КРУПНОГАБАРИТНАЯ ПЕРЕВОЗИМАЯ АНТЕННА Российский патент 2001 года по МПК H01Q1/12 

Изобретение относится к области антенной техники, а именно к конструкции полноповоротных антенн с азимутально-угломестным опорно-поворотным устройством (ОПУ).

Известны полноповоротные антенны башенного типа с азимутально-угломестным ОПУ, монтируемом на капитальном железобетонном основании (сооружении). К таким антеннам относится отечественная антенна ТНА-57, используемая в станциях системы спутниковой связи "Орбита" (1, стр. 87).

Известна также 11-метровая антенна японской фирмы NEC с азимутально-угломестным ОПУ, смонтированном на металлической колонне, установленной на фундаментной плите (2, стр. 32).

Недостатком этих антенн является большой цикл (несколько месяцев) и трудоемкость строительно-монтажных работ с применением специальных грузоподъемных средств. Практически такие антенны являются стационарными. Демонтаж их с целью перебазирования на другие объекты не предусматривается.

Из известных типов антенн с азимутально-углометным ОПУ, принятым за прототип, являются 11-метровая антенна японской фирмы NEC с ограниченным углом оперативного поворота 20^o по азимуту и с возможностью неоперативного переориентирования в пределах от 0^o до 360^o, содержащая металлическую колонну в виде усеченного конуса, смонтированную на фундаментной плите, на колонне установлено азимутально-угломестное ОПУ с зеркальной системой и антенно-фидерным трактом и полноповоротное ОПУ по патенту РФ N 1697160 от 10.09.93 г., непрерывное вращение которого вокруг азимутальной оси осуществляется с помощью двух приводов поступательного перемещения (ППП), закрепленных на неподвижном основании ОПУ и двух фиксируемых с помощью управляемых захватов рычагов, концы которых шарнирно соединены со штоками ППП.

Опытная эксплуатация этого ОПУ показала, что азимутальный привод обладает недостаточно высокой надежностью из-за того, что расчетный момент фиксации приводных рычагов обеспечивается предварительным сжатием тарельчатых пружин по ГОСТ 3057-90 с нелинейной характеристикой до 0,6 S₃ и при расстопоривании приводных рычагов пружины сжимаются до 0,8 S₃ при незначительном увеличении нагрузки, что гарантирует согласно ГОСТ 3057-90 только 10⁴ циклов сжатия. Выход из строя (поломка) хотя бы одной пружины из набора приводит к резкому снижению тормозного момента рычагов.

Целью настоящего изобретения является снижение цикла и трудоемкости монтажа и демонтажа антенны без применения специальных грузоподъемных средств и повышение надежности азимутального привода антенны.

Для достижения этой цели предлагается антенна, содержащая зеркальную систему с подвесом контррефлектора и колонной облучателя с облучателем и антенно-фидерным трактом, установленным на сборно-разборном зеркале, центральная силовая часть которого установлена с возможностью вращения вокруг оси угла места, закрепленной на вращающейся платформе, посредством ППП; устройство поворота по азимуту; колонну и фундаментную плиту.

Согласно изобретению на фундаментальной плите нерегулируемых шаровых опорах установлено устройство поворота по азимуту. На вращающейся вокруг азимутальной оси опоре жестко закреплена посредством двух шарниров, ось которых параллельна угломестной оси, и фиксирущего фланца колонна. В верхней части колонны установлена с возможностью вращения вокруг оси колонны, совмещенной с азимутальной осью, обойма. Обойма снабжена диаметрально расположенными цапфами, на которых закреплены четыре опорные стойки, две из которых закреплены в регулируемых кронштейнах опорных плит, установленных на фундаментной плите, а вторые две - в кронштейнах неподвижного основания азимутального ОПУ. На свободном конце колонны жестко закреплена платформа устройства поворота по углу места.

В устройстве поворота по азимуту, выполненном по патенту РФ N 1697160, на свободных концах второго и третьего рычагов шарнирно закреплены концы двуплечих рычагов, средние части которых шарнирно соединены между собой регулируемой тягой.

