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碳纤维卫星臂减轻了重量,简化了在海军舰艇上的组装【苏州复材展】

发布时间:2024-11-19

卫星通信系统开发商EM Solutions与ACS Australia合作,用碳纤/环氧制成的一体式卫星臂取代了铝臂设计,减轻了65%的重量,而且还耐腐蚀。


     卫星通信系统可能会很复杂,经过精心设计,它能够访问各轨道上的卫星并与之通信,其最基本的部分是由安装到旋转臂上的碟形天线反射器组件构成。该旋转臂是一个关键的结构元件,需要足够坚固以支撑天线载荷,并为所有的电子设备提供连接区域,同时还要实现 360 度的精确旋转。

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卫星通信系统开发商 EM Solutions要为其 King Cobra 海军卫星上的相同方位臂寻求一种更轻、更易于安装的设计。合作伙伴 ACS Australia为其提供了一种设计和制造方案,从而获得了一种比金属方案轻65%的方位臂,并使每个臂减少了数十个组件(图片来源EM Solutions通过 ACS Australia获得)

      特别是对于安装在海军舰艇上部的卫星通信系统而言,还需要满足一系列额外的要求,比如,重量要轻以使船舶能够携带更多的有效载荷、易于安装以及满足防御要求,如具有极高的耐用性和高抗爆性等。


      2021年,卫星通信技术开发商 EM Solutions(澳大利亚昆士兰州布里斯班)开始设计一种名为King Cobra的新型卫星通信系统,旨在安装在海军舰艇上。King Cobra是一款直径为2m的卫星通信终端,设计用于在地球同步赤道轨道 (GEO)、中地球轨道(MEO)、高椭圆轨道(HEO)和近地轨道(LEO)的卫星星座之间发送和接收军事和商业频段的信号。


      通常,此类卫星通信系统的两个相同臂(有时称为方位臂)由机加工铝制成,由多达数十个用金属紧固件连接的小部件组成。虽然是标准的,但这种类型的臂对于小型海军舰艇来说可能相对较重,而且由于组件数量众多,导致安装复杂,此外,在此类应用中由于经常与水接触而易于腐蚀。

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每一个2m长的臂都要为安装到现有的卫星通信系统上而设计,因此要尽可能减少对原始末端配件的更改(图片来源:ACS Australia)

     EM Solutions决定为用于King Cobra的臂寻求设计和制造方案,以便降低整个卫星通信系统的部件复杂性和重量。

      最终,该公司与澳大利亚先进复合材料结构公司(简称ACS Australia,墨尔本港)展开了合作,这是一家复合材料技术解决方案公司,在为各行业设计、原型制作、制造、组装以及测试复合材料部件方面拥有丰富的经验。

      在ACS Australia的参与下,他们的目标是开发一种全碳纤维/环氧复合材料的臂,它要具有简化、易于安装的设计,重量要比替代的铝制品更轻。该臂的设计还要适应现有的系统和装配工艺,而无需对调节端的配件进行任何重大的调整。

      最终的臂设计是一个单片臂,尺寸约为1.5m×0.5m×0.5m,由CNC加工切割而成的碳纤维织物层构成,并在真空下灌注液态环氧树脂。ACS Australia在其工厂中设计并制造了这些部件。

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