Опорно-поворотное устройство антенны Российский патент 2018 года по МПК H01Q3/00 

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, локаторов, телекамер и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике.

Прототипом является опорно-поворотное устройство, выполненное в виде вертикальной колонны и содержащее опору с установленным на ней приводом азимутального вращения, состоящим из двигателя и планетарного редуктора с разноименным зацеплением колес, с закрепленным на опоре водилом, и с выходным коронным колесом внутреннего зацепления, которое выполнено на внутренней поверхности поворотного корпуса, посаженного на опоре с возможностью вращения, в поворотном корпусе установлена ось поворота по углу места, с которой связана поворотная платформа, а также механизм поворота по углу места с отдельным приводом, при этом механизм поворота по углу места выполнен в виде кривошипа на выходном звене угломестного привода, который через сферические шарниры и тягу связан с поворотной платформой с образованием плеча относительно угломестной оси, поворотный корпус выполнен как наружный кожух вертикальной колонны и посажен своей нижней частью с помощью пары подшипников на внутреннюю цилиндрическую опору, и образующий своей верхней частью наружное звено редуктора привода по углу места, выполненного в виде планетарного механизма с разноименным зацеплением колес, коронное колесо внутреннего зацепления которого выполнено на внутренней поверхности опорного корпуса, водило посажено с возможностью вращения в верхней части поворотного корпуса, на водиле жестко закреплен двигатель угломестного привода, и водило является выходным звеном привода [Пат. РФ 2359372 МПК H01Q 3/08, 2009].

Недостатками прототипа являются:

- сложность конструкции;

- относительно большой момент инерции вращающихся деталей механизма управления антенной и значительные его массогабаритные характеристики.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, уменьшение момента инерции механизма управления антенной и его массогабаритных характеристик.

Задача решается тем, что в опорно-поворотном устройстве антенны, содержащем платформу с приводом азимутального вращения, механизм поворота по углу места с отдельным приводом, механизм поворота выполнен в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с отдельным приводом, а червячное колесо размещено на платформе и кинематически связано с антенной, при этом ось вращения червяка совмещена с осью вращения платформы.

Червяк выполнен глобоидным. Червячная передача выполнена самотормозящейся. Червяк намагничен в радиальном направлении. Червяк выполнен пустотелым. Платформа в зоне червячной передачи выполнена в виде масляной ванны.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Выполнение механизма поворота в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с отдельным приводом, а червячное колесо размещено на платформе и кинематически связано с антенной, при этом ось вращения червяка совмещена с осью вращения платформы, позволяет упростить конструкцию механизма, снизить момент инерции вращающихся деталей механизма и уменьшить массогабаритные характеристики последнего.

Выполнение червяка глобоидным позволяет передавать на червячное колесо больший крутящий момент, что уменьшает массогабаритные характеристики.

Выполнение червячной передачи самотормозящейся позволяет автоматически фиксировать антенну в нужном положении, что упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.

Намагничивание червяка в радиальном направлении позволяет использовать его в качестве датчика угла положения антенны, разместив при этом рядом с червяком, например, геркон. Это упрощает конструкцию и повышает ее надежность.

Выполнение червяка пустотелым позволяет использовать его в качестве трубы и осуществлять через нее, например, прокладку кабеля. Это улучшает эксплуатационные характеристики и упрощает конструкцию.

Выполнение платформы в зоне червячной передачи в виде масляной ванны улучшает условия работы механизма.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема опорно-поворотного устройства антенны. На фиг. 2 изображена схема опорно-поворотного устройства антенны, обеспечивающая непрерывное перемещение последней в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Опорно-поворотное устройство антенны содержит платформу 1, жестко соединенную с приводным валом 2, установленным с возможностью поворота во втулке 3, неподвижно закрепленной на основании 4. На платформе закреплены стойки 5, в которых с возможностью поворота установлено червячное колесо 6, сопряженное с червяком 7, выполненным заодно с приводным валом 8, который установлен с возможностью вращения в приводном вале 2. Антенна 9 посредством тяги 10 жестко связана с червячным колесом 6. Приводные валы 2 и 8 могут быть сопряжены между собой через жестко соединенные втулкой 11, вращающейся на оси 12, колеса 13, 14. При этом антенна 9 может быть установлена с возможностью поворота на оси 15 стойки 5 и шарнирно соединена шатуном 16 с кривошипом 17, жестко скрепленным с червячным колесом 6. Червяк 7 может быть выполнен с отверстием 18. Платформа в зоне червячной передачи может быть заполнена маслом 19.

Опорно-поворотное устройство антенны работает следующим образом.

