Устройство стабилизации положения радиорелейной антенны

Изобретение относится к антенной технике и служит для стабилизации антенн, установленных на подвижных объектах. Технический результат - создание простого по конструкции и надёжного в эксплуатации устройства для компенсации отклонения опоры сотовой связи при воздействии на неё ветровых, сейсмических и иных внешних нагрузок. Технический результат достигается тем, что устройство стабилизации положения радиорелейной антенны, включающее неподвижное основание со смонтированной над ним подвижной платформой с антенной и исполнительный механизм стабилизации подвижной платформы с антенной, смонтированный на основании, отличается тем, что на неподвижном основании устройства жестко закреплена шаровая опора, на которой смонтирована верхняя стабилизируемая подвижная платформа, которая при помощи исполнительного механизма с электронным гироскопом, электрически связанным с по меньшей мере двумя червячными редукторами с шаговыми электродвигателями и блоком управления, связана с выходными валами червячных редукторов по меньшей мере при помощи двух винтовых пар с гибкими валами и двух гаек. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к гироскопической технике, а конкретно к гироскопическим стабилизаторам, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и управления положением устройств, и применяется для ориентации антенны в системах радиорелейной связи.

Известно устройство стабилизации для фото- и видеосъёмок (См. по ссылке https://club.dns-shop.ru/blog/t-143-zerkalnyie-kameryi/36310-kak-rabotaut-stabilizatoryi-dlya-kameryi/)

Самые распространённые из них — механический стабилизатор «стедикам», предназначенный для компенсирования нежелательных движений камеры во время съемки фото и видео, для получения ровного и стабилизированного видео или чёткого фото, без смазанных деталей и «шевеленки».

Механические стабилизаторы удерживают плавность кадра благодаря креплению, которое подвешивается на сложной системе шарниров. Шарниры взаимодействуют друг с другом и эффективно компенсируют любые дрожания и смещения подвеса по двум и более осям. Механические стабилизаторы необходимо подстраивать под каждую камеру. Регулировать баланс стабилизатора приходится после каждой установки камеры и объектива, даже если снять фотоаппарат только для того, чтобы извлечь карту памяти.

К недостаткам известного устройства стабилизации можно отнести сложную его конструкцию с системой шарниров. Так же к недостаткам можно отнести низкие технологические возможности, связанные с необходимостью регулировки баланса устройства после каждой смены аппаратуры.

Известно "Устройство стабилизации " (См. патент РФ № 2314607 МПК H01Q 1/18 (2006. 01), содержащее коромысло, первый и второй исполнительные двигатели, первый и второй исполнительные механизмы, шарнирно закрепленные одним концом на неподвижном основании, а другим - на стабилизированной платформе через коромысло, причем оси исполнительных механизмов не совпадают с осями стабилизации, а оси карданова подвеса совпадают с осями стабилизации, причем первое звено подвеса закреплено на неподвижном основании, а второе - на стабилизированной платформе. В качестве исполнительных механизмов использованы шариковинтовые пары, а крестовина карданова подвеса выполнена с отверстием. Допустимые углы поворота датчиков углов поворота в 2 и более раз превышают допустимые углы поворота стабилизированной платформы при этом крепление первого звена карданова подвеса осуществляется при помощи стоек.

К недостаткам известного устройства можно отнести сложность его конструкции, большое количество используемых различных деталей и взаимных механических связей между ними. Многоступенчатость выполнения исполнительного сигнала от датчиков поворота до корректировки стабилизированной платформы.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности создание простого по конструкции и надёжного в эксплуатации устройства для компенсации отклонения опоры сотовой связи при воздействии на неё ветровых, сейсмических и иных внешних нагрузок.

Поставленный технический результат достигается сочетанием общих с прототипом известных признаков, включающих неподвижное основание со смонтированной над ним подвижной платформой с антенной и исполнительный механизм стабилизации подвижной платформы с антенной, смонтированный на основании и новых признаков, заключающихся в том, что на неподвижном основании устройства жестко закреплена шаровая опора, на которой смонтирована верхняя стабилизируемая подвижная платформа, которая при помощи исполнительного механизма с электронным гироскопом, электрически связанным с, по меньшей мере, двумя червячными редукторами с шаговыми электродвигателями и блоком управления, связана с выходными валами червячных редукторов, по меньшей мере, при помощи двух винтовых пар с гибкими валами и двух гаек.

