ВОЛНОВОДНОЕ ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2008 года по МПК H01P3/00 H01P3/12 

Изобретение относится к устройствам СВЧ и может быть использовано для передачи энергии между участками высокочастотного тракта, требующими относительного углового перемещения.

Известно волноводное поворотное устройство (а.с. СССР №924779), содержащее волноводы, фланцы которых соединены шарниром, уплотнения и упругий элемент. Данное устройство обеспечивает поворот волноводных секций относительно друг друга только в одной плоскости. Основным недостатком является необходимость установки поворотных устройств по каждой оси поворота, что значительно усложняет конструкцию высокочастотного тракта.

Известно поворотное устройство для соединения волноводных секций (а.с. СССР №251628), содержащее фланцы с дросселями и резиновыми герметизирующими кольцами. С целью сохранения параметров устройства при изгибах и повороте волноводных секций, фланцы снабжены выточками, между которыми помещен шар. Наличие резиновых герметизирующих колец уменьшает срок службы данного устройства.

Известен гибкий волновод позвонкового типа (патент РФ №2236070), состоящий из четвертьволновых звеньев с дроссельными канавками на торцевой сферической поверхности и системы подвижных элементов связи. В качестве элементов связи использованы цилиндрические пружины, которые не позволяют получить прочную конструкцию, выдерживающую значительные внешние нагрузки в виде ударов и вибрации, особенно для больших сечений высокочастотного тракта. Большие изгибающие моменты, возникающие при работе элементов гибкого волновода, и возникающее при этом трение приводят при непрерывной работе конструкции к быстрому износу и выходу из строя.

Известно также поворотное волноводное соединение (патент СССР №1787300), содержащее отрезки желобковых волноводов, закрепленных в шарнирном соединении, выполненном в виде карданового подвеса. Данное соединение обеспечивает поворот выходного высокочастотного тракта относительно входного тракта в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Данное устройство является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения.

Основными недостатками прототипа являются большие потери на излучение, сложность изготовления и сборки.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала имеющихся средств указанного назначения с одновременным улучшением эксплуатационных характеристик, а именно создание волноводного поворотного устройства, обеспечивающего поворот высокочастотного тракта одновременно по двум осям.

Техническим результатом при реализации изобретения является, в частности, возможность одновременного поворота высокочастотного тракта по двум осям, уменьшение потерь на высокочастотное излучение и снижение уровня излучения, повышение прочности и жесткости конструкции, повышение вибропрочности, упрощение конструкции, технологии изготовления и сборки, увеличение углов поворота входного и выходного участков высокочастотного тракта, возможность конструировать двухосные волноводные поворотные сочленения в широком диапазоне частот.

Влияние на достижение указанного технического результата оказывают нижеприведенные отличительные признаки. Волноводное поворотное устройство выполнено в виде кардана, состоящего из крестовины и двух вилок. Вилки кардана выполнены в виде отрезков волновода с сечением, равным сечению волноводного канала высокочастотного тракта. Крестовина кардана имеет внутренний волноводный канал, который сопрягается с волноводными каналами вилок кардана. Смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана выполнены с возможностью вращательного движения относительно друг друга вокруг осей вращения, совпадающих с осями кардана. Смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана перемещаются относительно друг друга с зазором, причем цилиндрические поверхности крестовины кардана имеют дроссельные канавки и проточки для вставок из поглощающего материала для уменьшения высокочастотного излучения и снижения потерь на излучение в высокочастотном тракте. В местах соединения вилок и крестовины кардана установлены подшипники, которые обеспечивают поворот вилок и крестовины кардана вокруг двух взаимно-перпендикулярных осей, причем одна из вилок и крестовина кардана обеспечивают поворот по широкой стенке волновода, а другая вилка и крестовина кардана - по узкой стенке волновода. Конструктивные особенности устройства позволяют получить угол поворота по одной оси кардана на ±15°, а по другой оси - на ±20°. В предлагаемой конструкции двухосного волноводного поворотного устройства вилки и крестовина кардана являются частью высокочастотного тракта, что обеспечивает поворот высокочастотного тракта одновременно по двум осям, уменьшает потери на излучение, обеспечивает высокую прочность, жесткость конструкции, повышает вибропрочность, позволяет упростить конструкцию и повысить технологичность изготовления высокочастотного тракта за счет уменьшения длины и количества изгибов высокочастотного тракта.

