ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО АНТЕННЫ Российский патент 1994 года по МПК H01Q3/08 

Изобретение относится к антенной технике, в частности к опорно-поворотным устройствам для ориентации антенны с полярной подвеской на спутники телевизионного вещания, расположенные на геостационарной орбите.

Известно устройство для ориентации антенны, содержащее карданный подвес, на осях которого установлены стопоры, соединяющие антенну с корпусом винтового механизма, соединенного с корпусом и антенной сферическими шарнирами, при этом винтовой механизм смещен относительно осей карданного подвеса (а. с. N 1022243, кл. H 01 Q 3/08).

Однако данное устройство не позволяет использовать его на прием передач всего ряда спутников геостационарной орбиты, так как вообще отсутствует полярная ось, вокруг которой должна поворачиваться антенна для скольжения своей осью диаграммы направленности по геостационарной орбите, следовательно, настройка возможна только по ориентации рядом стоящей антенны с полярной подвеской. Вращение антенны вокруг оси корпуса (одна из осей кардана) сразу же собьет настройку. Для возврата (ориентации) антенны на геостационарную орбиту придется использовать часть длины винтового стержня, то есть длина стержня должна позволять перемещать антенну от 0 до 90^о в вертикальной плоскости и от 0 до 180^о в горизонтальной, что данная конструкция не позволяет. Кроме того, использование такой схемы закрепления винтового механизма приводит к уменьшению плеча поворота антенны при отходе от среднего положения, что снижает жесткость установки антенны, к этому же ведет и применение сферических шарниров.

Прототипом данного изобретения является опорно-поворотное устройство, содержащее поворотную стойку, которая служит для поворота антенны вокруг оси, параллельной земной, угломестный механизм, механизм орбитальных установок, выполненный в виде направляющей, имеющей форму дуги окружности, центр которой расположен на оси вращения стойки. На внешнем периметре направляющей установлен зубчатый приводной ремень, концы которого закреплены также как и концы дуги на поперечине, закрепленной на стойке. Зубчатая поверхность ремня взаимодействует с шестерней, установленной на элементе, подвижном относительно направляющей дуги вокруг оси вращения поворотной стойки.

К недостаткам этого устройства относится невысокая точность отслеживания геостационарной орбиты за счет отсутствия полярной оси и оси коррекции антенны, которая должна располагаться на геометрической оси рефлектора, совпадающей с осью диаграммы направленности рефлектора.

Таким образом, из анализа уровня техники в области опорно-поворотных устройств антенн формулируется задача настоящего изобретения, которая заключается в разработке конструкции опорно-поворотного устройства антенны с углом разворота близким к 180^о при постоянном плече поворота рамы с рефлектором вокруг полярной оси, с возможностью коррекции положения рамы рефлектора относительно полярной оси при минимальных габарито-весовых характеристиках.

Существо предлагаемого решения заключается в следующем.

В опорно-поворотном устройстве, содержащем стойку, раму с установленным на ней рефлектором, угломестный механизм, механизм орбитальных установок, направляющая тяга которого выполнена в форме дуги, согласно изобретению направляющая тяга угломестного механизма также имеет дугообразную форму и пропущена через стойку с возможностью перемещения-стопорения в ней, а концы тяги закреплены на корпусе полярной оси, шарнирно взаимодействующем по торцам с механизмом коррекции угла места, связанным с рамой, которая при этом соединена с направляющей тягой механизма орбитальных установок перпендикулярной к направляющей тяге угломестного механизма и обе тяги соединены между собой в средних точках стопорным элементом с возможностью перемещения-стопорения относительно друг друга, причем центры дугообразных тяг совпадают с осью шарнира, соединяющего стойку с полярной осью.

Кроме того, для расширения технологических возможностей конструкции, стойка с нижнего конца снабжена фланцем, установленным под углом 45^о к ее оси, плоскость которого параллельна шарнирной оси. Это позволяет расширить диапазон угломестных установок до 90^о.

