Трехосное опорно - поворотное устройство

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - устранение наличия «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту, для азимутально-угломестного режима и в области углов места, примыкающих к горизонту, для угломестно-угломестного режима с сохранением возможности уравновешивания массы зеркальной антенны при помощи противовесов. Трехосное опорно-поворотное устройство содержит азимутальный поворотный механизм, состоящий из колонны в виде стальной трубы с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, вокруг которого на подшипниках вращается азимутальная ферма, и угломестный поворотный механизм, состоящий из угломестного силового привода и угломестной поворотной платформы, состоящей из угломестной оси в виде стальной трубы и приваренной к ней первой стальной плиты, к которой пристыковывается балка с двумя опорами вращения зеркала, и второй стальной плиты, приваренной с противоположной стороны к угломестной оси, к которой крепится противовес и кронштейн крепления винтового домкрата, кронштейн крепления проушины домкрата, закрепленный на зеркале, винтовой домкрат с приводом, при этом азимутальный и угломестный поворотные механизмы и механизм угла наклона снабжены датчиками углового положения. 2 ил.

 

Изобретение относится к антенной технике, может использоваться в антенных установках наземных приемопередающих комплексов связи с низкоорбитальными космическими аппаратами и предназначено для управляемого вращения антенной по азимуту, углу места и углу наклона.

Известны антенные установки с угломестно-угломестным типом подвески (подвеска в осях X-Y) [1 - А.М. Покрас, В.М. Цирлин, Г.Н. Кудеяров. Системы наведения антенн земных станций спутниковой связи, М., "Связь", 1978, стр.77, рис.4.5], у которых первичная ось горизонтальна, а вторичная перпендикулярна ей в горизонтальной плоскости. Недостатком этого типа подвески является наличие «мертвой зоны» при сопровождении космического аппарата (КА) в направлениях, близких к первичной оси системы X-Y, т.е. при малых углах места. К недостаткам также можно отнести сложность конструктивного исполнения и балансировки для антенн с диаметром зеркала больше 3,5 м.

Известна также азимутально-угломестно-угломестная подвеска (подвеска в осях X-Y-Z) [1 - стр.75], у которой недостаток системы в осях X-Y по наличию «мертвой зоны» при малых углах места компенсируется наличием азимутального поворотного механизма, с помощью которого можно изменять направление первичной оси таким образом, чтобы восходящий и нисходящий участки видимой части траектории КА не попадали на «мертвые зоны». Недостатком такой подвески, кроме сложности конструктивного исполнения, присущего системе в осях X-Y в отношении балансировки, является дополнительное усложнение и удорожание конструкции в целом.

Известна также азимутально-угломестная подвеска с перекрестным угломестным движением (подвеска в осях X-Y-Z) [1 - стр.78, рис.4.7], которая позволяет путем наклона азимутальной оси в небольших пределах (как правило ±10 град.) исключить наличие «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту. Недостатком такой подвески является узкая область применения антенн с данной подвеской (работа с КА, находящимися на низкой солнечно-синхронной орбите) и сложность позиционирования направления оси наклона с севера на юг.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, являются полноповоротные антенны башенного типа с азимутально-угломестным ОПУ (подвеска в осях Z-X). К таким антеннам относится отечественная антенна ТНА-57, используемая в станциях системы спутниковой связи "Орбита" [1 - стр.87, рис.4.20]. Недостатком таких антенн является наличие «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту, в пределах которой невозможно обеспечить связь с низкоорбитальными КА.

Технический результат состоит в объединении при помощи простого технического решения достоинств азимутально-угломестного и угломестно-угломестного опорно-поворотного устройства (ОПУ) в одной антенной установке.

Задачей изобретения является создание, с помощью легкореализуемого технического решения, трехосного ОПУ для антенной установки, свободной от вышеперечисленных недостатков.

