Патентуемая полезная модель относится к космической технике, а именно, к развертываемым на орбите сферическим отражателям с сетчатой поверхностью, представляющим собой калибровочный искусственный спутник земли (ИСЗ). Согласно патентуемой полезной модели, силовой каркас отражателя выполнен в форме сферы, образованной ребрами-меридианами, которые выполнены из стержневых элементов, соединенных между собой меридианальными шарнирами. Для придания необходимой жесткости силовой каркас сферического отражателя содержит экваториальный пояс, соединяющий середины ребер-меридианов. Экваториальный пояс выполнен из стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами, а радиоотражающая поверхность, закрепленная на поверхности силового каркаса, выполнена из металлического сетеполотна. Силовой каркас содержит от 8 до 36 ребер-меридианов, каждое ребро-меридиан содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой мередианальными шарнирами, экваториальный пояс содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами двух типов. Технический результат заключается в том, что разработанная полезная модель позволяет существенно упростить конечную конструктивную реализацию сферического отражателя, устранить достаточного габаритные элементы конструкции, кардинально сократить габаритные размеры отражателя в сложенном состоянии, что повышает удобство его транспортирования на околоземную орбиту, снизить требования к размерам транспортного отсека для его доставки на орбиту. 7 п.ф., 10 ил.

Патентуемая полезная модель относится к космической технике, а именно, к развертываемым на орбите сферическим отражателям с сетчатой поверхностью, представляющим собой калибровочный искусственный спутник земли (ИСЗ).

Разработанный сферический отражатель может быть эффективно использован для решения разнообразных прикладных и научных задач, в частности, в качестве эталонной цели с точно известным значением эффективной площади рассеяния (ЭПР) при испытаниях и контроле функционирования радиолокационных станций (РЛС) с заданными на нее требованиями по точностным характеристикам и по энергетическому потенциалу, для определения с высокой точностью координат космических спутников на орбите, для оценки характеристик отражения разнодиапазонных радиолокационных средств.

Известно, что наилучшими объектами для натурной калибровки РЛС являются отражающие сферические поверхности различных диаметров. Для эффективного решения конструктивной задачи создания раскрывающегося космического отражателя заявитель проанализировал многочисленные и разнообразные по своей конечной реализации технические решения в данной области.

Например, известны разнообразные конструкции рефлекторов «зонтичного типа» (патенты США 2945234; 3286259; 4482900; 5446474;

5864324; 5680125;6028570).

Общим характерным недостатком запатентованных решений является их конструктивная сложность и большие габаритные размеры в сложенном виде, что существенно ограничивает область их эффективного применения.

Известен развертываемый крупногабаритный космический рефлектор (патент РФ 2266592; Н01Q 15/16). Изобретение относится к развертываемым крупногабаритным рефлекторам космических антенн. Технический результат заключается в минимизировании высоты укладки рефлектора в транспортном положении, что достигается выполнением силового кольца рефлектора в виде пантографа с телескопическими стойками. Недостатком известной конструкции является сложность конструкции и увеличенные габаритные размеры устройства в сложенном состоянии.

Известен также развертываемый крупногабаритный рефлектор космического аппарата (патент РФ 2350519; Н01Q 15/16).

Изобретение относится к космическим зеркальным антеннам с развертываемым рефлектором зонтичного типа, имеющим диаметр порядка 12 м и более. Рефлектор содержит центральный узел в виде соосно расположенных основания и фланца, а также силовой каркас, механически связанный через формообразующую структуру с сетеполотном. Силовой каркас образован из шарнирно соединенных с основанием прямолинейных спиц, выполненных в виде сетчатых стержневых конструкций с закрепленными на их концах консолями.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении высокоточного профиля рабочей поверхности рефлектора (среднеквадратичное отклонение от теоретического профиля не более 1,3 мм) после всех видов испытаний, имитирующих условия его эксплуатации, а также в упрощении конструкции и снижении массы рефлектора.

Характерными недостатком запатентованного решения является традиционно сложная конструкция и значительные габаритные размеры в сложенном состоянии.

Известны также конструкции зонтичных антенн космического аппарата (патент РФ 2370864; Н01Q 15/16; патент РФ 2370865; H01Q 15/16).

Изобретения относятся к космической технике, в частности к зеркальным антеннам с развертываемым крупногабаритным рефлектором зонтичного типа.

Технический результат изобретения по патенту РФ 2370864 состоит в расширении эксплуатационных возможностей рефлектора. Зонтичная антенна состоит из облучателя и рефлектора, включающего в себя центральный узел, шарнирно соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц, механически связанный с сетеполотном, ступицу, прикрепленную к центральному узлу с противоположной стороны от раскрыва рефлектора, которая в районе свободного торца с помощью оттяжек единым центром соединена со спицами. Технический результат достигается за счет того, что на свободном торце ступицы установлено устройство подстройки формы радиоотражающей поверхности рефлектора, выходные элементы которого выполнены в виде винтов и расположены между единым центром и каждой оттяжкой, с торцами которых они связаны механически с возможностью вращательного движения и независимого друг от друга изменения эффективного расстояния от точки соединения каждой оттяжки со спицей до единого центра. Продольные оси этих выходных элементов взаимно совпадают с соответствующими осями, проведенными через единый центр и точку соединения соответствующей оттяжки со спицей.