На фиг. 1 изображен общий вид антенны; на фиг. 2, 3, 4 и 5 показана последовательность монтажа антенны; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 1.

Антенна (фиг. 1) содержит фундаментную плиту 1, в качестве которой могут быть использованы стандартные дорожные железобетонные плиты, сваренные между собой. На фундаментной плите 1 на анкерных болтах закреплена опорная плита 2, снабженная подпятниками, в которых закреплены регулируемые шаровые опоры 3 неподвижного основания устройства поворота по азимуту 4. Вращающаяся опора 5 (фиг. 6) устройства поворота по азимуту 4 снабжена двумя шарнирными опорами 6, фиксирующим фланцем 7 с двумя цилиндрическими фиксаторами 8 и двумя диаметрально расположенными кронштейнами 9. На вращающейся опоре 5 посредством двух шарниров 6, фиксирующего фланца 7 и шестнадцати болтов закреплена колонна 10 (фиг. 1). В верхней части колонны 10 на двух шаровых погонах установлена вращающаяся в азимутальной плоскости обойма 11, ось вращения которой совпадает с азимутальной осью. Обойма 11 снабжена диаметрально расположенными цапфами, на которых закреплены две опорные стойки 12, вторые концы которых закреплены в регулируемых кронштейнах боковых опорных плит 13, закрепленных на фундаментной плите 1, и две опорные стойки 14, свободные концы которых закреплены в кронштейнах 15 неподвижного основания устройства поворота по азимуту 4. На свободном конце колонны 10 над обоймой 11 жестко закреплена платформа устройства поворота по углу места 16, на угломестной оси которого с возможностью вращения в угломестной плоскости посредством двух ППП 17 установлена центральная силовая часть 18 сборно-разборного зеркала, состоящего из десяти схемных панелей 19 первого яруса, закрепленных на центральной части 18 и подкрепленных двадцатью фермами 20, также закрепленных на центральной части 18, и двадцать съемных панелей 21 второго яруса, закрепленных на панелях 19 первого яруса и подкрепленных двадцатью фермами 22, закрепленных на торцах ферм 20. На центральной части 18 зеркала закреплена снабженная люком опора 23, на которой закреплена колонна облучателя 24 с облучателем и антенно-фидерным трактом (на чертежах не показаны). На периферийных концах панелей 19 первого яруса в силовых узлах закреплен 3-опорный подвес контррефлектора, состоящий из трех штанг 25, свободные концы которых закреплены на стойке 26 с контррефлектором 27.

В устройстве поворота по азимуту по патенту РФ N 1697160 (фиг. 6) на свободных концах второго рычага 28 и третьего рычага 29 посредством одного шарнира закреплены два двуплечих рычага 30 и 31, средние части которых шарнирно соединены между собой тягой 32, регулируемой по длине. Свободный конец двуплечевого рычага 30 соединен шарнирно с управляемым эксцентриковым приводом натяжения 33 со встроенной системой конечных выключателей, обеспечивающих два устойчивых крайних положения в пределах мертвых зон эксцентрика, закрепленного на втором рычаге 28. Свободный конец двуплечевого рычага 31 соединен со штоком пружинного механизма натяжения 34, корпус которого шарнирно закреплен на третьем рычаге 29.

Монтаж антенны выполняется следующим образом.

На месте монтажа выбирается ровная площадка размером 8х12 м, на которой свободно укладывается фундаментная плита 1 (фиг. 1), оснащенная анкерными болтами, например, состоящая на сваренных между собой плит из армированного железобетона и ориентированная своей продольной осью в меридиальной плоскости. На фундаментной плите 1 анкерными болтами закрепляются Т-образная опорная плита 2 и две опорных плиты 13 с регулируемыми кронштейнами. На Т-образную опорную плиту 2 устанавливается устройство поворота по азимуту 4, фиксирующееся своими шаровыми опорами 3, снабженными конусными ловителями в подпятниках опорных плит 2. После установки устройства поворота по азимуту 4 шаровые опоры 3 закрепляются болтами на опорной плите 2. Винтовыми домкратами, которыми снабжены шаровые опоры 3, горизонтируют устройство поворота по азимуту 4, после чего шаровые опоры жестко закрепляются в подпятниках.

