Автоматическое антенно-мачтовое устройство с несимметричной и симметричными антеннами Российский патент 2024 года по МПК H01Q1/08 

Устройство относится к области подвижной технике связи и может быть использовано для оперативного развертывания и свертывания автоматического антенно-мачтового устройства (ААМУ) в полевых объектах связи и управления (ПОС) без выхода экипажа наружу с обеспечением возможности изменения диаграммы направленности (ДНА) несимметричной антенны.

Известно антенно-мачтовое устройство (АМУ) по а.с. СССР №1269705, содержащее излучатель антенны, в котором имеется механизм укладки излучателя антенны в транспортное положение.

Недостатком известного антенно-мачтового устройства (АМУ) является то, что устройство не обеспечивает работу антенны без полного выдвижения мачты.

Известны также подъемно-мачтовые устройства (ПМУ) производства компании Will-Burt (http://www.willburt.com), содержащие телескопическую мачту и механизм укладки кабеля (МУК) по типу винтовой пружины.

Недостатком этих ПМУ является отсутствие дополнительного механизма, обеспечивающего поворот антенного устройства с целью обеспечения минимальных габаритов в транспортном положении, а также использование всей длины корпуса мачты для размещения МУК, что может быть недопустимо в отдельных случаях.

Известно подъемно-мачтовое устройство мобильной антенной установки по патенту РФ №2373618, H01Q 1/08, которое состоит из основания, подъемной мачты и опорной платформы.

Недостаток этого подъемно-мачтового устройства - ограниченное пространство для размещения МУК внутри транспортного средства (ТС).

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому устройству является ПМУ мобильной антенной установки по патенту РФ №2419925, H01Q 1/08, принятое за прототип.

Подъемно-мачтовое устройство-прототип состоит из подъемной телескопической мачты с приводом, для подъема антенной установки, механизма укладки кабеля (МУК), выполненного по типу винтовой пружины, на витках которой закрепляется ВЧ кабель для антенной установки, поворотного устройства, которое состоит из двух П-образных платформ - неподвижной, жестко связанной с конечной (верхней) ступенью мачты и поворотной с антенной установкой.

Работу ПМУ-прототипа рассмотрим в части перевода устройства из рабочего развернутого положения в транспортное. Устройство переводится из рабочего положения в транспортное путем свертывания подъемной телескопической мачты приводом. При свертывании ступеней мачты кабель, закрепленный на пружинном каркасе будет укладываться в МУК из состояния растянутой пружины (спирали) в сжатую пружину. Свертывание подъемной мачты завершится, когда конечная (верхняя) ступень мачты будет располагаться в пределах допустимого транспортного габарита «h», характеризуемого расстоянием по оси подъемной мачты от неподвижной платформы до наружной поверхности ТС. Дальнейший процесс перевода устройства в транспортное положение заключается в повороте антенной установки с помощью привода до положения вдоль наружной поверхности ТС. Для того чтобы поворотная платформа расположилась в пределах допустимого габарита, оси вращения выполнены со смещением по оси подъемной мачты, которое должно обеспечить и размещение платформы в габарите, и размещение МУК между повернутой поворотной платформой и подъемной мачтой.

Недостатком устройства-прототипа является необходимость выхода персонала (экипажа) из полевых объектов связи и управления наружу для проведения монтажных работ по разворачиванию телескопической мачты и антенны, что понижает безопасность работы персонала и обеспечение работы антенны только на полностью развернутой мачте.

Задача - повышение безопасности и оперативности проведения монтажных работ по развертыванию мачты с антеннами, используемыми в качестве как мачтовых, так и бортовых на всех видах транспортных средств, предназначенных для создания ПОС, за счет того, что эти работы проводятся экипажем, находящимся внутри обитаемого объема транспортного средства.