Для реализации этой задачи предлагается опорно-поворотное устройство, содержащее азимутальный поворотный механизм, состоящий из колонны в виде стальной трубы с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, вокруг которого на подшипниках вращается азимутальная ферма, и угломестный поворотный механизм, состоящий из опоры угломестного редуктора и опоры угломестной платформы, смонтированных на азимутальной ферме, угломестного силового привода и угломестной поворотной платформы, состоящей из угломестной оси в виде стальной трубы и приваренной к ней первой стальной плиты, к которой пристыковывается антенное зеркало, и второй стальной плиты, приваренной с противоположной стороны к угломестной оси, к которой крепится противовес, при этом азимутальный и угломестный поворотные механизмы снабжены азимутальным и угломестным датчиками углового положения.

Согласно изобретению добавлены балка с двумя опорами вращения антенного зеркала, закрепленная на первой стальной плите, кронштейн крепления винтового домкрата, закрепленный на второй стальной плите, кронштейн крепления проушины домкрата, закрепленный на антенном зеркале, винтовой домкрат с приводом, датчик угла наклона. В результате решается проблема наличия «мертвых зон» в области углов места, примыкающих к зениту, и в области малых углов места за счет возможности работы трехосного ОПУ как в режиме Z-X (азимутально-угломестном), так и в режиме X-Y (угломестно-угломестном) с сохранением заданной точности наведения по угловым координатам при незначительном конструктивном усложнении ОПУ.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого изобретения в доступной литературе не обнаружено, поэтому оно соответствует критерию новизны и изобретательского уровня.

На фиг.1 показана объемная модель трехосного опорно-поворотного устройства. На фиг.2 представлена схема в виде проекции видимой полусферы на горизонтальную плоскость, иллюстрирующая принцип действия опорно-поворотного устройства в режиме X-Y.

Трехосное опорно-поворотное устройство содержит азимутальный поворотный механизм, состоящий из стальной колонны 1 с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, в состав которого входит редуктор 2 и электродвигатель 3. На выходном валу редуктора 2 закреплен фланец 4, к которому жестко присоединена азимутальная ферма 5, способная вращаться вокруг первичной оси 6. На азимутальной ферме 5 смонтирован угломестный поворотный механизм, состоящий из силового привода, в состав которого входит угломестный редуктор 7, закрепленный на опоре 8, и электродвигатель 9. Угломестная ось 10 закреплена с одной стороны на выходном валу угломестного редуктора 7, а с другой стороны опирается на опору 11 и способна вращаться относительно вторичной оси 12, перпендикулярной первичной оси 6. К угломестной оси 10, выполненной в виде стальной трубы, приварены первая стальная плита 13, к которой крепится балка 14 с двумя опорами 15 вращения антенного зеркала 16 вокруг третьей оси 17, перпендикулярной вторичной оси 12, и вторая стальная плита 18, приваренная с противоположной стороны к угломестной оси 10, к которой крепится противовес 19 и кронштейн 20 крепления винтового домкрата 21, проушина 22 которого, с помощью кронштейна 23, прикреплена к антенному зеркалу 16. Винтовой домкрат 21 снабжен силовым приводом, состоящим из промежуточного редуктора 24 и электродвигателя 25. Азимутальный привод, угломестный привод и привод угла наклона снабжены датчиком углового положения азимута (находится внутри колонны 1, на Фиг.1 не показан), датчиком угла места 26 и датчиком угла наклона 27, соответственно. Поскольку ось винтового домкрата 21 пересекает угломестную ось 10, в последнюю вварена стальная труба 28 для размещения винтового домкрата 21 и укрепления угломестной оси 10.