В шарнирных опорах 6 (фиг.6) закрепляется колонна 10 (фиг.2), снабженная цапфами с устройством поворота по углу места 16 и установленной на нем центральной силовой частью 18 зеркала. В кронштейнах опорной плиты 2 закрепляется телескопическая подставка 35, которая своим выдвижным концом закрепляется в кронштейне колонны 10. На фундаментной плите 1 устанавливается и закрепляется лебедка 36. В кронштейнах 9 (фиг. 6) устройства поворота по азимуту 4 (фиг. 2) закрепляется стойка 37. Разматывается трос лебедки 36, пропускается через блок стойки 37, ось которого соединяется посредством гибкой тяги 38 с угломестным ОПУ 16. На цапфах обоймы 11 (фиг. 1) закрепляются четыре опорные стойки 12 и 14 (фиг.2). Свободные концы стоек 12 посредством подставок 39, шарнирно закрепленных на опорных плитах 13, и свободные концы стоек 14 опускаются на фундаментную плиту. На центральной силовой части зеркала 18 закрепляются двадцать ферм 20 и часть панелей 19 первого яруса, после чего периферийные концы ферм 20 замыкаются фермами 40, обеспечивающими достаточно высокую жесткость зеркала. Телескопическая стойка 35, имеющая несколько фиксируемых положений, обеспечивает последовательную и безопасную сборку зеркальной системы с земли (фиг. 3). По мере подъема антенны на центральной силовой части зеркала 18, панелях 19 и фермах 20 последовательно устанавливаются и закрепляются опора 23 колонны облучателя, одна из трех штанг 25 подвески контррефлектора, остальные панели 19 первого яруса, фермы 40, панели 21 второго яруса, фермы 22, колонна облучателя 24, остальные две штанги 25. Все три штанги 25 закрепляются на стойке контррефлектора 26. После полного подъема колонны 10 с устройством поворота по углу места 16 и зеркальной системой колонна 10 фиксируется на фланце 7 (фиг. 6), закрепляется 16 болтами на поворотной опоре устройства поворота по азимуту 4 (фиг. 4), после чего на торцах панелей 19 и фермы 20 закрепляются последние две панели 21 второго яруса и последняя ферма 22 и закрепляются свободные концы стоек 14 в кронштейнах неподвижного устройства поворота по азимуту.

После полной сборки зеркала убираются подставки 19, а освободившиеся концы опорных стоек 12 закрепляются в регулируемых кронштейнах опорных плит 13 (фиг. 5). Затем демонтируются телескопическая стойка 35, гибкая тяга 38 и лебедка 36 (фиг. 4). На опорную плиту 2 (фиг. 5) устанавливаются и закрепляется площадка обслуживания 41, которая обеспечивает доступ на платформу устройства поворота по углу места 16 для выполнения работ по монтажу, радиоэлектронной аппаратуры и кабельных коммуникаций, сведенных в одну кабельную петлю 42, обеспечивающую безпрепятственный поворот антенны по азимуту на угол ±270^o. После выполнения монтажа площадка 41 может быть убрана или, имея шарнирные соединения, опущена на фундаментную плиту 1. С площадкой 41 антенна обеспечивает поворот по азимуту в пределах ±90^o, что вполне достаточно для ее использования в наземных станциях спутниковой связи через геостанционные искусственные спутники земли.

Предложенная конструкция 12-метровой антенны позволяет доставлять ее в разобранном виде к месту монтажа всеми видами транспорта и производить монтаж с использованием автокрана грузоподъемностью 10 т, бригадой монтажников в количестве 7 человек (включая крановщика) за время, не превышающее 72 часов, а конструкция зеркальной системы обеспечивает заданную точность ее геометрии без юстировки на месте монтажа.

