканый или вязаный слой волокнистого наполнителя, который улучшает распределение механических напряжений и повышает ударную стойкость.Additionally, to increase interlayer strength and delamination resistance, a woven or knitted layer of fibrous filler is integrated into the structure of the sheet composite material, which improves the distribution of mechanical stresses and increases impact resistance.

Пропитка термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы обеспечивает не только высокую адгезию к волокнам, но и повышенную эластичность, что позволяет листовому композитному материалу выдерживать многократные циклы свертывания-развертывания без образования микротрещин и деградации физико-механических свойств ствола (2).Impregnation with a thermosetting binder based on crack-resistant resin provides not only high adhesion to the fibers, but also increased elasticity, which allows the sheet composite material to withstand multiple cycles of folding and unfolding without the formation of microcracks and degradation of the physical and mechanical properties of the barrel (2).

Коррозионная стойкость структуры листового композитного материала устраняет необходимость в регулярном обслуживании композитной мачты с антенной (3) и наличия защитных покрытий, обеспечивая долговечность композитной мачты с антенной (3) даже при длительном нахождении в агрессивных средах.The corrosion resistance of the sheet composite material structure eliminates the need for regular maintenance of the composite mast with antenna (3) and the presence of protective coatings, ensuring the durability of the composite mast with antenna (3) even when exposed to aggressive environments for a long time.

Таким образом, многослойная структура ствола (2), за счет наличия волокнистых наполнителей с разнонаправленной ориентацией, является фундаментальным элементом, который в сочетании с бистабильностью листового композитного материала и термореактивным связующим непосредственно способствует достижению основных преимуществ композитной мачты с антенной (3): быстрое развертывание, мобильность, устойчивость к климатическим воздействиям и длительный срок службы.Thus, the multilayer structure of the trunk (2), due to the presence of fibrous fillers with multidirectional orientation, is a fundamental element which, in combination with the bistability of the sheet composite material and the thermosetting binder, directly contributes to achieving the main advantages of the composite mast with antenna (3): rapid deployment, mobility, resistance to climatic influences and a long service life.

Внутренний слой (1) является силовым элементом конструкции ствола (1), обеспечивающим основные прочностные и жесткостные характеристики композитной мачты с антенной (3).The inner layer (1) is a power element of the trunk structure (1), providing the main strength and rigidity characteristics of the composite mast with antenna (3).

Внутренний слой (1) формируется на основе углеволокна, в виде непрерывных ровингов и/или однонаправленных лент, пропитанных термореактивным связующим на основе трещиностойкой смолы.The inner layer (1) is formed on the basis of carbon fiber, in the form of continuous rovings and/or unidirectional tapes impregnated with a thermosetting binder based on crack-resistant resin.

Углеволокно обладает исключительно высоким модулем упругости и пределом прочности при растяжении, что позволяет достичь максимального отношения прочности к массе композитной мачты с антенной (3).Carbon fiber has an exceptionally high modulus of elasticity and tensile strength, which allows for the highest strength-to-weight ratio of the composite antenna mast (3).

Внутренний слой (1) эффективно воспринимает продольные нагрузки, возникающие при изгибе композитной мачты с антенной (3) под действием ветра, а также обеспечивает общую продольную устойчивость композитной мачты с антенной (3).The inner layer (1) effectively absorbs longitudinal loads arising from bending of the composite mast with antenna (3) under the influence of wind, and also ensures the overall longitudinal stability of the composite mast with antenna (3).

Благодаря низкой плотности углеволокна, внутренний слой (1) не утяжеляет композитную мачту с антенной (3), что критически важно для обеспечения портативности и скорости развертывания.Due to the low density of carbon fiber, the inner layer (1) does not add weight to the composite mast with antenna (3), which is critical for ensuring portability and speed of deployment.

Термореактивное связующее, содержащееся во внутреннем слое (1), на основе трещиностойкой смолы выполняет функцию матрицы, которая фиксирует волокнистый наполнитель, распределяет нагрузку между ним и обеспечивает стойкость к образованию и развитию микротрещин.The thermosetting binder contained in the inner layer (1), based on crack-resistant resin, acts as a matrix that fixes the fibrous filler, distributes the load between it and ensures resistance to the formation and development of microcracks.

Трещиностойкая смола после полимеризации сохраняет определенную эластичность, что позволяет внутреннему слою (1) деформироваться без хрупкого разрушения при многократных циклических изгибах во время свертывания и развертывания композитной мачты с антенной (3), а также при динамических ветровых нагрузках.After polymerization, the crack-resistant resin retains a certain elasticity, which allows the inner layer (1) to deform without brittle failure during repeated cyclic bending during the folding and unfolding of the composite mast with antenna (3), as well as under dynamic wind loads.