Трехосное опорно-поворотное устройство работает следующим образом: производится предварительный расчет видимых участков траектории требуемого КА, за которым будет производиться слежение. При максимальном угле места текущей траектории, не превышающем 80 град., слежение за КА осуществляется в режиме азимутально-угломестного ОПУ. Для этого, подавая питание на электродвигатель 9, посредством угломестного редуктора 7, поворачивают угломестную ось 10 таким образом, чтобы угол между оптической осью антенного зеркала 16 и горизонтом стал равен 0 град., далее, подавая питание на электродвигатель 3, посредством редуктора 2, поворачивают фланец 4 с присоединенной азимутальной фермой 5 в азимутальной плоскости таким образом, чтобы азимутальный угол между направлением на север и оптической осью антенного зеркала 16 стал равен азимутальному углу появления КА над горизонтом. При этом угол наклона антенного зеркала 16 относительно третьей оси 17, имеющий пределы изменения ±10 град., должен быть равен 0 град. Слежение за КА происходит известным способом изменением направления оптической оси антенного зеркала 16 по азимуту и углу места с привязкой ко времени в соответствии с расчетными данными. Контроль углового положения антенного зеркала 16 осуществляется с помощью датчика углового положения азимута (условно не показан), датчика угла места 26 и датчика угла наклона 27. Пределы перемещения оптической оси антенного зеркала 16 в режиме азимутально-угломестного ОПУ должны быть: по азимуту - ±270 град., по углу места - 0…90 град., по углу наклона - 0 град. При максимальном угле места текущей траектории, равном или превышающем 80 град., слежение за КА осуществляется в режиме угломестно-угломестного ОПУ. Для этого, подавая питание на электродвигатель 9, посредством редуктора 7, устанавливают угол места равным 0 град., далее, подавая питание на электродвигатель 3, поворачивают азимутальную ферму 5 таким образом, чтобы оптическая ось антенны в азимутальной плоскости (прямая А-В на фиг.2) была параллельна касательной (прямая D-E на фиг.2) к дуге С-D-F текущей траектории КА в апогейной точке D. Подавая питание на электродвигатель 25, приводящий в движение, с помощью промежуточного редуктора 24, винтовой домкрат 21 перемещают антенное зеркало 16 вокруг третьей оси 17 в направление на начало восходящего участка траектории КА (точка В на фиг.2). При слежении за КА угол места изменяется от 0 град. до 180 град., при этом угол наклона изменяется в пределах ±10 град. Вычисление значений углового положения антенного зеркала 16 относительно вторичной оси 12 и третьей оси 17 для угломестно-угломестного режима ОПУ производят с помощью известных тригонометрических преобразований из значений углового положения антенного зеркала 16 для азимутально-угломестного режима ОПУ.

Таким образом, введение в конструкцию азимутально-угломестного ОПУ третьей оси 17 вращения, перпендикулярной первичной 6 и вторичной 12 осям, с приводом от винтового домкрата 21 позволяет устранить основной недостаток этого типа ОПУ - наличие «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту, сохранив при этом возможность уравновешивания массы антенного зеркала при помощи противовесов, что, в свою очередь, позволяет создавать наземные антенные установки с диаметром зеркала до 17 м для связи с низкоорбитальными космическими аппаратами.

Трехосное опорно-поворотное устройство, содержащее азимутальный поворотный механизм, состоящий из колонны в виде стальной трубы с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, вокруг которого на подшипниках вращается азимутальная ферма, и угломестный поворотный механизм, состоящий из опоры угломестного редуктора и опоры угломестной платформы, смонтированных на азимутальной ферме, угломестного силового привода и угломестной поворотной платформы, состоящей из угломестной оси в виде стальной трубы и приваренной к ней первой стальной плиты, к которой пристыковывается зеркало, и второй стальной плиты, приваренной с противоположной стороны к угломестной оси, к которой крепится противовес, при этом азимутальный и угломестный поворотные механизмы снабжены азимутальным и угломестным датчиками углового положения, отличающееся тем, что добавлены балка с двумя опорами вращения зеркала, закрепленная на первой стальной плите, кронштейн крепления винтового домкрата, закрепленный на второй стальной плите, кронштейн крепления проушины домкрата, закрепленный на зеркале, винтовой домкрат с приводом, датчик угла наклона.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве поворотного устройства для азимутального и угломестного перемещения антенны. .

Изобретение относится к антенной технике, а именно к приводам антенных систем, и может быть использовано в средствах локации, в судовых навигационных радиолокационных станциях (СН РЛС).

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антеннам с механическим сканированием луча, и может быть использовано на подвижных объектах. .

Изобретение относится к технике связи, а более конкретно к устройствам поворота и ориентации антенных систем по азимуту и углу места. .

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для установки на летательных аппаратах, в частности на вертолетах. .

Изобретение относится к устройствам крепления и точного наведения зеркальных антенн. .

Изобретение относится к системам ориентации антенн, в частности к опорно-поворотным устройствам. .

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в корабельных антенных постах со складывающейся проходной фазированной антенной решеткой, обеспечивая заданную точность наведения луча, прочность, эффективность использования полезного объема.