Винтовые пары закреплены на основании и на подвижной платформе на равном расстоянии от продольной оси шаровой опоры, на радиальных лучах находящихся под углом от 87 до 93 градусов.

Винтовые пары с гибкими валами выполнены в виде витков проволоки с шагом равным шагу гаек на подвижной платформе.

Основание и платформа устройства снабжены защитным кожухом.

Новизной предлагаемого изобретения является жесткое крепление на неподвижном основании устройства шаровой опоры, на которой смонтирована верхняя стабилизируемая подвижная платформа, которая при помощи исполнительного механизма с электронным гироскопом, электрически связанным с, по меньшей мере, двумя червячными редукторами с шаговыми электродвигателями и блоком управления, связана с выходными валами червячных редукторов, по меньшей мере, при помощи двух винтовых пар с гибкими валами и двух гаек.

Так, признак жесткого крепления на неподвижном основании устройства шаровой опоры, на которой смонтирована верхняя стабилизируемая подвижная платформа обеспечивает простоту конструкции устройства, его компактность и устойчивость, обеспечивает подвижной платформе возможность выполнять наклон в любую радиальную сторону от центра, воспринимать и исполнять управляющие воздействия шаговых двигателей через редукторы, винтовые пары, сохраняя тем самым первоначально настроенное направление антенне.

Признак выполнения исполнительного механизма с электронным гироскопом, электрически связанным с, по меньшей мере, двумя червячными редукторами с шаговыми электродвигателями и блоком управления, связанными с выходными валами червячных редукторов, позволяет оперативно реагировать на появляющиеся отклонения опоры от первоначального положения и быстро передавать сигнал об отклонении на подвижную платформу с антенной. Обеспечивает точность исполнения сигналов гироскопа за счёт наличия шаговых двигателей и червячного редуктора.

Признак закрепления двух винтовых пар, выполненных в виде гибких валов на выходных валах червячных редукторов при помощи гаек на подвижной платформе обеспечивает надёжную механическую связь подвижной верхней платформы с исполнительным механизмом. Исключает возможное заклинивание резьбового соединения при наклонах платформы.

Признаки закрепления винтовых пар на основании и на подвижной платформе на равном расстоянии от продольной оси шаровой опоры, на радиальных лучах находящихся под углом от 87 до 93 градусов, выполнение винтовых пар с гибкими валами в виде витков проволоки с шагом равным шагу гаек на подвижной платформе а также наличие у основания и платформы устройства защитного кожуха – являются признаками дополнительными, направленные на более полное раскрытие основных признаков и способствующие достижению поставленного технического результата.

Так, закрепление винтовых пар на основании и на подвижной платформе на равном расстоянии от продольной оси шаровой опоры, на радиальных лучах находящихся под углом от 87 до 93 градусов обеспечивает равные по величине механические перемещения подвижной платформы, по ортогональным линиям, при одинаковых по величине и длительности сигналов управления. При этом, скорость отработки управляющего сигнала, исполнительным механизмом, на ортогональных прямых будет оптимальной и равной, как и нагрузка на шаговые двигатели.

Признак выполнения винтовых пар под углом от 87 до 93 градусов на осях верхней платформы и нижнего основания обеспечивает исполнительными механизмами необходимую и достаточную точность компенсации положения антенны при отклонения опоры при воздействии ветровых, сейсмических и иных внешних нагрузках.

Признак выполнения гибкого вала в виде пружины с шагом витков равным шагу резьбы гайки, обеспечивает надежную без перекосов и заклинивания работу устройства. Признак наличия защитного кожуха, закрывающего неподвижное основание и подвижную платформу предотвращает попадание атмосферных осадков в устройство.

Согласно проведённого патентно-информационного поиска, сочетания известных и новых признаков предлагаемого изобретения в источниках патентной и научно - технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Описание осуществления предлагаемого изобретения позволяет отнести его к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показано предлагаемое устройство стабилизации положения радиорелейной антенны.

На фиг.2 схематично показан вид сверху неподвижного основания с редукторами.