Технический результат изобретения по патенту РФ 2370865 состоит в повышении надежности раскрытия рефлектора. Зонтичная антенна состоит из облучателя и раскрываемого рефлектора, включающего в себя центральный узел, соединенный с ним силовой каркас, выполненный в виде спиц, механически связанный с сетеполотном через формообразующую структуру, выполненную в виде шнуров и стяжных нитей, и сетку, расположенную с противоположной стороны от раскрыва рефлектора на формообразующей структуре. Технический результат достигается за счет того, что на спицы надеты чехлы, а сетка выполнена в виде экранов, расположенных между двумя соседними спицами и изготовленных из эластичного тонкого материала с низкой электропроводностью. Сквозные свободные ячейки экранов имеют меньшие размеры по сравнению с минимально возможными размерами сечений стяжных нитей и шнуров. Каждый экран одной радиальной граничной зоной приклеен к поверхности чехла конкретной спицы, а другой радиальной граничной зоной соединен посредством липучки-застежки с наружной поверхностью граничной зоны соседнего экрана.

Проведенный анализ показывает, что существенными конструктивными недостатками данных устройств является их громоздкость в сложенном состоянии, сложность схемотехнического решения, что обуславливает низкую эксплуатационную надежность конструкции при развертывании на орбите.

Известен сферический отражатель излучения (патент РФ 2185695;

H01Q 15/14), наиболее близкий по технической сущности и конструктивной реализации к патентуемой полезной модели, и который принят в качестве прототипа.

Отражатель излучения, описанный в патенте РФ 2185695, содержит внутреннюю и внешнюю пневмокамеры, радиальные стойки, выполненные в виде гибкой трубки с отверстиями, на которой наращены шарообразные пневмоячейки из эластичного материала, взаимодействующие друг с другом.

Для формирования отражателя прямоугольной формы пневмосистема выполнена в виде матрицы сообщающихся друг с другом взаимно перпендикулярных гибких трубок с отверстиями, вокруг которых наращены пневматические ячейки кубической формы, взаимодействующие друг с другом и зеркальным полотном.

Отражатель со сферической формой поверхности содержит механически и пневматически связанные друг с другом радиальные и концентрические секционные пневматические трубки. Для их создания гибкие трубки имеют отверстия, вокруг которых наращены пневмоячейки формы сектора сферической оболочки. При надуве пневмоячеек они образуют полусферическую оболочку отражателя со сферической вогнутой поверхностью.

На основание пневмоячеек с выпуклой стороны наносятся полоски из проводящего электрический ток металлического покрытия, формирующие электропроводящие кольца. Эти кольца подключаются к источнику регулируемого напряжения относительно металлического покрытия зеркального полотна. Под действием электростатических сил зеркальное полотно принимает сферическую форму.

Кроме того, для раскрытия пленочного отражателя плоской формы внешнее кольцо и радиальные стойки могут быть выполнены в виде гирлянд из полых шариков (или колец), нанизанных на тросы, концы которых пропущены через отверстия жесткого внутреннего кольца и связаны с механизмом натяжения и фиксации положения тросов.

Отражатель со сферической формой поверхности содержит концентрические кольца в виде гирлянды из отражающих излучение ячеек формы сектора сферической оболочки, нанизанные на два троса, пропущенные через середины противоположных боковых граней ячеек. При этом, концентрические кольца соединены друг с другом радиальными тросами, а концы концентрических и радиальных тросов соединены с механизмом натяжения и фиксации положения тросов.

Существенным недостатком известного сферического отражателя по патенту РФ 2185695 является его конструктивная сложность и пониженная надежность процесса разворачивания на орбите, что обусловлено наличием большого числа составляющих его конструктивных элементов, наличием различного рода тросов и механизмов натяжения и фиксации положения этих тросов, наличием нескольких пневмокамер и систем их надувки, значительным количеством динамически используемых конструктивных элементов.

Настоящая полезная модель решает техническую задачу:

Упрощения конструкции сферического отражателя,

Повышения надежности его развертывания на орбите,

Увеличения срока существования на орбите.

Решение поставленной технической задачи достигается следующим образом.

Раскрывающийся сферический отражатель, аналогичный отражателю, описанному в патенте РФ 2185695, содержащий силовой каркас из шарнирно-стержневых элементов, на котором закреплена отражающая поверхность, согласно патентуемой полезной модели, силовой каркас отражателя выполнен в форме сферы, образованной ребрами-меридианами, которые выполнены из стержневых элементов, соединенных между собой меридианальными шарнирами. Предусмотрено, что ребра-меридианы своими концами закреплены в оппозитно расположенных полюсных шарнирах.

В соответствии с патентуемым решением, для придания необходимой жесткости силовой каркас сферического отражателя содержит экваториальный пояс, соединяющий середины ребер - меридианов. Экваториальный пояс выполнен из стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами.

Патентуемым решением предусмотрено, что радиоотражающая поверхность, закрепленная на поверхности силового каркаса, выполнена из металлического сетеполотна.

Согласно патентуемой полезной модели:

Силовой каркас содержит от 8 до 36 ребер-меридианов, каждое ребро-меридиан содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой меридианальными шарнирами;

Экваториальный пояс содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами двух типов.

Силовой каркас выполнен диаметром от 1 до 12 метров.

На поверхности силового каркаса закреплены лазерные уголковые отражатели.

Патентуемая полезная модель предусматривает возможность контроля результатов автономного развертывания сферического отражателя на орбите. В этом случае, сферический отражатель снабжен датчиками в виде концевого выключателя, которые смонтированы на экваториальных и меридиональных шарнирах, а также содержит аппаратуру информационного канала с собственным источником питания для связи с космическим аппаратом и обеспечения передачи командной и телеметрической информации.

