Мобильное антенное устройство СЧ-ВЧ диапазонов с развёртыванием и удержанием излучателя винтокрылом Российский патент 2023 года по МПК H01Q1/14 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве антенны для излучения и приема электромагнитных колебаний средних и высоких частот, преимущественно в мобильном варианте, в полевых научных и геологических экспедициях, в оленеводческой и рыболовной отраслях. Равным образом, предлагаемое мобильное антенное устройство имеет особое предназначение для использования на подвижных объектах гражданского и военного назначения, в том числе, на морских и речных судах, автотранспорте, а также в экспедиционном, подготовительном и временном развертывании сил и средств на удаленных участках местностей без инфраструктурного оборудования.

Известна антенна декаметрового диапазона с плавной механической перестройкой размеров излучателя внутри радиопрозрачной мачты (Патент RU №2756707, кл. H01Q 9/14, H01Q 1/10 от 04.10.2021). Антенна, предназначенная для настройки на рабочую частоту изменением линейных размеров излучателя, содержит в основании шаговый двигатель, на оси которого смонтированы два барабана из диэлектрического материала, а в мачте систему блоков. Антенный провод и диэлектрический канат, размещенные внутри ствола, своими концами крепятся к двум барабанам, изменяя соотношение длин до резонанса антенного провода через систему блоков в радиопрозрачной мачте с системой противовесов.

Недостатками известной антенны являются сложность устройства, громоздкость и стационарность конструкции, ограниченность рабочего диапазона частот из-за дороговизны и трудоемкости развертывания и эксплуатации сооружения мачты увеличенной высоты.

Известна быстроразвертываемая антенна (Патент RU №2169986, кл. H01Q 1/08, H01Q 7/02 от 27.06.2001). Для обеспечения оперативного развертывания антенны в мобильных версиях, а также упрощения согласования с нагрузкой, она содержит механизм развертывания, размещенный сверху, центральный электропроводный элемент и охватывающую его опорную конструкцию, включающую в себя коаксиально расположенные упруготрансформируемые элементы в виде лент и внешних проводников, а также механизмы развертывания указанных элементов. Они применяются для развертывания до резонансной высоты вибратора антенны из свернутого состояния в рабочее, за счет жесткости упруготрансформируемых элементов, при формировании развертываемого излучателя.

Недостатками известного изобретения являются сложность механического устройства антенны, малая надежность системы развертывания и свертывания элементов антенны и низкая ремонтопригодность.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является мобильная передающая антенна СДВ диапазона (Патент RU №64436, кл. H01Q 1/14 от 27.06.2007). Антенна, представляющая собой вертикальный несимметричный вибратор для подвижных или стационарных узлов связи, выполнена в виде металлического троса, верхний конец которого соединен с одним или несколькими управляемыми программно беспилотными летательными аппаратами для подъема и удержания его на заданной высоте. Нижний конец троса (вибратора) подключается к передатчику.

Недостатками известной антенны являются использование неадаптированных к предназначению утяжеленных беспилотных летательных аппаратов с наземным пунктом управления, включающих излишество функций и приборной базы на бортах, снижающих надежность функционирования и уменьшающих время производительной работы системы, в том числе и за счет повышенного расхода энергии на неиспользуемое оборудование и его вес. Отсутствие устройства разматывания троса антенны обуславливает при развертывании вибратора в рабочее положение и его приведения в исходное состояние использование специальных запрограммированных траекторий подъема и опускания троса, непосредственного управления беспилотными летательными аппаратами в зависимости от метеорологических и других условий.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом изобретения является:

- адаптация с оптимизацией систем беспилотного летательного аппарата за счет облегчения, с минимизацией устройств, с учетом их применения при развертывании, удержании и спуске вибратора антенны;

- упрощение эксплуатации антенного устройства при развертывании, удержании излучателя и приведении в исходное состояние.

Указанный технический результат достигается тем, что мобильное антенное устройство СЧ-ВЧ диапазона с развертыванием и удержанием излучателя выполнено в виде металлического троса, верхний конец которого соединен с беспилотным летательным аппаратом для подъема и удержания его на заданной высоте. Соединение верхнего конца троса на беспилотном летательном аппарате осуществлено через узел крепления с датчиком натяжения троса и амортизатор с вертлюгом и изолятором. Беспилотный летательный аппарат выполнен в виде устройства аэродинамического подъема с двумя соосно установленными воздушными винтами встречного вращения, балансиром и их приводом с источником питания. Нижний конец троса закреплен на тяговом барабане барабанной катушки с ручкой вращения, тормозным устройством и блокиратором выпускаемого троса, с креплением на металлическом кронштейне и стенке переносного контейнера для укладки устройства аэродинамического подъема. На металлическом кронштейне барабанной катушки закреплен токосъемный зажим троса, соединенный с коммутационным высокочастотным разъемом входа/выхода антенны.