Термореактивное связующее обеспечивает высокую адгезию к волокнистому наполнителю, защищает его от внешних воздействий (влаги, ультрафиолета, химических агентов) и участвует в создании внутренних напряжений, необходимых для бистабильного поведения листового композитного материала.The thermosetting binder ensures high adhesion to the fibrous filler, protects it from external influences (moisture, ultraviolet radiation, chemical agents) and participates in the creation of internal stresses necessary for the bistable behavior of the sheet composite material.

Параллельно с внутренним слоем (1) в листовом композитном материале содержатся слои на основе стекловолокна, которые располагаются снаружи внутреннего слоя (1), относительно вертикальной оси ствола (2).In parallel with the inner layer (1), the sheet composite material contains layers based on fiberglass, which are located outside the inner layer (1), relative to the vertical axis of the barrel (2).

При этом внутренний слой (1), содержащий волокнистый наполнитель в виде углеволокна, обладает управляемой электропроводностью, характерной для полупроводниковых материалов, что активно используется для формирования интегрированной антенной системы.In this case, the inner layer (1), containing a fibrous filler in the form of carbon fiber, has a controlled electrical conductivity, characteristic of semiconductor materials, which is actively used to form an integrated antenna system.

Углеволокно, в отличие от типичных диэлектриков, таких как стекловолокно или проводников, таких как металлы, имеет свойства, близкие к полупроводникам и сегнетоэлектрикам.Carbon fiber, unlike typical dielectrics such as fiberglass or conductors such as metals, has properties similar to semiconductors and ferroelectrics.

Его удельное электрическое сопротивление находится в диапазоне 10^-3-10^-5 Ом⋅м, что существенно выше, чем у меди, 1,68⋅10^-8 Ом⋅м, но достаточно для эффективного взаимодействия с электромагнитными полями в радиочастотном диапазоне.Its specific electrical resistance is in the range of 10 ^-3 -10 ^-5 Ohm⋅m, which is significantly higher than that of copper, 1.68⋅10 ^-8 Ohm⋅m, but sufficient for effective interaction with electromagnetic fields in the radio frequency range.

Эта особенность обусловлена графитоподобной кристаллической структурой углеродных волокон, в которой подвижность носителей заряда (электронов) может регулироваться ориентацией волокон, степенью графитизации и составом полимерной матрицы.This feature is due to the graphite-like crystalline structure of carbon fibers, in which the mobility of charge carriers (electrons) can be regulated by the orientation of the fibers, the degree of graphitization and the composition of the polymer matrix.

Внутренний слой (1), выполненный из углеволокна, может быть структурно спроектирован таким образом, чтобы выступать в качестве активного элемента антенны - например, в составе решетчатой или полосовой излучающей структуры, интегрированной непосредственно в листовой композитный материал.The inner layer (1), made of carbon fiber, can be structurally designed to act as an active element of the antenna - for example, as part of a lattice or strip radiating structure integrated directly into the sheet composite material.

За счет управления геометрией укладки, например, созданием зон с различной плотностью и/или направлением волокон волокнистого наполнителя, во внутреннем слое (1) формируются участки с заданным распределением проводимости, которые способны выполнять функции:By controlling the geometry of the laying, for example, by creating zones with different density and/or direction of the fibres of the fibrous filler, areas with a given conductivity distribution are formed in the inner layer (1), which are capable of performing the following functions:

распределенного излучающего элемента, где волокнистые наполнители действуют как множество миниатюрных дипольных или щелевых излучателей, работающих в согласованном режиме,distributed radiating element, where the fibrous fillers act as a multitude of miniature dipole or slot radiators operating in a coordinated mode,

направляющей структуры для поверхностных электромагнитных волн, что позволяет управлять диаграммой направленности и полосой пропускания антенны,a guiding structure for surface electromagnetic waves, which allows for control of the antenna's radiation pattern and bandwidth,

согласующего элемента, поскольку полупроводниковые свойства позволяют плавно регулировать импеданс на границе металлической антенны и внутреннего слоя (1), управляя отражением сигнала.matching element, since the semiconductor properties allow smooth regulation of the impedance at the boundary of the metal antenna and the inner layer (1), controlling the reflection of the signal.

Кроме того, полупроводниковая природа углеволокна позволяет минимизировать паразитные емкостные и индуктивные связи внутри листового композитного материала, что снижает потери на переизлучение и улучшает добротность антенны композитной мачты с антенной (3).In addition, the semiconductor nature of carbon fiber allows for the minimization of parasitic capacitive and inductive coupling within the sheet composite material, which reduces re-radiation losses and improves the quality factor of the composite mast antenna (3).