Технический результат патентуемой полезной модели заключается в том, что разработанная полезная модель позволяет:

Существенно упростить конечную конструктивную реализацию сферического отражателя, устранить (присущие прототипу) достаточного габаритные элементы конструкции, и соответственно кардинально сократить габаритные размеры отражателя в сложенном состоянии, что повышает удобство его транспортирования на околоземную орбиту, снизить требования к размерам транспортного отсека для его доставки на орбиту;

Сокращение (минимизация) количества функциональных элементов, входящих в состав конечной конструкции сферического отражателя, существенно повышает надежность развертывания отражателя на орбите и увеличивает его эксплуатационный ресурс;

При этом патентуемая конструкция характеризуется повышенной точностью и стабильностью геометрической формы развернутого на орбите сферического отражателя, радиоотражающая поверхностью которого обеспечивает высокие характеристики отражения, что качественно повышает все основные эксплуатационные характеристики сферического отражателя.

Оптимальные габаритные размеры и уменьшенная масса разработанного отражателя в сложенном состоянии позволяет осуществлять его транспортировку на околоземные орбиты попутными запусками, что кардинально повышает экономическую эффективность эксплуатации патентуемой конструкции.

Сущность патентуемой полезной модели поясняется описанием разработанного сферического отражателя и графическими материалами, на которых представлены:

Фиг.1. - Схема сферического отражателя в развернутом состоянии.

Фиг.2. - Меридианальный шарнир ((а - вид сбоку, б - вид снизу);

Фиг.3. - Соединение стержня и меридианального шарнира ((а - вид сбоку, б - вид снизу);

Фиг.4. - Полюсной шарнир.

Фиг.5. - Экваториальный шарнир.

Фиг.6. - Соединение стержней в ребре-меридиане (фрагмент в раскрытом состоянии).

Фиг.7. - Сложенное состояние ребра-меридиана.

Фиг.8. - Сферический отражатель в сложенном состоянии (вид со стороны полюсного шарнира).

Фиг.9. - Сферический отражатель в сложенном состоянии (сечение в экваториальной плоскости).

Фиг.10 - блок-схема аппаратуры информационного канала с собственным источником питания для контроля результатов автономного развертывания отражателя на орбите.

Патентуемый отражатель (фиг.1) в развернутом состоянии представляет собой сферическую оболочку, образованную натянутым на самораскрывающийся силовой каркас трикотажным металлическим сетеполотном.

Силовой каркас отражателя выполнен в форме сферы и содержит (фиг.1) оппозитно расположенную пару полюсных шарниров 1, ребра-меридианы 2, которые выполнены из стержневых элементов 3, соединенных меридиональными шарнирами 4 (фиг.2). Для обеспечения складывания соседние шарниры 4 в ребрах-меридианах располагаются навстречу друг другу (фиг.6).

Все ребра-меридианы 2 своими концами закреплены в соответствующих полюсных шарнирах 1, расположенных оппозитно (один напротив другого).

Для придания дополнительной жесткости силовой каркас отражателя содержит экваториальный пояс 5, соединяющий середины ребер-меридианов 2.

Экваториальный пояс 5 выполнен из стержневых элементов 6, соединенных между собой экваториальными шарнирами двух типов. В местах пересечения меридианов и экватора применяются четырехпальцевые экваториальные шарниры 7 (фиг.5). Между шарнирами 7 стержни 6 соединяются двухпальцевыми шарнирами 8, которые по конструкции аналогичны меридиональным шарнирам 4 (фиг.2). Для обеспечения складывания шарниры 8 также устанавливаются навстречу экваториальной паре пальцев шарнира 7 (фиг.9).

Отражающая поверхность 9, закрепленная на поверхности силового каркаса, функционально является радиоотражающей поверхностью, образована трикотажной металлической сеткой, выполненной, например, из вольфрамовой или стальной микропроволоки с покрытием из золота или никеля.

При разработке настоящего отражателя учитывалось, что количество разбиений по экватору зависит от требуемой точности аппроксимации поверхности сферы, количество разбиений по меридиану равно количеству разбиений по экватору.

Проведенные заявителем исследования свидетельствуют, что для обеспечения сферической формы отражателя и необходимой жесткости силовой каркас:

А экваториальный пояс 5 может содержать от 8 до 36 стержневых элементов 6, соединенных между собой экваториальными шарнирами 7 и 8.

Патентуемая полезная модель предусматривает, что силовой каркас может быть выполнен диаметром от 1 до 12 метров. При этом, для достижения повышенной точности юстировки локационных средств предусмотрена возможность размещения на поверхности силового каркаса лазерных уголковых отражателей (на фиг. не показаны).

Отдельные технические элементы сферического отражателя могут иметь следующую возможную конструктивную реализацию.

Меридианальный шарнир 4 (фиг.2) может быть выполнен в виде петель 10, корпуса 11, двух осей 12 и двух пружин 13. Петли 10 одеваются на оси 12. Пружины 13 также одеваются на оси 12 и располагаются внутри петель 10. Одним концом пружины 13 заделываются в корпус 11, другим в петли 10. При складывании пружина 13 закручивается и запасает энергию для развертывания. На петли 10 крепятся стержневые элементы 3 (фиг.3).

Полюсной шарнир 1 (фиг.4) состоит из корпуса 14 и петель 15, крепящихся на кольцевой оси (внутри корпуса, не показано). На петли 15 крепятся стержневые элементы 3 ребер-меридианов 2.

Экваториальный шарнир 7 (фиг.5) служит для соединения стержневых элементов 3 ребер-меридианов 2 и стержневых элементов 6 экваториального пояса 5. Экваториальный шарнир 7 состоит из петель 16, корпуса 17, осей 18 и пружин 19. Оси 18 закрепляются в корпусе 17, петли 16 и пружины 19 на осях 18. На петли 16 крепятся стержневые элементы 3 ребер-меридианов 2 и стержневые элементы 6 экваториального пояса 5. При складывании элементов отражателя в пружинах 19 также запасается энергия для последующего развертывания отражателя на орбите.