Изобретение относится к антенной технике и может использоваться в средствах локации, пеленгации, системах связи, предназначено для управляемого вращения антенной по курсовому углу и углу места, соответствующими приводами, двигатели которых расположены на неподвижном основании.

Изобретение относится к антенным сооружениям и может быть использовано при разработке остронаправленных антенн с ограниченным сектором поворота. .

Изобретение относится к антенной технике. Односферовая антенная система содержит радиопрозрачный защитный кожух с частичной металлизацией, выполненный в виде сферы. Часть внутренней поверхности сферы металлизирована и является зеркалом антенны. Сфера с использованием одношариковых подшипников устанавливается на фрагменте сферического основания. На внутренней поверхности радиопрозрачного защитного кожуха крепится постоянный магнит, а на внешней поверхности - электромагнит и малошумящий усилитель и преобразователь частоты, закрепленные на общей платформе, перемещаемые по внешней поверхности радиопрозрачного защитного кожуха. В нижней части кожуха расположен центрирующий груз из радиопрозрачного материала, который скользит по внутренней поверхности радиопрозрачного защитного кожуха и, таким образом, всегда находится в основании радиопрозрачного защитного кожуха Технический результат заключается в упрощении конструкции антенной системы. 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Двухсферовая антенная система с частичной металлизацией радиопрозрачного защитного кожуха содержит первый радиопрозрачный защитный кожух, закрепляемый растяжками, зеркало антенны, выполненное металлизацией внутренней части второго радиопрозрачного защитного кожуха, и малошумящий усилитель с преобразователем частоты. В состав системы введены второй радиопрозрачный защитный кожух, расположенный внутри первого радиопрозрачного защитного кожуха, а также устройство наведения на объект излучений, выполненное в составе постоянного магнита, закрепленного на внутренней поверхности второго радиопрозрачного защитного кожуха и электромагнита. Электромагнит и малошумящий усилитель с преобразователем частот расположены на общей платформе и перемещаются во всех направлениях по внешней поверхности первого радиопрозрачного защитного кожуха, первый и второй радиопрозрачные защитные кожухи разделены смазкой. Технический результат заключается в упрощении конструкции антенной системы. 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике и используется в качестве опорно-поворотного устройства (ОПУ) для оперативных (в течение короткого интервала времени) развертывания на позиции и свертывания при окончании сеанса применения по функциональному назначению или необходимости изменения позиции вследствие неблагоприятных обстоятельств, снижающих эффективность применения по функциональному назначению устанавливаемой на ОПУ передающей антенны (моноблока формирования, усиления, излучения радиосигналов - активной передающей фазированной решетки), а также ориентации по азимуту и углу места установленной на ОПУ передающей антенны с достаточно широкой в азимутальной и угломестной плоскостях диаграммой направленности согласно требуемому направлению излучения радиосигналов в пространство. Заявленное опорно-поворотное устройство для установки и ориентации передающей антенны состоит из опорной рамы, мачты с возможностью азимутального поворота, при этом мачта вставлена в трубчатую стойку, при этом опорная рама представляет собой шарнирный элемент, состоящий из опоры, взаимодействующей с передающей антенной в нижней точке крепления, оси и рамки, взаимодействующей с мачтой, и дополнительно введен механизм, обеспечивающий перемещение передающей антенны по углу места, состоящий из штанги с опорными ножками, контактирующий и взаимодействующий с хомутом-фиксатором, контактирующим и взаимодействующим с кронштейном, закрепленным сверху на передающей антенне, при этом опорная рама соединена с опорными ножками гибким элементом в виде цепочки. Технический результат заключается в создании малогабаритного и легкого опорно-поворотного устройства, обеспечивающего, во-первых, возможность быстрого изменения ориентации передающей антенны по азимуту и углу места на заданной позиции без применения дополнительного слесарного инструмента, а во-вторых, быстрые сборку и разборку при смене позиции. 8 ил.