В комбинации с диэлектрическими слоями, содержащими стекловолокна, которые выступают в качестве защитного и согласующего барьера, внутренний слой (1) образует многослойную электродинамическую структуру типа проводник-диэлектрик, характерную для печатных антенн или антенн с диэлектрическим покрытием.In combination with dielectric layers containing glass fibers, which act as a protective and matching barrier, the inner layer (1) forms a multilayer electrodynamic structure of the conductor-dielectric type, typical for printed antennas or antennas with a dielectric coating.

Технические преимущества использования углеволокна во внутреннем слое (1):Technical advantages of using carbon fiber in the inner layer (1):

отсутствует необходимость в отдельном или дополнительном металлическом излучателе;there is no need for a separate or additional metal emitter;

управляемая проводимость позволяет экранировать кабельные линии или чувствительные элементы, размещенные внутри мачты, от внешних помех;controlled conductivity allows shielding of cable lines or sensitive elements located inside the mast from external interference;

в отличие от металлов, углеволокно не подвержено электрохимической коррозии, что сохраняет стабильность электрических параметров в условиях высокой влажности, соленой среды или иных агрессивных сред;Unlike metals, carbon fiber is not subject to electrochemical corrosion, which maintains the stability of electrical parameters in conditions of high humidity, salty environments or other aggressive environments;

один и тот же слой (1) одновременно работает как силовой элемент, воспринимающий механические нагрузки, и как часть антенной системы, что соответствует принципу мультифункциональности композитной мачты с антенной (3).one and the same layer (1) simultaneously functions as a power element that bears mechanical loads and as part of the antenna system, which corresponds to the principle of multifunctionality of the composite mast with antenna (3).

При этом внутренний слой (1) дополняет свойства бистабильности листового композитного материала, что обеспечивает выполнения технического результата в виде снижения скорости развертывания композитной мачты с антенной.In this case, the inner layer (1) complements the bistability properties of the sheet composite material, which ensures the achievement of the technical result in the form of a reduction in the deployment speed of the composite mast with an antenna.

Ствол (2) содержит металлическую антенну.The barrel (2) contains a metal antenna.

При этом ствол (2) содержит металлическую антенну в виде решетки, а также разъем для подключения антенны.The barrel (2) contains a metal antenna in the form of a grid, as well as a connector for connecting the antenna.

Интеграция металлической антенны в ствол (2) является ключевым конструктивным решением композитной мачты с антенной (3), обеспечивающим высокую степень готовности системы к эксплуатации сразу во время и после развертывания и значительным образам сокращая время развертывания.The integration of a metal antenna into the shaft (2) is a key design solution for the composite mast with antenna (3), ensuring a high degree of system readiness for operation immediately during and after deployment and significantly reducing deployment time.

Металлическая антенна, например, изготовленная из меди, алюминия или их сплавов, или их сочетаний, размещается внутри слоистой структуры листового композитного материала на этапе изготовления ствола (2), что исключает необходимость последующего монтажа металлической антенны на композитную мачту с антенной (3) в полевых условиях, значительным образом снижая время развертывания.A metal antenna, for example made of copper, aluminum or their alloys, or combinations thereof, is placed inside the layered structure of the sheet composite material at the stage of manufacturing the barrel (2), which eliminates the need for subsequent installation of the metal antenna on the composite mast with the antenna (3) in the field, significantly reducing the deployment time.

Такая интеграция достигается путем размещения металлической антенны между слоями листового композитного материала.This integration is achieved by placing a metal antenna between layers of sheet composite material.

При этом металлическая антенна располагается внутри стенки ствола (2), между внутренним слоем (1) и любым другим слоем, содержащим стекловолокно.In this case, the metal antenna is located inside the barrel wall (2), between the inner layer (1) and any other layer containing fiberglass.

Металлическая антенна выполняется в виде плоского или объемного проводящего элемента, конфигурация которого оптимизирована под конкретные рабочие частоты и тип излучения, например, всенаправленное или направленное.A metal antenna is made in the form of a flat or volumetric conductive element, the configuration of which is optimized for specific operating frequencies and radiation types, for example, omnidirectional or directional.

Ее электрические параметры (импеданс, диаграмма направленности, полоса пропускания) стабильны благодаря фиксированному положению относительно слоев листового композитного материала, которые выступают в качестве диэлектрика с контролируемой проницаемостью.Its electrical parameters (impedance, radiation pattern, bandwidth) are stable due to the fixed position relative to the layers of sheet composite material, which act as a dielectric with controlled permeability.