Фрагмент сложенного ребра-меридиана изображен на фиг.7.

Для контроля результата автономного развертывания на орбите патентуемый отражатель снабжен датчиками в виде концевого выключателя, которые смонтированы на меридиональных и экваториальных шарнирах, а также содержит аппаратуру информационного канала с собственным источником питания для связи с космическим аппаратом и обеспечения передачи командной и телеметрической информации.

Аппаратура информационного канала содержит (фиг.10) последовательно соединенные собственный источник питания 20, контроллер 21, кабельный усилитель 22, кабель 23 (длина до 100 метров).

Для контроля автономного развертывания на орбите сферический отражатель (фиг.10) содержит N датчиков 24 типа "разомкнутый контакт" и многожильный кабель 25, по которому передается информация о состоянии совокупности датчиков 24 (замкнут или разомкнут) в контроллер 21.

Датчики 24 в виде концевого выключателя (на фиг.1-9 не показаны) смонтированы на меридиональных и экваториальных шарнирах сферического отражателя (на шарнирах 4 и 7 и/или 8).

Для пояснения принципа функционирования множества датчиков 24 следует пояснить, что когда сферический отражатель находится в сложенном состоянии все датчики 24 находятся в разомкнутом состоянии (логическое состояние "0"). Когда сферический отражатель раскрыт все датчики 24 должны перейти в замкнутое состояние и по соответствующим проводам многожильного кабеля 25 начинает течь ток (логическое состояние "1"). Для каждого датчика 24 в многожильном кабеле 25 предусмотрена своя пара проводов. Если после раскрытия сферического отражателя хоть один из датчиков 24 не перешел в логическое состояние "1", это означает, что соответствующая пара шарниров не полностью раскрылась, что является сигналом о неполном (неправильном) раскрытии сферического отражателя. Сигнал об этом передается через контроллер 21, который обеспечивает последовательный опрос состояния каждого датчика 24. Затем сигнал передается через кабельный усилитель 22 и двухжильный кабель 23 на информационную аппаратуру 26 ступени ракеты-носителя.

В качестве собственного источника питания может быть использован, например, стандартный батарейный или аккумуляторный элемент питания. Для реализации контроллера 21 известны стандартные схемные решения и соответствующие микросхемы: токовых ключей (К176КТ1, К561КТЗ), мультиплексоров (К561КП2 и КР1561КП2) и дешифраторов (КР1561ИД6, К561ИД1). Кабельный усилитель 22 может быть реализован на стандартных микросхемах типа (К176КТ1, К561КТЗ, КР1561КТЗ).

Аппаратура информационного канала с собственным источником питания может быть размещена, например, на внутренней стороне одного из полюсных шарниров 1. Количество датчиков 24 зависит от размера сферического отражателя, от количества ребер-меридианов 2 и числа шарниров в конструкции сферического отражателя. Например, для осуществления результатов автономного развертывания отражателя на орбите количество датчиков 24 может быть равно половине от числа шарниров в конструкции отражателя.

Заявитель считает необходимым отметить, что специалисты, работающие в области радиоэлектронной аппаратуры для космических аппаратов располагают соответствующими знаниями о наличии многообразных комплектующих элементов для конечной реализации аппаратуры информационного канала, помимо тех комплектующих элементов, что приведены в качестве возможных вариантов реализации.

Конкретная схемотехническая реализация аппаратуры информационного канала патентуемой полезной модели и идентификация всех возможных исходных компонентов и комплектующих элементов для производства подобной аппаратуры не представляет труда для специалистов, поскольку вытекает из уровня техники на основе практических данных и включает в себя известные стандартные комплектующие элементы и компоненты, зафиксированные в различных научно-технических изданиях и справочниках, при этом необходимо отметить также, что вся элементная база выпускается серийно и доступна для свободного приобретения, в силу чего более подробное раскрытие исходных компонентов и комплектующих элементов аппаратуры информационного канала нецелесообразно.

Складывание патентуемого сферического отражателя для его транспортировки и размещения в транспортном отсеке осуществляют в следующей последовательности.

При складывании сферическая оболочка отражателя трансформируется в сферу меньшего диаметра. Вид сложенного отражателя со стороны полюсного шарнира показан на фиг.8, по экваториальному сечению на фиг.9.

Отражатель закрепляется на специальном приспособлении за полюсные шарниры. На экваториальный пояс (фиг.1) накладывается технологическая сжимающая регулируемая обвязка. Все шарнирные элементы 4 ребра-меридиана и шарниры 8 экваториального пояса подскладываются (фиг.7) с помощью технологического приспособления, представляющего собой меридианально-кольцевую ленточную структуру с регулируемой длиной ленточных тяг. При этом каркас отражателя теряет устойчивость и готов к складыванию. Далее последовательно, по определенному алгоритму длины тяг ленточной структуры и сжимающей обвязки укорачиваются до тех пор, пока отражатель не будет сложен до состояния, изображенного на фиг.8 и фиг.9.

Разработанный сферический отражатель используют следующим образом.

Отражатель в сложенном виде (фиг.8, фиг.9) располагается под обтекателем космического аппарата (КА). После выведения на орбиту и сброса обтекателя, отражатель отделяется от КА в сложенном виде на расстояние, обеспечивающее безопасное развертывание, и раскрывается энергией пружин шарниров по команде с пункта управления или бортового устройства. Система контроля развертывания по телеметрическому каналу передает информацию на пункт управления. Раскрытие сферического отражателя на орбите происходит автоматически за счет энергии, запасенной в пружинах шарнирных элементов каркаса при складывании. После развертывания отражатель принимает форму сферы с калиброванным значением ЭПР (фиг.1).