Для решения поставленной задачи в автоматическом антенно-мачтовом устройстве с несимметричной и симметричными антеннами, содержащем телескопическую мачту с механизмом подъема мачты, мачтовый адаптер, жестко закрепленный на верхнем звене телескопической мачты и предназначенный для установки антенны в рабочее положение, а также механизм укладки кабеля, основой которого является пружина, согласно изобретению, телескопическая мачта с механизмом подъема мачты помещена в контейнер, закрепленный снаружи или внутри корпуса транспортного средства (ТС); на мачтовом адаптере расположены механизмы подъема антенн с соответствующими штыревыми несимметричной и двумя симметричными антеннами, коммутатор управления механизмами подъема антенн, соединенный с ними по соответствующим низкочастотным (НЧ) кабелям, первый модуль радиостанции, помещенный рядом с первой штыревой симметричной антенной и соединенный высокочастотным (ВЧ) кабелем с ней и НЧ кабелем с радиостанцией; элемент крепления верхнего конца пружины, на витках которой закреплен комбинированный кабель, состоящий из двух НЧ и двух ВЧ кабелей, помещенных в кожух-чехол, причем нижний конец пружины зафиксирован на элементе крепления на контейнере; при этом несимметричная и вторая симметричная штыревые антенны подключены ВЧ кабелями к соответствующим модулям радиостанции, имеющей связь с автоматизированным рабочим местом (АРМ), который соединен с пультом управления мачтой, соединенным с механизмом подъема мачты; пульт дистанционного управления механизмами подъема антеннами соединен по соответствующему НЧ кабелю с коммутатором управления механизмами подъема антенн, а также подсоединен к АРМ, причем АРМ, радиостанция, пульт дистанционного управления механизмами подъема антенн и пульт управления мачтой расположены в обитаемом объеме транспортного средства.

Структурная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1, где приняты следующие обозначения:

1 - телескопическая мачта (ТМ);

1.1 - механизм подъема мачты (МПМ);

2 - контейнер;

3 - мачтовый адаптер (неподвижная платформа);

3.1 - коммутатор управления механизмами подъема антенн;

3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 - кабели управления механизмами подъема антенн;

4.1 - механизм подъема первой симметричной антенны (МПА);

4.2 - механизм подъема несимметричной антенны (МПА);

4.3 - механизм подъема второй симметричной антенны (МПА);

5.1, 5.3 - первая и вторая симметричные штыревые антенны (А);

5.2 - несимметричная штыревая антенна (А);

6 - комбинированный кабель;

6.1 - низкочастотный (НЧ) кабель для питания и управления первым модулем радиостанции;

6.2, 6.3 - высокочастотные (ВЧ) кабели для питания несимметричной и второй симметричной антенн;

6.4 - НЧ кабель соединения с коммутатором;

7 - обитаемый объем транспортного средства (ТС);

7.1 - радиостанция, состоящая из модулей разного диапазона частот;

7.1.1 - первый ВЧ модуль радиостанции 7.1;

7.2 - пульт управления мачтой (ПУМ);

7.3 - пульт дистанционного управления (ПДУ) механизмами подъема антенн;

7.4 - автоматизированное рабочее место (АРМ);

8 - пружинный каркас (пружина);

8.1 - элемент крепления нижнего конца пружины к контейнеру;

8.2 - элемент крепления верхнего конца пружины к адаптеру.

На фиг. 1 механические соединения изображены пунктирными линиями, а кожух-чехол комбинированного кабеля 6 - штрихпунктирной линией.

Предлагаемое автоматическое антенно-мачтовое устройство содержит контейнер 2, внутрь которого помещена телескопическая мачта 1 с механизмом подъема мачты 1.1, в качестве которого может быть использованы электрический или пневматический, или гидравлический приводы.

Контейнер 2 выполняет функцию дополнительной защиты телескопической мачты 1 и МПМ 1.1 от внешних воздействий (воды, песка, снега и т.п.), а также обеспечивает возможность монтажа ААМУ снаружи или внутри корпуса всех типов транспортных средств (ТС), предназначенных для создания полевых объектов связи и управления.

Мачтовый адаптер 3 жестко закреплен на верхнем звене (конечной ступени) телескопической мачты 1 для обеспечения установки антенн 5.1÷5.3 в одно из рабочих состояний (вертикальное или транспортное положение) при помощи соответствующих механизмов подъема 4.1÷4.3. При этом мачтовый адаптер 3 может быть выполнен как угловым (Г-образным), так и прямым, в зависимости от конфигурации транспортного средства и выделенного места для монтажа мачты 1.