В мобильном антенном устройстве в цепь соединения токосъемного зажима троса с высокочастотным разъемом входа/выхода антенны может быть включен измеритель коэффициента согласования.

В мобильном антенном устройстве к датчику натяжения троса может быть подключено устройство автоматического управления мощностью привода.

В мобильном антенном устройстве к датчику натяжения троса может быть подключено устройство визуально-звуковой сигнализации.

В мобильном антенном устройстве на металлическом кронштейне может быть установлено не менее 3 зажимов для подключения проводниковых противовесов антенны.

Сравнение изобретения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается наличием новых устройств и их связями между собой. Таким образом, заявляемое антенное устройство соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные устройства, используемые в системе, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к усилению функциональных возможностей системы. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

Заявляемое изобретение основано на конструктивных элементах и методах, хорошо отработанных в технике и производстве, а потому является «промышленно применимым». Его эффективность определяется полнотой заявленной цели.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.

На фиг. 1 изображено предложенное мобильное антенное устройство СЧ-ВЧ диапазона с развертыванием и удержанием излучателя винтокрылом.

Мобильное антенное устройство представляет собой вертикальный несимметричный вибратор 1, выполненный в виде металлического троса. Верхний конец троса соединен с беспилотным летательным аппаратом 2 для подъема и удержания его на заданной высоте. Соединение верхнего конца троса осуществлено через узел крепления 3 с датчиком натяжения троса 4 на беспилотном летательном аппарате 2. В систему соединения вибратора 1 с беспилотным летательным аппаратом 2 включен амортизатор 5 с вертлюгом 6 и изолятором 7. Беспилотный летательный аппарат выполнен в виде устройства аэродинамического подъема, с двумя соосно установленными воздушными винтами 8 и 9 встречного вращения, балансиром 10 и их приводом 11 с источником питания 12. Нижний конец троса закреплен на тяговом барабане 13 барабанной катушки 14 с ручкой вращения, тормозным устройством и блокиратором выпускаемого троса (на фиг. 1 не обозначено), с креплением на металлическом кронштейне 15 и стенке переносного контейнера 16 для укладки устройства аэродинамического подъема. На металлическом кронштейне 15 барабанной катушки закреплен токосъемный зажим 17 троса, соединенный с коммутационным высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны.

В мобильном антенном устройстве в цепь соединения токосъемного зажима 17 троса с высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны может быть включен измеритель коэффициента согласования 19.

В мобильном антенном устройстве к датчику натяжения троса 4 может быть подключено устройство автоматического управления 20 мощностью привода 11.

В мобильном антенном устройстве к датчику натяжения троса 4 может быть подключено устройство визуально-звуковой сигнализации 21.

В мобильном антенном устройстве на металлическом кронштейне 15 может быть установлено не менее 3 зажимов 22 для подключения проводниковых противовесов антенны 23.

Мобильное антенное устройство СЧ-ВЧ диапазона с развертыванием и удержанием излучателя винтокрылом работает следующим образом.

Из переносного контейнера 16 для укладки устройства аэродинамического подъема извлекается беспилотный летательный аппарат 2 с двумя соосно установленными воздушными винтами 8 и 9 встречного вращения, балансиром 10 и их приводом 11 с источником питания 12 с амортизатором 5, с вертлюгом 6 и изолятором 7 и приводится в предпусковое состояние. Тяговый барабан 13 с барабанной катушкой 14 с ручкой вращения, тормозным устройством и блокиратором выпускаемого троса (на фиг. 1 не обозначено), с креплением на металлическом кронштейне 15, устанавливаются на стенке переносного контейнера 16 для укладки устройства аэродинамического подъема. В исходном состоянии намотанный на тяговый барабан 13 с барабанной катушкой 14 несимметричный вибратор 1, верхним концом троса присоединяется к узлу крепления 3 с датчиком натяжения троса 4 на беспилотном летательном аппарате 2. Беспилотный летательный аппарат 2 приводится в рабочее состояние и начинает развертывание несимметричного вибратора 1 при разматывании троса до необходимой длины с тягового барабана 13 с барабанной катушкой 14, удерживанием с помощью тормозного устройства. При выходе на заданную высоту, для фиксации установленной длины несимметричного вибратора 1, заторможенная катушка 14 закрепляется блокиратором и к нему подсоединяется токосъемный зажим 17 троса, соединенный с коммутационным высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны. При развертывании и удержании на установленной высоте длины несимметричного вибратора 1, аэродинамический подъем и удержание беспилотного летательного аппарата 2 обеспечивается автономной работой двух, соосно установленных воздушных винтов 8 и 9 встречного вращения от привода 11 с источником питания 12. Механический балансир 10, без использования дополнительных программно-аппаратных средств, обеспечивает надежное нахождение беспилотного летательного аппарата 2 в вертикальном положении. Таким образом, облегченная и удешевленная реализация простейшего винтокрыла обеспечивает надежную эксплуатацию мобильного антенного устройства СЧ-ВЧ диапазона.