Изобретение относится к опорно-поворотным устройствам (ОПУ), преимущественно к автоматическим системам устройств мобильных антенных и оптических установок. Предложено опорно-поворотное устройство, в которое дополнительно введены с соответствующими связями с другими элементами станция управления опорно-поворотного устройства (СУ-ОПУ), включающая в себя первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры (Σ1-А, Σ2-А, Σ3-У, Σ5-У, Σ5-A, Σ6-У), первое и второе интегральное звено (∫1-A, ∫2-У), первый и второй коммутаторы (SW1-A, SW2-Y), звено коррекции азимутального привода (ЗК-А), звено коррекции угломестного привода (ЗК-У), усилитель мощности азимутального привода (УМ-А), усилитель мощности угломестного привода (УМ-У), блок обработки информации (БОИ), а также датчики положения азимутального и угломестного приводов (ДП-А и ДП-У), концевые выключатели верхнего и нижнего положений угломестного привода (КВУ и КНУ), концевые выключатели правого и левого положений азимутального привода (КПА и КЛА), азимутальный и угломестный фиксаторы транспортного положения (ФТП-А и ФТП-У), датчики абсолютной угловой скорости в угломестной и азимутальной плоскостях (ДУС-У и ДУС-А). Технический результат - повышение эксплуатационных возможностей устройства за счет обеспечения возможности точного определения местоположения объекта наведения относительно основания ОПУ, высокой надежности заявляемой конструкции ОПУ от возможного повреждения при ограничении углов прокачки объекта наведения в угломестной плоскости, а также при ее транспортировке, повышения удобства управления ОПУ с обеспечением возможности ее дистанционного управления (наведения) и автоматизацией выполнения операций, повышения качества процесса наведения (плавность наведения, обеспечение заданной скорости наведения), обеспечения режима стабилизированного удержания объекта наведения в заданном положении при колебаниях основания ОПУ. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода телекамер, антенн и других объектов пространственного ориентирования по азимуту и углу места. Опорно-поворотное устройство (ОПУ) включает в свой состав модуль поворота платформы с объектом ориентирования его в пространстве по азимуту на 360° (азимутальный модуль) и модуль качания этой платформы по углу места на 30°. Азимутальный модуль состоит из неподвижного на основании внутреннего корпуса и вращающегося с помощью привода вокруг него внешнего корпуса, на котором закреплена упомянутая выше поворотная платформа. Модуль качания платформы по углу места подвижно закреплен на внешнем корпус азимутального модуля, кинематически связан с этой платформой и имеет свой индивидуальный привод. Все приводы модулей оснащены энкодерами и многооборотными резисторами, точно определяющими углы поворота платформы по азимуту и углу места. Отличительной особенностью данного ОПУ является то, что платы контроллера азимута и управления приводами размещены внутри корпусов обоих модулей. А для расширения диапазона температурного применения ОПУ от минус 50 до плюс 50°С оно снабжено нагревателями в каждом его автономном корпусе, соединенными с датчиками температуры. Технический результат - повышение точности угла поворота устройства по азимуту и углу места, обеспечивается новой компоновкой модулей ОПУ, электронной блок-схемой управления, позволяющими очень точно в автоматическом режиме контролировать параметры работы устройства. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Технический результат - устранение наличия «мертвой зоны» в области углов места, примыкающих к зениту, для азимутально-угломестного режима и в области углов места, примыкающих к горизонту, для угломестно-угломестного режима с сохранением возможности уравновешивания массы зеркальной антенны при помощи противовесов. Трехосное опорно-поворотное устройство содержит азимутальный поворотный механизм, состоящий из колонны в виде стальной трубы с закрепленным на ней азимутальным силовым приводом, вокруг которого на подшипниках вращается азимутальная ферма, и угломестный поворотный механизм, состоящий из угломестного силового привода и угломестной поворотной платформы, состоящей из угломестной оси в виде стальной трубы и приваренной к ней первой стальной плиты, к которой пристыковывается балка с двумя опорами вращения зеркала, и второй стальной плиты, приваренной с противоположной стороны к угломестной оси, к которой крепится противовес и кронштейн крепления винтового домкрата, кронштейн крепления проушины домкрата, закрепленный на зеркале, винтовой домкрат с приводом, при этом азимутальный и угломестный поворотные механизмы и механизм угла наклона снабжены датчиками углового положения. 2 ил.

Наверх