Исполнение антенны в виде решетки, например, в форме печатной решетчатой структуры, наборных излучающих элементов или щелевой решетки, позволяет достичь оптимального сочетания эффективности, веса и механической совместимости с гибким стволом (2).The antenna design in the form of a grid, for example, in the form of a printed grid structure, a set of radiating elements or a slotted grid, allows for an optimal combination of efficiency, weight and mechanical compatibility with a flexible trunk (2).

Решетчатая структура металлической антенны обладает пониженной парусностью по сравнению со сплошными металлическими экранами, что снижает ветровую нагрузку на композитную мачту с антенной (3), кроме того, такая конструкция обеспечивает:The lattice structure of the metal antenna has a reduced windage compared to solid metal screens, which reduces the wind load on the composite mast with the antenna (3), in addition, this design ensures:

повышенную надежность электрического контакта, так как распределенная сеть проводящих элементов менее чувствительна к возможным локальным повреждениям;increased reliability of electrical contact, since the distributed network of conductive elements is less sensitive to possible local damage;

улучшенное теплорассеяние при работе в режиме передающей антенны, предотвращающее перегрев и деградацию листового композитного материала ствола (2);improved heat dissipation when operating in transmitting antenna mode, preventing overheating and degradation of the sheet composite material of the barrel (2);

совместимость с бистабильным свойством ствола (2) - металлическая антенна проектируется с учетом деформаций при свертывании/развертывании композитной мачты с антенной (3), сохраняя целостность и электрические характеристики после многочисленных циклов трансформации.compatibility with the bistable property of the trunk (2) - the metal antenna is designed taking into account the deformations during folding/deployment of the composite mast with the antenna (3), maintaining integrity and electrical characteristics after numerous transformation cycles.

Разъем для подключения антенны монтируется на части ствола (2) или в стволе (2) и обеспечивает быстрое и надежное соединение с внешним радиочастотным кабелем и/или иным устройством.The antenna connector is mounted on the barrel part (2) or in the barrel (2) and provides a quick and reliable connection to an external RF cable and/or other device.

Конструктивно разъем для подключения антенны интегрируется в листовой композитный материал таким образом, что его центральный проводник электрически соединяется с металлической антенной, а внешний экран - с системой заземления мачты, при ее наличии.Structurally, the antenna connector is integrated into the sheet composite material in such a way that its central conductor is electrically connected to the metal antenna, and the outer shield is connected to the mast grounding system, if any.

Таким образом, комбинация интегрированной металлической антенны решетчатого типа и штатного разъема для подключения антенны исключает отдельный этап монтажа композитной мачты с антенной (3), снижает количество операций при развертывании, повышает надежность электрических соединений и обеспечивает полную готовность композитной мачты с антенной (3) к эксплуатации сразу после ее перевода в рабочее положение. Данное решение напрямую способствует достижению основного технического результата - сокращению времени развертывания композитной мачты с антенной (3) любых условиях, а также повышению ее эксплуатационной надежности в различных климатических условиях.Thus, the combination of an integrated metal lattice antenna and a standard antenna connector eliminates the need for a separate installation step for the composite mast and antenna (3), reduces the number of deployment steps, improves the reliability of electrical connections, and ensures the composite mast and antenna (3) is ready for operation immediately after its deployment. This solution directly contributes to the key technical result—reducing the deployment time of the composite mast and antenna (3) under any conditions, as well as increasing its operational reliability in various climatic conditions.

Примером реализации заявленной полезной модели «Композитная мачта с антенной», является композитная мачта с антенной, изготовленная ООО «ИЦ Композит».An example of the implementation of the claimed utility model "Composite mast with antenna" is a composite mast with antenna manufactured by IC Composite LLC.

Мачта для антенны была изготовлена длиной 6 метров, с диаметром ствола 75 мм.The antenna mast was made 6 meters long, with a trunk diameter of 75 mm.

Ствол был выполнен в форме цилиндра с продольным разрезом и изготавливался из бистабильного композитного материала на основе эпоксидной смолы с повышенной трещиностойкостью, армированной пятью слоями, содержащими стеклоткань и ровинги из стекловолокна.The barrel was shaped like a cylinder with a longitudinal cut and was made from a bistable composite material based on epoxy resin with increased crack resistance, reinforced with five layers containing fiberglass and fiberglass rovings.

При этом композитная мачта с антенной содержала внутренний слой, содержащий углеволокно.The composite mast with the antenna contained an inner layer containing carbon fiber.