Для сохранения положения антенны неизменным по углу места (в вертикальной плоскости) вращают приводные валы 2 и 8, например, с помощью электромоторов, с одинаковой частотой (фиг. 1). При этом платформа 1 будет вращаться в горизонтальной плоскости (по азимуту) вместе с установленными на ней стойками 5, тягой 10 и антенной 9, а червячное колесо 6 останется неподвижным, в результате чего тяга 10 и антенна 9 не изменят своего положения в вертикальной плоскости.

Для изменения положения антенны 9 по углу места изменяют частоту валов 2 и 8 относительно друг друга. Для определенности положим, что частота вала 8 больше частоты вращения вала 2 (платформы 1). При этом червячное колесо 6 будет обкатываться относительно червяка 7 и поворачиваться в стойках, увлекая за собой тягу 10 и антенну 9. Направление поворота тяги 10 с антенной 9 будет зависеть от направления навивки червяка. Предположим, что поворот тяги 10 будет осуществляться против часовой стрелки.

После достижения антенной нужного максимального значения угла места делают частоту вращения вала 8 меньше частоты вала 2. В результате червячное колесо 6 будет также обкатывать относительно червяка 7 и поворачиваться, но уже в другую сторону, что вызовет поворот тяги 10 с антенной 9 по часовой стрелке. При достижении антенной 9 нужного крайнего положения вновь увеличивают частоту вала 8 относительно вала 2, благодаря чему описанный процесс повторится. Через отверстие 18 может быть проложен информационный кабель.

Следует заметить, что при сканировании пространства вращаются по существу три детали - платформа, червячное колесо и антенна, при этом сами электродвигатели установлены на неподвижном основании. Это снижает момент инерции вращающихся масс и уменьшает массогабаритные характеристики устройства, что в конечном счете снижает энергопотребление и улучшает условия (в случае необходимости) гироскопической стабилизации положения платформы при установке антенны, например, на кораблях или на транспортных средствах.

Для непрерывного сканирования пространства в вертикальной плоскости валы 2 и 8 могут быть сопряжены между собой посредством зубчатых колес 13, 14, в результате чего частота вращения одного из валов будет отличаться от частоты другого (фиг. 2). Заметим, что в этом случае для вращения антенны 9 в горизонтальной и вертикальной плоскостях требуется только один электродвигатель, взаимодействующий, например, с валом 8. Разность частот вращения указанных валов вызовет обкатывание вокруг червяка 7 червячного колеса 6 и вращение последнего вместе с кривошипом 17, в результате чего антенна 9, приводимая в движение шатуном 16, будет совершать качательное движение в вертикальной плоскости вокруг оси 15. Для улучшения условий работы червячной передачи платформа может быть выполнена в виде масляной ванны, в которую помещают масло 19. Заметим, что поскольку наружу из ванны выходят тела вращения - валы 2, 8 и ось червячного колеса, то такую ванну легко при необходимости герметизировать.

Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции поворотное устройство небольших габаритов с малым моментом инерции вращающихся масс, что повысит надежность и улучшит эксплуатационные характеристики.

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, локаторов, телекамер и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике. Задачей изобретения является упрощение конструкции, уменьшение момента инерции механизма управления антенной и его массогабаритных характеристик. Для сохранения положения антенны неизменным в вертикальной плоскости вращают приводные валы 2 и 8, например, с помощью электромоторов, с одинаковой частотой. При этом платформа 1 будет вращаться в горизонтальной плоскости (по азимуту) вместе с установленными на ней стойками 5, тягой 10 и антенной 9, а червячное колесо 6 будет оставаться неподвижным, в результате чего тяга 10 и антенна 9 не изменят своего положения в вертикальной плоскости. Для перемещения в последней антенны 9 изменяют частоту валов 2 и 8 относительно друг друга. Предположим, что частота вала 8 больше частоты вращения вала 2 (платформы 1), в результате этого червячное колесо 6 будет обкатываться относительно червяка 7 и поворачиваться в упорах, увлекая за собой тягу 10 и антенну 9. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и улучшение эксплуатационных характеристик. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Опорно-поворотное устройство антенны, содержащее платформу с приводом азимутального вращения, механизм поворота по углу места с отдельным приводом, отличающееся тем, что механизм поворота выполнен в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с отдельным приводом, червячное колесо размещено на платформе и кинематически связано с антенной, при этом ось вращения червяка совмещена с осью вращения платформы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что червяк выполнен глобоидным.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что червячная передача выполнена самотормозящейся.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что червяк намагничен в радиальном направлении.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что червяк выполнен пустотелым.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что платформа в зоне червячной передачи выполнена в виде масляной ванны.