Отражатель может быть использован, например, для калибровки энергетического потенциала радиолокационной станции (РЛС) и тем самым оценивать максимальную дальность действия РЛС по объектам с другими значениями ЭПР. Для этого после определения пространственных координат отражателя РЛС излучает в его сторону радиосигнал определенной мощности и по уровню принятого отраженного сигнала получает калибровочное значение энергетического потенциала РЛС, с учетом известного значения ЭПР отражателя. По полученному в результате калибровки энергетическому потенциалу РЛС с помощью известной радиолокационной формулы дальности оценивается максимальная дальность действия РЛС по объектам с другими значениями ЭПР, что является одной из задач калибровки РЛС. Далее, сравнивая уровни отраженных сигналов от других объектов с уровнем сигнала от отражателя, можно получить значения их ЭПР, что в ряде случаев представляет самостоятельный интерес.

При точном измерении пространственных координат отражателя, например с помощью лазерных локационных станций, работающих по отраженным сигналам уголковых отражателей, установленных на сферическом отражателе, он может быть использован и для юстировки РЛС.

Проведенные Заявителем тестовые испытания патентуемой полезной модели подтвердили:

Высокие эксплуатационные характеристики сферического отражателя, полученные в реальном масштабе времени;

Компактность и оптимальный вес конструкции в сложенном для транспортировки состоянии, высокую надежность развертывания устройства на орбите.

1. Раскрывающийся сферический отражатель, содержащий силовой каркас из стержневых элементов, на котором закреплена отражающая поверхность, отличающийся тем, что силовой каркас отражателя выполнен в форме сферы, образованной ребрами-меридианами, которые выполнены из стержневых элементов, соединенных между собой меридиональными шарнирами, все ребра-меридианы своими концами закреплены в оппозитно расположенных полюсных шарнирах, при этом для придания дополнительной жесткости силовой каркас содержит экваториальный пояс, соединяющий середины ребер-меридианов, который выполнен из стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами, а отражающая поверхность, закрепленная на поверхности силового каркаса, выполнена из металлического сетеполотна.

2. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что силовой каркас содержит от 8 до 36 ребер-меридианов.

3. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что каждое ребро-меридиан содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой меридиональными шарнирами.

4. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что экваториальный пояс содержит от 8 до 36 стержневых элементов, соединенных между собой экваториальными шарнирами.

5. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что силовой каркас выполнен диаметром от 1 до 12 м.

6. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что на поверхности силового каркаса закреплены лазерные уголковые отражатели.

7. Раскрывающийся сферический отражатель по п.1, отличающийся тем, что для контроля автономного развертывания на орбите сферический отражатель снабжен датчиками в виде концевого выключателя, которые смонтированы на меридианальных и экваториальных шарнирах, и содержит аппаратуру информационного канала с собственным источником питания для связи с космическим аппаратом и обеспечения передачи командной и телеметрической информации.

В настоящее время на рынке студийного оборудования можно найти модификаторы света на любой вкус, под любую задачу. Некоторые из представляемых моделей дешевые, другие могут быть, безусловно, намного дороже. Влияет ли напрямую стоимость модификатора на качество съемки? Наверное, влияет. В первую очередь на затраченное время для подготовки к фотосъемке, если мы будем рассматривать сборку и установку приспособлений. И в данном случае сработает правило, что чем больше вы потратите на модификатор (а дорогие модификаторы, как правило, - это от ведущих ТМ), тем более конструкционно продуманным и долговечным он окажется.

Джейк Хикс (Jake Hicks) - фотограф из Великобритании, как и многие другие профессионалы, ратует за то, чтобы большая часть работы со снимком проводилась до постредактирования, т.е. еще на этапе проведения самой фотосъемки, а значит, при использовании аксессуаров, влияющих на световой поток. Но что делать, если бюджетом не предусмотрены траты на подобные полезные и необходимые приспособления? Нужно заметить, что фотограф не увещевает "затянуть ремни потуже" и советует присмотреться к домашним... плафонам.

Фактически менее, чем за 20 долларов можно получить вполне приличный свет от домашнего модификатора освещения.

Освещение - это самый важный предмет в кадре. Продуманное освещение может превратить скучную комнату в бурлящее жизнью помещение, вы всегда можете комплиментарно подсветить лицо модели и многое другое. Свет в фотографии - единственный инструмент, который вам нужен, и необходимо уметь полностью контролировать его, чтобы совершенствовать собственное мастерство и расти в профессиональной сфере.

В этой статье мы рассмотрим возможность работы с очень недорогой и функциональной во многих ситуациях альтернативой профессиональным модификаторам освещения.

Лампы для дома

Модификаторы освещения, на которые в первую очередь стоит обратить внимание при небольшой бюджете, - круглые матовые плафоны для ламп, типа бра. Они будут незаменимы при той же портретной фотографии, поскольку распространяют свет вокруг себя очень равномерно.

Давайте рассмотрим подробнее, что же придумал Джейк Хикс в качестве альтернативы.

Фотограф приобрел в ИКЕА два белых матовых плафона разного размера. Один небольшого диаметра, а другой намного больше. Меньший предназначался для использования в качестве потолочного освещения в ванной комнате. Закрепленный на потолке такой плафон будет хорошо освещать все помещение полностью равномерным светом. Небольшой диаметр как нельзя лучше подходит для коридоров и маленьких комнат.

Большего размера плафон был предназначен для настольной лампы. Куполообразный дизайн идеально подходит для получения значительного светового пятна, при этом можно не опасаться, что . При покупке нужно обратить внимание, чтобы цвет плафона был идеально белым, без примесей других оттенков.