Механизм коррекции угла места выполнен в виде опорно-поворотных шарниров, взаимодействующих с направляющими дугообразными тягами, концентричными направляющей тяге угломестного механизма и пропущенных сквозь втулки аналогичной конфигурации с возможностью перемещения-стопорения в них. При этом тяги механизма коррекции угла места консольно закреплены на раме рефлектора. Это позволяет корректировать положение рамы рефлектора относительно полярной оси при смене географического положения антенны.

Одним из вариантов осуществления стопорения является использование пары винт-гайка, для чего направляющие тяги механизмов установки угла места и орбитального выполнены с винтовой нарезкой.

Стопорный элемент, соединяющий средние точки направляющих тяг механизмов выполнен в виде планки с взаимоперпендикулярными отверстиями на концах с пропущенными с возможностью перемещения-стопорения через одно из них тяги угломестного механизма, а через другое - тяги механизма орбитальных установок. Это позволяет, во-первых, настраивать опорно-поворотное устройство на сигналы спутников геостационарной орбиты плавно и точно, во-вторых, стопорный элемент является замыкающим звеном в конструкции всего устройства, предающим ей жесткость в установленном положении.

Стопорный элемент может быть выполнен также в виде редуктора, например, червячного с электроприводом, установленного корпусом с возможностью перемещения-стопорения на направляющей тяге угломестного механизма, а тяга механизма орбитальных установок с винтовой нарезкой пропущена сквозь резьбовое отверстие в ведомом колесе, например, червячном. Такое выполнение стопорного элемента позволяет дистанционно управлять опорно-поворотным устройством при переходе на прием сигналов следующего спутника геостационарной орбиты.

Кроме того, стопорный элемент может быть выполнен в виде электродвигателя, например, с плоским ротором, корпус которого закреплен с возможностью перемещения-стопорения на направляющей тяге угломестного механизма, а тяга механизма орбитальных установок с винтовой нарезкой пропущена сквозь резьбовое отверстие в валу ротора электродвигателя, что позволяет упростить конструкцию за счет исключения редуктора.

Предложенное опорно-поворотное устройство имеет полусферическую конструкцию, которая жестко закрепляется на стойке и стопорным элементом, что придает жесткость всей конструкции, а ее элементы могут быть выполнены трубчатыми, что приводит к минимизации габаритно-весовых характеристик.

На фиг. 1 изображено опорно-поворотное устройство антенны, общий вид; на фиг. 2 - вид по стрелке А на опорно-поворотное устройство; на фиг. 3 - узел механизма коррекции угла места.

Опорно-поворотное устройство содержит стойку 1 с фланцем 2 на нижнем конце, плоскость которого расположена под углом 45^о к ее оси для расширения диапазона регулирования, стопорные винты 3, служащие для закрепления опорно-поворотного устройства на штырьевой опоре, втулку 4, повторяющую конфигурацию пропущенной сквозь нее дугообразной направляющей тяги 5 угломестного механизма и лимб 6 для контроля угломестных установок. Стойка 1 соединена шарниром 7 в середине длины корпуса 8 полярной оси 9, при этом геометрическая ось шарнира 7 пересекает и перпендикулярна полярной оси 9. Изменение угломестного координирования осуществляется гайками 10, а отсчет ведется по лимбу 6 стрелкой 11. На концах корпуса 8 закреплены концы тяги 5 угломестного механизма, так что центр изгиба ее совпадает с геометрической осью шарнира 7. В торцах корпуса 8 установлены опорно-поворотные шарниры 12 с изогнутыми втулками 13, в которых закреплены гайками 14 дугообразные тяги 15 механизма коррекции угла места, концентричные тяге угломестного механизма и консольно закрепленные на раме 16, на которой установлен рефлектор 17. На свободном конце верхней тяги 15 закреплена стрелка 18, а на верхнем конце тяги 5 механизма угломестных установок выполнена лыска, на которой нанесен лимб 19 для отсчета угла коррекции рамы 16 с рефлектором 17, оснащенной дугообразной тягой 20 механизма орбитальных установок, закрепленной на ней в плоскости перпендикулярной плоскости рамы, а также плоскости, в которой расположена тяга 5 механизма угломестных установок, при этом центр изгиба тяги 20 совпадает с центром изгиба тяги 5 и расположен на полярной оси 9. Средние точки тяг 5 и 20 соединены стопорным элементом 21 с возможностью перемещения-стопорения относительно друг друга посредством гаек 22 и 23, имеющих 3-5 витков. Стопорный элемент 21 является замыкающим элементом металлоконструкции опорно-поворотного устройства и может быть выполнен в виде бруска, полой прямоугольной или круглой трубы с двумя взаимоперпендикулярными отверстиями на концах, в которые пропущены тяги 5 и 20.