На фиг.1 приведен чертеж волноводного поворотного устройства, общий вид, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит две вилки 1 и 2 кардана, выполненные в виде отрезков волновода с сечением, например прямоугольным, равным сечению волноводного канала высокочастотного тракта. Крестовина 3 кардана имеет внутренний волноводный канал, в частности прямоугольного сечения, который сопрягается с волноводными каналами вилок 1 и 2 кардана. В местах соединения вилки 1 кардана и крестовины 3 кардана установлены подшипники 4 и 5. В местах соединения вилки 2 кардана и крестовины 3 кардана установлены подшипники 6 и 7. Смежные концентрические поверхности вилок 1 и 2 кардана и крестовины 3 кардана выполнены в виде звеньев двух вращательных цилиндрических пар, оси вращения которых совпадают с осями 8 и 9 кардана. Цилиндрические поверхности крестовины 3 кардана имеют дроссельные канавки 10 и 11 и проточки 12 и 13 для вставок из поглощающего материала. В стенках вилок 1 и 2 кардана выполнены дроссельные канавки 14, 15, 16 и 17.

Места соединения вилок и крестовины кардана могут быть выполнены двумя способами. В одном случае, крестовина кардана имеет две пары цапф на двух взаимно-перпендикулярных осях, а вилки кардана - соответствующие подшипники. В другом случае цапфы могут быть выполнены на вилках кардана, а подшипники - на крестовине кардана.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет конструировать двухосные поворотные волноводные сочленения для широкого диапазона частот, в т.ч. с использованием волноводов средних и больших сечений.

Изобретение относится к устройствам СВЧ и может быть использовано для передачи энергии между участками высокочастотного тракта. Техническим результатом является обеспечение одновременного поворота высокочастотного тракта по двум осям, уменьшение собственных потерь на излучение, повышение прочности, жесткости конструкции, повышение вибропрочности, упрощение конструкции, технологии изготовления и сборки высокочастотного тракта, возможность создания двухосных волноводных поворотных сочленений в широком диапазоне частот. Волноводное поворотное устройство выполнено в виде кардана, вилки которого выполнены в виде отрезков волновода, а крестовина имеет внутренний волноводный канал, который сопрягается с волноводными каналами вилок кардана. Смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана выполнены с возможностью вращательного движения относительно друг друга вокруг осей вращения, совпадающих с осями кардана. Упомянутые смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана могут быть выполнены в виде звеньев двух вращательных цилиндрических пар. Места соединения вилок и крестовины кардана могут быть снабжены подшипниками. Цилиндрические поверхности крестовины могут быть выполнены с дроссельными канавками и проточками для вставок из поглощающего материала. В стенках вилок кардана могут быть выполнены дроссельные канавки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Волноводное поворотное устройство, выполненное в виде кардана, отличающееся тем, что вилки кардана выполнены в виде отрезков волновода, крестовина кардана имеет внутренний волноводный канал, который сопрягается с волноводными каналами вилок кардана, а смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана выполнены с возможностью вращательного движения относительно друг друга, причем оси вращения совпадают с осями кардана.2. Волноводное поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что смежные концентрические поверхности вилок и крестовины кардана выполнены в виде звеньев двух вращательных цилиндрических пар.3. Волноводное поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что места соединения вилок и крестовины кардана снабжены подшипниками.4. Волноводное поворотное устройство по п.2, отличающееся тем, что цилиндрические поверхности крестовины имеют дроссельные канавки и проточки для вставок из поглощающего материала.5. Волноводное поворотное устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенках вилок кардана выполнены дроссельные канавки.