При использовании мобильного антенного устройства в качестве передающего, для обеспечения оптимального согласования в цепь соединения токосъемного зажима 17 троса с высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны включен измеритель коэффициента согласования 19. В этом случае подстройка выхода на заданную высоту осуществляется по показаниям измерителя коэффициента согласования 19.

При развертывании мобильного антенного устройства и спуске несимметричного вибратора 1 требуется повышенная мощность винтокрыла на преодоление торможения при разматывании троса и сопротивляемости при его сматывании. Поэтому к датчику натяжения троса 4 подключено устройство автоматического управления 20 мощностью привода 11, которое в период удерживания винтокрыла на заданной высоте обеспечивает экономический режим работы привода 11 с пониженным расходом энергии от источника питания 12, удлиняя процесс работы.

Развертывание и удержание излучателя винтокрылом, при работе в автономном экономическом режиме, в целях предупреждения аварийного снижения с поломками, может быть оснащено устройством визуально-звуковой сигнализации 21, подключенным к датчику натяжения троса 4, чтобы при ослаблении допустимого натяжения обеспечить срабатывание сигнализации о необходимости спуска.

Антенные устройства СЧ-ВЧ диапазона представляющие собой вертикальные несимметричные вибраторы, в целях повышения эффективности работы антенн, особенно при развертывании на подстилающих поверхностях с низкой проводимостью, требуют использования противовесов и поэтому на металлическом кронштейне 15 установлено не менее 3 зажимов 22 для подключения проводниковых противовесов антенны 23.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет обеспечить надежное развертывание в мобильном варианте использования СЧ-ВЧ антенн, в виде вертикальных несимметричных вибраторов, за счет использования облегченных, с минимизацией сервисных устройств, дешевых винтокрылов. Оно обеспечивает упрощенную эксплуатацию, с повышенной надежностью входящих в состав устройств, и может использоваться как универсальная приемопередающая антенна для мобильных и, резервом для стационарных, передающих, приемных и приемопередающих устройств и центров.

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - упрощение эксплуатации антенного устройства при развертывании, удержании излучателя и приведении в исходное состояние, возможность работы с БПЛА. Для этого техническое решение выполнено в виде металлического троса, верхний конец которого соединен с БПЛА для подъема и удержания его на заданной высоте. Соединение верхнего конца троса на БПЛА осуществлено через узел крепления с датчиком натяжения троса и амортизатор с вертлюгом и изолятором. БПЛА выполнен в виде устройства аэродинамического подъема с двумя соосно установленными воздушными винтами встречного вращения, балансиром и их приводом с источником питания. Нижний конец троса закреплен на тяговом барабане барабанной катушки с ручкой вращения, тормозным устройством и блокиратором выпускаемого троса, с креплением на металлическом кронштейне и стенке переносного контейнера для укладки устройства аэродинамического подъема. На металлическом кронштейне барабанной катушки закреплен токосъемный зажим троса, соединенный с коммутационным высокочастотным разъемом входа/выхода антенны. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Мобильное антенное устройство СЧ-ВЧ диапазона с развертыванием и удержанием излучателя винтокрылом, представляющее собой вертикальный несимметричный вибратор 1, выполненный в виде металлического троса, верхний конец которого соединен с беспилотным летательным аппаратом 2 для подъема и удержания его на заданной высоте, отличающееся тем, что соединение верхнего конца троса осуществлено через узел крепления 3 с датчиком натяжения троса 4, на беспилотном летательном аппарате 2, амортизатор 5 с вертлюгом 6 и изолятором 7, беспилотный летательный аппарат выполнен в виде устройства аэродинамического подъема с двумя соосно установленными воздушными винтами 8 и 9 встречного вращения, балансиром 10 и их приводом 11 с источником питания 12, нижний конец троса закреплен на тяговом барабане 13 барабанной катушки 14 с ручкой вращения, тормозным устройством и блокиратором выпускаемого троса, с креплением на металлическом кронштейне 15 и стенке переносного контейнера 16 для укладки устройства аэродинамического подъема, причем на металлическом кронштейне барабанной катушки закреплен токосъемный зажим 17 троса, соединенный с коммутационным высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны.

2. Мобильное антенное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цепь соединения токосъемного зажима 17 троса с высокочастотным разъемом входа/выхода 18 антенны включен измеритель коэффициента согласования 19.

3. Мобильное антенное устройство по п. 1, отличающееся тем, что к датчику натяжения троса 4 подключено устройство автоматического управления 20 мощностью привода 11.

4. Мобильное антенное устройство по п. 1, отличающееся тем, что к датчику натяжения троса 4 подключено устройство визуально-звуковой сигнализации 21.

5. Мобильное антенное устройство по п. 1, отличающееся тем, что на металлическом кронштейне 15 установлено не менее 3 зажимов 22 для подключения проводниковых противовесов антенны 23.