На фиг. 3 показано положение верхней платформы при наклоне опоры на угол в 2,5 градуса.

Устройство стабилизации положения радиорелейной антенны, состоит из антенны 1, закрепленной на подвижной верхней платформе 2, смонтированной над неподвижным основанием 3 при помощи исполнительных механизмов с редукторами 4 и электродвигателями 5. При этом на неподвижном основании 3 жестко закреплена шаровая опора 6, на которой смонтирована верхняя подвижная платформа 2. Устройство снабжено гироскопом 7 c блоком управления 8 и исполнительными механизмами, выполненным в виде двух винтовых пар , связывающих верхнюю подвижную платформу с червячными редукторами 4 и шаговыми двигателями 5 смонтированными на основании 3. Каждая винтовая пара исполнительного механизма выполнена в виде гибкого вала 9, смонтированного на выходном валу червячного редуктора 4 и гайки 10, закрепленной на верхней подвижной платформе 2. Гибкий вал 9 выполнен в виде пружины с шагом витков равным шагу резьбы гайки 10. Винтовые пары выполнены на равном расстоянии от продольной оси шаровой опоры 6 под углом от 87 до 93-х градусов преимущественно на осях симметрии верхней платформы 2 и нижнего основания 3. Неподвижное основание 3 и верхняя подвижная платформа 2 снабжены защитным кожухом 11, предотвращающим попадание атмосферных осадков в устройство, который выполнен из легкосминающегося материала, например из водоотталкивающей или прорезиненной ткани. При этом, устройство стабилизации положения радиорелейной антенны установлено на опоре 12. Предлагаемое устройство стабилизации положения радиорелейной антенны работает следующим образом:

Перед установкой радиорелейной антенны 1 с устройством стабилизации, в программу блока управления 8 заносятся параметры необходимого положения антенны. Устройство с антенной устанавливают на опору 12 сотовой связи и включают в работу. При ветровых воздействиях опора 12 совершает колебательные движения в разные стороны 12', например, в зависимости от направления ветра.

Электронный гироскоп 7, смонтированный на нижнем основании 3, фиксирует степень отклонения, угол β, от заданных параметров и передает электрический сигнал на блок управления 8. Обработанный сигнал с блока управления 8 поступает на шаговые двигатели 5. Шаговые двигатели 5 передают вращательные движения червячным редукторам 4 и посредством винтовых пар 9 наклоняет подвижную верхнюю платформу 2, на которой закреплена антенна 1, тем самым компенсируя отклонение опоры 12. В зависимости от направления отклонения опоры, а соответственно и антенны, в работу включается либо один из двигателей, либо оба двигателя, восстанавливая необходимое положение антенны.

Использование двух винтовых пар механизма стабилизации расположенных под углом от 87 до 93 градусов преимущественно на осях верхней платформы и нижнего основания позволяет удерживать верхнюю платформу в пределах положения заданных программой параметров.

В настоящее время на предприятии на изобретение разработана техническая документация, изготовлен опытный образец устройства, проведены контрольные испытания и получены положительные результаты.

После проведения комплексных испытаний будет принято решение о более широком использовании предлагаемого устройства.

1. Устройство стабилизации положения радиорелейной антенны, включающее неподвижное основание со смонтированной над ним подвижной платформой с антенной и исполнительный механизм стабилизации подвижной платформы с антенной, смонтированный на основании, отличающееся тем, что на неподвижном основании устройства жестко закреплена шаровая опора, на которой смонтирована верхняя стабилизируемая подвижная платформа, которая при помощи исполнительного механизма с электронным гироскопом, электрически связанным с по меньшей мере двумя червячными редукторами с шаговыми электродвигателями и блоком управления, связана с выходными валами червячных редукторов по меньшей мере при помощи двух винтовых пар с гибкими валами и двух гаек.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовые пары с гибкими валами выполнены в виде витков проволоки с шагом, равным шагу гаек на подвижной платформе.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтовые пары закреплены на основании и на подвижной платформе на равном расстоянии от продольной оси шаровой опоры на радиальных лучах, находящихся под углом от 87 до 93 градусов.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что основание и платформа устройства снабжены защитным кожухом.