Джейк Хикс провел несколько тестов, чтобы сравнить свет от плафонов и от классических модификаторов света.

Так как один из любимых и часто используемых фотографом модификаторов является 55-сантиметровая , с ней и проводилось сравнение.

Софтрефлектор - один из самых популярных аксессуаров, который используется фотографами для получения отличного света в студийной фотографии. Обычно фотографы хорошо представляют себе, каким будет свет, если применять портретную тарелку. Вторым весомым аргументом в пользу сравнения стала цена. Софтрефлекторы - недешевое удовольствие, поэтому будет интересно посмотреть на разницу в результате от использования.

Очевидно, что плафоны не предназначены для фотосессий, поэтому изначально нужно было провести с ними некоторые манипуляции, прежде чем приступить к работе.

Маленький плафон

Из него просто удалили всю внутреннюю проводку и патрон лампы, а затем просто разместили его поверх одного из стандартных моноблоков. Из-за небольшого размера не было опасений, что плафон упадет или сместится.

Большой плафон

С большим плафоном понадобилось чуть больше работы. Внутренности точно также пришлось удалить, но для крепления на моноблок было использовано классическое переходное кольцо, с помощью которого обычно устанавливаются на моноблоки софтбоксы и т.п. Кольцо надежно закрепили тейпом.

Схемы света и настройка оборудования

Схему для освещения взяли универсальную. Модель была расположена примерно в полутора метрах от белой стены. Источники света стояли в 50 см перед моделью и на уровне ее глаз. Также был задействован небольшой софтбокс, который разместили на полу, у ног модели. Оранжевый гелевый фильтр можно применить по желанию. В тестах он участвовал.

Результаты

После того, как Джейк Хикс сделал несколько снимков с блюдом красоты, он переключился на съемку с большим плафоном, а затем после нескольких кадров сменил его на меньший. То, что получилось в результате, говорит само за себя.

Портретная тарелка

Маленький плафон

Большой плафон

Если вы захотите повторить эксперимент будьте осторожны, так как в тесте фотограф использовал светодиодные моделирующие лампы, которые выделяют довольно мало тепла. Если моноблоки работают с вольфрамовыми лампами, стоит быть более внимательным при работе с плафонами.

Анализ результатов

Софтрефлектор совершенно очевидно производит более направленный свет и наглядно видно насколько фон остается темным в то время, как свет от плафонов разливается на большую площадь, захватывает фон в том числе. Из-за такой направленности света можно заметить, что тени на лице моделей тоже заметно темнее. От плафонов свет заполняет большее пространство, соответственно образуется меньше теней даже на лицах моделей. Такой модификатор, можно сделать вывод, идеально подойдет, когда требуется съемка с хорошим рассеянным светом.

Маленький плафон отработал прекрасно. От него получился лучший свет, чем можно было бы ожидать. Маленький источник создал контрастный световой поток, который оставляет яркие блики и темные тени. Можно отметить, что от такого модификатора получились приятные мерцающие эффекты на коже и макияже.

Подсветка от плафонов получилась очень чистой из-за плавного перехода от теней к свету, но в то же время оказалась темнее, чем ожидалось.

Итак, делаем выводы: матовые белые плафоны подходят для съемки, особенно когда у фотографа есть жажда к экспериментам. В любом другом случае, для облегчения собственной жизни, более качественного моделирования освещения, свободы передвижения и перемещения, у вас всегда есть возможность .

Самым простым и часто встречающимся аксессуаром в студийной съемке является рефлектор. Красивое слово «рефлектор» переводится как отражатель. Соответственно и суть его работы в отражении света.

Рефлектор используется для того, чтобы ненаправленный свет сделать направленным. Понять методику работы рефлекторов можно из данных схем, на фотографических русскоязычных ресурсах пока не встречающихся. Ну что ж... Пришло время ликвидировать и эту брешь.

Я кратко опишу все основные варианты рефлекторов, чтобы вы могли в дальнейшем разбираться не только в фотографических рефлекторах, но и любых других. Например, в рефлекторах для автомобильных фар, фонарях и проч.

Статья получилась относительно большая т.к. рефлекторы «это наше всё». Я бы рекомендовал внимательнее отнестись к схемам выхода света из рефлектора и комментариям к каждому рефлектору. По той причине, что светотеневой рисунок зависит от расстояния и размера рефлектора, а на схемах показан сам принцип, с помощью которого можно понять, что вообще стоит ожидать от рефлектора, перемещая его.

На фотографических ресурсах аналогов этой статьи нет. Есть только световые пятна, но нигде не описан принцип работы рефлекторов. Вся информация была почерпнута из специализированных источников, таких как «кампус Carl Zeiss», сайты производителей: автомобильных фар; фонарей и прожекторов; телескопов, сайты различных университетов и т.д.
Буду рад, если специалисты в области конструирования рефлекторов и осветительных приборов конструктивно прокомментируют статью, может что-то добавят или поправят. Также буду признателен за 3D-моделирование источников света, если кто захочет помочь красиво оформить статью (3Dmax, Maya, Pro/ENGINEER она же PTC Creo Elements/Pro и т.д.). Даже можно немного могу заплатить и в дальнейшем сотрудничать, если устроит результат.

Все рефлекторы любезно предоставлены компанией Falcon Eyes .

Что необходимо знать о рефлекторах

Характер светового потока при использовании рефлектора зависит от:

— его геометрической формы и размера;
— свойств его поверхности;
— расположения лампы;
— расстояния до объекта освещения.