При этом в структуру стенки ствола (в листовой композитный материал) была интегрирована металлическая антенна в виде решетки.At the same time, a metal antenna in the form of a grid was integrated into the structure of the barrel wall (into the sheet composite material).

Процесс производства композитной мачты с антенной включал пропитку волокнистого наполнителя, с установкой на оправку, полимеризацию в печи в течение нескольких часов, механическую обработку.The manufacturing process for the composite mast with antenna included impregnation of the fiber filler, installation on a mandrel, polymerization in an oven for several hours, and mechanical processing.

Испытания композитной мачты с антенной проводились в диапазоне температур от -50°C до +50°C. Основным показателем испытаний являлось время развертывания.Tests of the composite mast and antenna were conducted in temperatures ranging from -50°C to +50°C. The primary test metric was deployment time.

Развертыванием считался факт того, что композитная мачта с антенной будет надежно и устойчиво установлена, антенна подключена через разъем для антенны.Deployment was considered to be the fact that the composite mast with the antenna was securely and stably installed, and the antenna was connected via the antenna connector.

Результаты испытаний в сравнении с обычной, металлической мачтой с антенной приведены в таблице 1.The test results compared to a conventional metal mast with an antenna are shown in Table 1.

Таблица 1. Результаты испытанийTable 1. Test results

Наименование образцаSample name Композитная мачта с антенной длиной ствола 6 метровComposite mast with a 6-meter long antenna Металлическая мачта 6 метров с направленной антенной 6 meter metal mast with directional antenna Время развертывания при выдержке изделия при температуре минут 50°C 5 часовThe deployment time when the product is kept at a temperature of 50°C is 5 hours. Испытание №1: 1 мин 50 секTest #1: 1 min 50 sec Испытание №2: 1 мин 42 секTest #2: 1 min 42 sec Испытание №1: 5 мин 30 секTest #1: 5 min 30 sec Испытание №2: 5 мин 10 секTest #2: 5 min 10 sec Время развертывания при температуре плюс 23°CDeployment time at a temperature of plus 23°C Испытание №1: 1 мин 45 секTest #1: 1 min 45 sec Испытание №2: 1 мин 39 секTest #2: 1 min 39 sec Испытание №1: 4 мин 20 секTest #1: 4 min 20 sec Испытание №2: 4 мин 35 секTest #2: 4 min 35 sec Время развертывания при выдержке изделия при температуре плюс 50°C 5 часовThe deployment time when the product is kept at a temperature of plus 50°C is 5 hours. Испытание №1: 1 мин 55 секTest #1: 1 min 55 sec Испытание №2: 1 мин 52 секTest #2: 1 min 52 sec Испытание №1: 4 мин 35 секTest #1: 4 min 35 sec Испытание №2: 4 мин 38 секTest #2: 4 min 38 sec

Результаты испытаний показали, что интегрированная металлическая антенна значительным образом сокращает время развертывания, особенно в составе с бистабильными свойствами листового композитного материала ствола композитной мачты с антенной.Test results showed that the integrated metal antenna significantly reduces deployment time, especially when combined with the bistable properties of the composite sheet material of the composite mast trunk with the antenna.

Испытания подтвердили сохранение геометрической стабильности композитной мачты с антенной, высокой скорости развертывания и удобства эксплуатации.Tests confirmed the geometric stability of the composite mast with antenna, high deployment speed and ease of operation.

Claims

1. A composite mast with an antenna, intended for ground or overground installation, comprising a trunk made of a sheet composite material capable of transitioning from a rolled-up transport position to an unrolled working position, in which it forms an elongated cylinder with a longitudinal cut, characterized in that the trunk contains a metal antenna, the sheet composite material is made of a bistable thermosetting plastic, corrosion-resistant, reinforced with fibrous fillers and impregnated with a thermosetting binder based on crack-resistant resin, wherein the sheet composite material contains several layers of fibrous filler, wherein the sheet composite material contains an inner layer containing fibrous filler made of carbon fiber, and a thermosetting binder based on crack-resistant resin, wherein the sheet composite material contains fibrous filler made of fiberglass.

2. A mast according to paragraph 1, characterized in that the fibrous fillers are laid in several layers, and the angles of laying the fibers in adjacent layers are multidirectional.

3. The mast according to paragraph 1, characterized in that the trunk in the working state is made hollow inside.

4. The mast according to paragraph 1, characterized in that the trunk in cross-section in the working position has the shape of a circle.

5. The mast according to paragraph 1, characterized in that it contains a metal antenna in the form of a lattice.

6. The mast according to paragraph 1, characterized in that it contains a connector for connecting an antenna.