Функцию стопорного элемента 21 может выполнять корпус редуктора, например, червячного, который закрепляется с возможностью перемещения-стопорения на тяге 5 угломестного механизма, а сквозь червячное колесо с резьбовым отверстием в центре пропущена тяга 20 механизма орбитальных установок. О положении редуктора на тяге 20 судят по сигналам датчика, например, индукционного.

Функцию стопорного элемента 21 может выполнять также корпус электродвигателя, преимущественно с плоским якорем (ротором), например, ПЯ-250, ПДПР и подобные им, который закрепляется непосредственно, либо через кронштейн с возможностью перемещения-стопорения на тяге 5, а сквозь резьбовое отверстие в валу электродвигателя пропущена тяга 20.

Опорно-поворотное устройство антенны работает следующим образом.

Установка опорно-поворотного устройства возможна на штырьевой или фланцевой опоре, закрепленной на крыше строения, балконе либо непосредственно на земле. В случае использования штырьевой опоры, стойка 1 насаживается на нее и фиксируется стопорными винтами 3, при этом диапазон угломестного регулирования может быть от 40 до 45^о относительно горизонта.

В случае использования фланцевой опоры, она крепится к фланцу 2, при этом диапазон угломестного регулирования может быть от 45 до 90^о относительно горизонта.

В обоих случаях установки опорно-поворотного устройства необходимо соблюдать условие направления оси перпендикулярной плоскости рамы 16 на юг, что достигается разворотом стойки 1 вокруг своей оси на опоре.

Следующим этапом настройки опорно-поворотного устройства является установка корпуса 8 полярной оси 9 на угол места, равный значению географической широты данного места установки устройства. Это осуществляется вращением гаек 10 на тяге 5 угломестных установок, скользящей при этом в изогнутой втулке 4, а закрепленными на корпусе 8 полярной оси 9 концами поворачивает последнюю вокруг оси шарнира 7 на необходимый угол. Отсчет производится по лимбу 6 стрелкой 11. После установки полярной оси 9 на необходимый угол, гайки 10 затягивают.

Коррекция (0-10^о) угломестной установки рамы 16 с рефлектором 17 производится тягами 15 в изогнутых втулках 13 шарниров 12 относительно полярной оси 9, для чего отпускают гайки 23 на тяге 5, фиксирующей стопорный элемент 21 в отверстии, и, манипулируя гайками 14 на тягах 15, выводят плоскость рамы 16 рефлектора 17 на необходимый угол коррекции, контролируя его стрелкой 18 на лимбе 19. Вращение плоскости рамы 16 вместе с тягой 20 механизма орбитальных установок будет происходить вокруг оси шарнира 7 (до 10^о) при неподвижных: стойке 1, полярной оси 9, тяге 5 механизма угломестных установок. Установив угол коррекции рамы 16 с рефлектором 17, затягивают гайки 14 и 23, тем самым фиксируют опорно-поворотное устройство в установленном положении для начала поиска сигналов со спутников, расположенных на геостационарной орбите.

Ручной поиск сигналов осуществляется при полностью установленной и подключенной электронной аппаратуре медленным вращением рамы 16 с рефлектором 17 вокруг полярной оси 9 гайками 22 по тяге 20 механизма орбитальных установок относительно стопорного элемента 21.