Схемы действия рефлекторов

Супер-краткий ликбез по геометрии

Шар — объемная окружность. Сфера является поверхностью шара. Если вращать параболу, то получим эллиптический параболоид. Окружность является частным случаем эллипса. Все эти фигуры суть конические сечения.

Сферический рефлектор

Лампа в центре рефлектора.

сферический рефлектор, лампа в центре

полусфера

Если поместить лампу-вспышку в центре, то свет будет отражаться обратно в лампу. Таким образом выход светового потока повышается примерно на 40%. Но поскольку лучи расходятся довольно широко, то таким рефлектором не очень удобно работать в студийной съемке.

Лампа в фокусе рефлектора.

сферический рефлектор, лампа в фокусе

Сфера, на которой находится точка фокуса рефлектора определяется как половина радиуса рефлектора. В данном случае на выходе мы получим параллельные лучи, что хорошо для равномерного освещения. Такой рефлектор часто используется в фонарях совместно с линзой Френеля.

Самый известный и широко употребляемый сферический рефлектор - это (beauty dish).

Нет никакой гарантии, что лампа в вашей конкретной портретной тарелке находится в фокусе. Сколько производителей — столько форм, размеров и положений ламп портретных тарелок. Вы сами сможете оценить имеющуюся у вас зная принцип.

Также примером сферического рефлектора является фотозонт . Он крепится к вспышке своим штоком и даёт мягкий, но слабо управляемый свет.

фотографический зонт

Фотозонт используется ввиду своей компактности и дешевизны. А также фотозонт имеет возможность перемещаться относительно вспышки. Внутренняя поверхность зонта может быть серебряной, золотой или матово белой. Серебристые поверхности дают более жесткий свет, а матово-белые — более мягкий.
Также бывают зонты «на просвет», но это уже не отражатель, про которые речь в данной статье, а рассеиватель, потому я его здесь приводить не буду.
Про фотозонты я еще дополню позже, как сделаю тестовые снимки.

Параболический рефлектор

Данный вид рефлектора тоже может собирать лучи и направлять их параллельно, если источник света будет в фокусе рефлектора.

параболический рефлектор с лампой в фокусе

Если лампу приближать от фокуса к рефлектору, то лучи будут расходиться, а если удалять от места фокуса — сходиться.

параболоид

Примеры использования параболического рефлектора в студийных приборах.

Переходим к самому ошеломляющему рефлектору. Не своими характеристиками (каждый инструмент под свою задачу), но своим размером! Здесь буду называть параболические рефлекторы «PARA», по названию самого популярного параболического рефлектора — Broncolor PARA . Некоторые фотографы ставят PARA в основном, чтобы шокировать клиента и убедить, что это серьезная студия.

Области применения: PARA широко используется на западе в location съемках, т.е. в съемках на природе. Поскольку она складная, то несмотря на большой размер может быть вполне компактно сложена для перевозки на машине. Её достоинство в мягком свете и в том, что фотограф может стоять прямо между PARA и моделью, не меняя практически светотеневой рисунок (т.е. он фактически загораживает часть света, но из-за размеров PARA это несущественно). PARA бывают разных производителей от дешевых (в разумных пределах) до очень дорогих и желанных.

Эллиптический рефлектор

Специальные типы рефлекторов

Кроме того существуют специальные типы рефлекторов, которые используются для конкретных задач.

Насадка коническая Falcon Eyes DPSA-CST BW

Область применения фоновой насадки следует из её названия, она служит для освещения фона. Благодаря своей форме она освещает фон более мягко, чем, например, стандартный эллиптический рефлектор.

Идеально красивого кадра не вышло (фон немного неровный), но суть понятна. Фоновая насадка равномерней распределяет световой поток.

Итоги:

В данной статье я коснулся лишь нескольких типов рефлекторов. Понятно, что если мы берем такое всеобъемлющее понятие, как «отражатель», то писать о разных видах отражателей можно долго. И в следующих статьях мы продолжим знакомиться с различными видами отражателей.

Вы познакомились с базовыми студийными рефлекторами, принципами их работы и классической областью применения. Область применения на самом деле ограничена только вашей фантазией и возможностями конкретного рефлектора.

update
Приходя в фотостудию рекомендую пользоваться слэнговыми названиями рефлекторов. Например, если вам нужен пораболический рефлектор большого размера, то он называется PARA («Пара», большой зонт).
Если вам нужен маленький эллиптический, то он называется «стандартный рефлектор» или «горшок».
Портретная тарелка — это портретная тарелка. По-английски Beauty Dish («тарелка для красавиц»:)).
А также есть софтбокс, стрипбокс, октобокс и проч. про которые речь будет в следующих статьях т.к. это уже не просто рефлеторы, а отдельные приспособления.

Буду рад услышать ваши комментарии и посмотреть примеры ваших работ с различными рефлекторами.

В ближайшее время будет новая статья по студийным аксессуарам! Оставайтесь на связи:)

А девушку отпустим... пусть плывёт...

снято с использованием портретной тарелки в пасмурную погоду

Использование отражателя - очень эффективный способ управления светом. Помните, как Архимед с помощью медных щитов защитников Сиракуз спалил дотла римскую эскадру?

Отражатели собирают и перенаправляют лучи, идущие от источника света. Современный отражатель представляет собой изогнутую металлическую или стеклянную поверхность, обработанную в соответствии с его назначением. Например, гладкие зеркальные отражатели позволяют эффективно собирать световые лучи и применяются в линзовых прожекторах. Для безлинзовых приборов больше подходят диффузионные отражатели с шероховатой поверхностью, они обеспечивают равномерную рассеянную заливку.