Вращение антенны в азимутальной плоскости осуществляется двумя ППП 17, аналогичными устройству по патенту N 1697160 попеременным стопорением двух первых рычагов 43 и 44 (фиг. 6) относительно вращающейся опоры 5, которое осуществляется эксцентриковыми управляемыми ППП 33. При этом расчетное усилие стопорения обеспечивается пружинными механизмами натяжения 34, в котором тарельчатые пружины по ГОСТ 3057-90 предварительно сжаты до 0,6 S₃. При повороте выходного вала управляемого привода 33 на 180^o из одного крайнего положения в другое происходит стягивание или разжимание вторых 28 и третьих 29 рычагов. При стягивании рычагов 28 и 29 между опорной поверхностью штока пружинного механизма натяжения 34 и его корпусом образуется зазор в пределах 0,6. . . .1,2 мм, что обеспечивает дополнительное сжатие пружин от 0,6 S₃ до 0,65 S₃. При этом согласно ГОСТ 3057-90 гарантированное количество циклов сжатия возрастает до 2•10⁶, что в 200 раз повышает надежность азимутального привода по сравнению с приводом по патенту N 1697160.

Литература
1. А.М. Покрас и др. Системы наведения антенн земных станций спутниковой связи. М., Связь, 1978 г.

2. С.П. Курилов, В.А. Боровиков. Земная станция системы "Интерспутник" в НДР Йемен. "Электросвязь" N 8, 1987 г.

3. Г.Е. Карпенко, патент N 1697160, материалы заявки N 4497380/24-09 от 25.10.88 г.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к конструкции сборно-разборных перевозимых антенн, монтируемых непосредственно на грунте. Техническим результатом является сокращение цикла монтажа и обеспечение возможности демонтажа антенны без применения специальных средств большой грузоподъемности, а также повышение надежности азимутального привода. Антенна содержит зеркальную систему с подвесом контррефлектора и колонной облучателя с облучателем и антенно-волноводным трактом, установленным на сборно-разборном зеркале. Центральная силовая часть зеркала установлена с возможностью вращения вокруг оси угла места на устройстве поворота по углу места посредством приводов поступательного перемещения. Устройство поворота по азимуту на регулируемых шаровых опорах установлено на фундаментной плите. На вращающейся вокруг азимутальной оси опоре посредством двух шарниров, параллельных угломестной оси, и фиксирующего фланца установлена колонна, снабженная в верхней части вращающейся вокруг оси колонны, совмещенной с азимутальной осью, обоймой с диаметрально расположенными цапфами. На цапфах закреплены четыре опорные стойки, две из которых закреплены в регулируемых кронштейнах опорных плит, установленных на фундаментной плите, а вторая пара стоек закреплена в кронштейнах неподвижного основания азимутального опорно-поворотного устройства. На свободном конце колонны жестко закреплена платформа устройства поворота по углу места. 6 ил.

Крупногабаритная перевозимая антенна, содержащая зеркальную систему с подвесом контррефлектора и колонной облучателя с облучателем и антенно-фидерным трактом, сборно-разборное зеркало которой установлено с возможностью вращения вокруг оси угла места, закрепленной на вращающейся платформе посредством приводов поступательного перемещения, устройство поворота по азимуту, колонну и фундаментную плиту, отличающаяся тем, что на фундаментной плите на регулируемых шаровых опорах установлено устройство поворота по азимуту, на вращающейся вокруг азимутальной оси опоре которого посредством двух шарниров, параллельных угломестной оси, и фиксирующего фланца установлена колонна, снабженная в верхней части вращающейся вокруг оси колонны, совмещенной с азимутальной осью, обоймой с диаметрально расположенными цапфами, на которых закреплены четыре опорные стойки, две из которых закреплены в регулируемых кронштейнах, установленных на фундаментной плите, а вторая пара стоек закреплена в кронштейнах неподвижного основания устройства поворота по азимуту, при этом на свободном конце колонны жестко закреплена платформа устройства поворота по углу места.