Применение редукторного электропривода позволяет осуществлять дистанционный поиск сигналов, для чего дистанционно управляют реверсивным приводом червячного редуктора, который посредством выполненной в червячном колесе резьбы протягивает тягу 20 механизма орбитальных установок, при этом сигналы с датчика поступают в электронную систему управления на обработку для получения информации о положении рамы 16 с рефлектором 17.

Применение электродвигателя в качестве привода, закрепляемого непосредственно, либо через кронштейн на тяге 5 механизма угломестных установок, не вносит изменений в процесс настройки антенны на сигналы спутников геостационарной орбиты, но его применение увеличивает точность настройки и снижает стоимость антенны по сравнению с использованием для дистанционной настройки редукторной пары. (56) Патент ФРГ N 3704345, кл. H 01 Q 1/18.

Использование: зеркальные антенны, ОПУ с полярной подвеской. Сущность изобретения: полярная ось 8 шарнирно 7 закреплена на стойке 1. С полярной осью соединена дугообразная тяга 5 механизма угломестных установок. Тяга 5 пропущена через стойку 1. Направляющая дугообразная тяга механизма орбитальных установок закреплена на раме 16. Дугообразные тяги соединены стопорным элементом, с возможностью перемещения - стопорения относительно друг друга. На концах полярной оси шарнирно установлен механизм коррекции угла места, который выполнен в виде опорно-поворотных шарниров, которые взаимодействуют с дугообразными тягами, концентричными тяге угломестного механизма и закрепленными на раме рефлектора. Даны варианты выполнения стопорного элемента. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО АНТЕННЫ, содержащее стойку, полярную ось, установленную шарнирно на стойке, раму с закрепленным на ней рефлектором, угломестный механизм наведения с тягой, механизм орбитальных установок с дугообразной направляющей тягой, механизм коррекции угла места, отличающееся тем, что тяга угломестного механизма выполнена дугообразной и закреплена концами на угломестной оси, по торцам которой шарнирно установлен механизм коррекции угла места, закрепленный на раме, которая соединена с дугообразной направляющей тягой механизма орбитальных установок, перпендикулярной к тяге угломестного механизма, обе тяги соединены между собой в средних точках стопорным элементом с возможностью перемещения-стопорения одна относительно другой, причем центры дугообразных тяг совпадают с осью шарнира, соединяющего стойку с полярной осью. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стойка с нижнего конца оснащена фланцем, закрепленным под углом 45^o к оси стойки, плоскость фланца параллельна оси шарнира, соединяющего стойку с полярной осью. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм коррекции угла места выполнен в виде опорно-поворотных шарниров, взаимодействующих с направляющими дугообразными тягами, концентричными дугообразной тяге угломестного механизма и пропущенными сквозь втулки соответствующей конфигурации с возможностью перемещения стопорения в них и консольно закрепленными на раме рефлектора. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дугообразная тяга угломестного механизма выполнена с винтовой нарезкой. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая дугообразная тяга механизма орбитальных установок выполнена с винтовой нарезкой. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен в виде планки с взаимно перпендикулярными отверстиями с пропущенными с возможностью перемещения-стопорения через одно из них дугообразной тягой угломестного механизма, а через другое - направляющей дугообразной тягой механизма орбитальных установок. 7. Устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен в виде редуктора с электроприводом, установленного корпусом на дугообразной тяге угломестного механизма с возможностью перемещения-стопорения, а дугообразная направляющая тяга механизма орбитальных установок с винтовой нарезкой пропущена сквозь выполненное в ведомом колесе редуктора резьбовое отверстие. 8. Устройство по пп. 1 и 5, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен в виде электродвигателя, корпус которого закреплен с возможностью перемещения-стопорения на дугообразной тяге угломестного механизма, а направляющая дугообразная тяга с винтовой нарезкой механизма орбитальных установок пропущена сквозь выполненное в валу ротора двигателя резьбовое отверстие.