Форма отражателя также может быть разной. Так, в линзовых приборах обычно используются сферические отражатели, жёстко закреплённые на определённом расстоянии от источника света. При фокусировке весь блок перемещается относительно линзы, и интенсивность света остаётся постоянной.

Параболический отражатель - непременный атрибут PAR-ламп. Такие лампы могут генерировать лучи света разной ширины, всё зависит от взаимного расположения источника света и фокуса параболического отражателя.

Эллипсоидные отражатели имеют два фокуса, и если расположить источник света в одном из них, то отражённые лучи соберутся во втором фокусе эллипса. Это свойство эллипсоидных отражателей активно используется в профильных прожекторах. Совместив вторичный фокус отражателя с фокусом плоско-выпуклой линзы, на выходе получают параллельный световой поток.

Отражатели комбинированного типа сочетают в себе две поверхности, плавно переходящие одна в другую. Одна из поверхностей собирает и усиливает лучи, идущие от источника света, а другая перенаправляет световой поток, смещая его в нужную сторону. Такие отражатели часто используются в циклорамных светильниках.

Отражатели, вероятно, самые важные элементы в конструкции светильников для управления светом. Изначально в качестве отражателя использовали стекло с зеркальной задней поверхностью (технология зеркального отражателя). В настоящее время в качестве отражающего материала применяют анодированный алюминий, хром или пластик с алюминиевым покрытием.

Пластиковые отражатели достаточно недорогие, но могут принимать только ограниченную тепловую нагрузку. Поэтому они не так прочны, как алюминиевые отражатели, чьё высокопрочное анодированное покрытие обеспечивает механическую защиту и может подвергаться воздействия высоких температур.

Доступны алюминиевые отражатели в различных качествах, начиная от высококачественного алюминия с высокой степенью чистоты и заканчивая отражателями только с покрытием из чистого алюминия.

Толщина окончательного анодированного покрытие зависит от применения:

• для внутренних помещений - около 3–5 мкм;
• для использования во внешних пространствах или химически агрессивных средах - до 10 мкм.

Поверхности отражателей могут иметь зеркальное или матовое покрытие. Матовое создаёт более яркий и равномерный свет. Чтобы отраженный луч получился слегка рассеянным, достичь мягкости света и сбалансировать неровности в распределении, поверхность отражателя может иметь граненую или многоплоскостную структуру.

У металлических отражателей бывает дихроичное покрытие, которое может контролировать УФ или ИК-компоненты света.

Распределение света определяется в значительной степени по форме отражателя. Почти все формы отражателя можно отнести к параболе, кругу или эллипсу.

Параболические отражатели

Наиболее широко используются рефлекторы с параболическими отражателями. Они позволяют управлять светом различными способами:

• узкий луч;
• широкий луч;
• асимметричное распределение;
• предусмотреть конкретные блики.

В случае параболических отражателей свет, излучаемый источником света, размещенным в фокус параболы излучается параллельно параболической оси. Чем больше источник света отклоняется от идеального точечного источника по отношению к диаметру параболы, тем больше лучи излучаемого света будут расходиться.

Если контур отражателя изготовлен вращением параболы или параболического сегмента вокруг собственной оси, то в результате получится отражатель с узконаправленным распределением света .

Если контур отражатель изготовлен вращением параболического сегмента вокруг оси, которая находится под углом к параболической оси, то в результате получится отражатель с широконаправленным распределением света .

Управление углом пучка света позволяет создавать светильники, удовлетворяющие широкому спектру задач по распространению света и ограничению эффекта ослепления.

Параболические отражатели также могут быть применены с линейными или плоскими источниками света. Например, PAR лампы или люминесцентные лампы. В этом случае задач у отражателя не так много - произвести направленный свет, но оптимально ограничить эффект ослепления.

Такие конструкции можно встретить не только в светильниках. Они также применяются в системах светового контроля. Например, параболические жалюзи для мансардных окон управляют прямым солнечным светом так, что блики на них не возникают и не мешают владельцу.

Сферические отражатели

В случае сферических отражателей света излучаемого лампой, расположенной в фокальной точки сферы, свет отражается в этой фокальной точке. Используют сферические отражатели преимущественно в качестве вспомогательного средства в сочетании с параболическими отражателями или системой линз.

Они направляют световой поток вперед на параболический отражатель или использовать свет, излучаемый назад, возвращая его обратно к лампе.

Эллиптические отражатели

В случае эллиптических отражателей свет, излучаемый лампой, расположенной на первом фокусе эллипса, отражается ко второму фокусу. Второй фокус эллипса может быть воображаемый, вторичный источник света.

Эллиптические рефлекторы используют во встраиваемых потолочных светильниках с задачей создания заливающей подсветки от потолка вниз. Эллиптические рефлекторы также идеально подходят, когда для освещения достаточно большой площади возможно только небольшое отверстие для светильника.

Второй фокус, расположенный на уровне может слепить, поэтому распределение освещения и блики можно контролировать с помощью дополнительного параболического рефлектора.

Специальные отражатели

Помимо классических параболических, сферических и эллиптических в производстве светильников используют другие виды отражателей, призванные решать определённые задачи.

Например, светотеневые отражатели. Это разновидность параболического отражателя со смещённой (переменной) фокусной точкой. Применяют в случае, когда источник света больше, чем точный точечный, чтобы контролировать угол отражённого света.

Эвольвентные отражатели. Тип отражателей, в которых минимизировано обратное излучение на источник света. Это позволяет избежать излишнего нагрева и избежать снижения производительности лампы. Такие отражатели часто используют при работе с газоразрядными источниками света.

Мы рассмотрели лишь малую часть теории организации управления светом. Новые статьи ещё впереди. Подписывайтесь на наш блог и получайте свежие статьи сразу на почту.