На мачтовом адаптере 3 расположены:

механизмы подъема антенн 4.1, 4.2 и 4.3 с соответствующими штыревыми антеннами 5.1, 5.2 и 5.3;

коммутатор 3.1 для управления МПА 4.1, 4.2 и 4.3;

первый модуль 7.1.1 радиостанции 7.1, соединенный ВЧ кабелем с первой симметричной антенной 5.1;

элемент крепления верхнего конца 8.2 пружины 8 к адаптеру 3 (изображен в виде точки).

Кроме того, на мачтовом адаптере 3 предусмотрены места крепления для дополнительных электрических противовесов, используемых при необходимости, для формирования круговой диаграммы направленности несимметричной антенны 5.2.

На контейнере 2 установлен элемент крепления 8.1 (изображен в виде точки) нижнего конца пружины 8, которая является основой механизма укладки комбинированного кабеля 6, состоящего из кабелей 6.1÷6.4, помещенных в кожух-чехол.

Пружина 8, на витках которой закреплен комбинированный кабель 6, при подъеме мачты 1 растягивается в виде спирали, поднимая кабель 6. При свертывании мачты пружина 8 вместе с кабелем 6 укладывается на контейнер 2 вокруг мачты 1.

Коммутатор 3.1 по кабелям управления 3.1.1, 3.1.2 и 3.1.3 соединен с механизмами подъема 4.1, 4.3 и 4.2 с соответствующими антеннами 5.1, 5.2 и 5.3. Первая симметричная штыревая антенна 5.1 ВЧ кабелем подключена к первому ВЧ модулю 7.1.1 радиостанции 7.1, который НЧ кабелем управления и питания 6.1 соединен с радиостанцией 7.1. Первый ВЧ модуль 7.1.1 радиостанции 7.1 вынесен за пределы обитаемого объема 7 ТС и помещен на адаптер 3 рядом с первой симметричной антенной 5.1 для уменьшения потерь ВЧ сигнала в ВЧ кабеле соединения модуля 7.1.1 с антенной 5.1. Несимметричная антенна 5.2 ВЧ кабелем 6.2 соединена со вторым модулем радиостанции 7.1 (на фиг. 1 не показан), расположенной в обитаемом объеме транспортной базы 7. Вторая симметричная антенна 5.3 ВЧ кабелем 6.3 соединена с третьим модулем радиостанции 7.1 (на фиг. 1 не показан).

В обитаемом объеме транспортного средства 7 размещены автоматизированное рабочее место 7.4, имеющее связь с модулями радиостанции 7.1, пультом управления мачтой 7.2, а также пультом дистанционного управления 7.3, который соединен НЧ кабелем 6.4 с коммутатором 3.1. Пульт управления мачтой 7.2 соединен с МПМ 1.1.

Причем автоматизированное рабочее место может состоять из нескольких АРМ, связанных между собой локальной вычислительной сетью (на фиг. 1 не показаны).

Функционирование предлагаемого устройства происходит следующим образом.

Перевод первой симметричной антенны 5.1, несимметричной антенны 5.2 и второй симметричной антенны 5.3 из вертикального положения в горизонтальное (транспортное) при проезде под препятствиями по ходу движения (высотой менее 4,0 м, по ГОСТ 32959-2014 и ПДЦ РФ) осуществляется МПА 4.1, 4.2 и 4.3 соответственно по командам с ПДУ 7.3 или автоматически с АРМ 7.4 (при наличии в ТС бортовой радиолокационной станции (РЛС) или лазерного дальномера-высотомера (на фиг. 1 не показаны). Для этого с ПДУ 7.3 по кабелю 6.4 подают команду «ГОР» через коммутатор 3.1 поочередно на МПА 4.1, 4.2 и 4.3, имеющие наряду с электроприводами ручные поворотные устройства. Для установки антенн 5.1, 5.2 и 5.3 в вертикальное положение (рабочее, при использовании этих антенн в качестве «бортовых» или «мачтовых»), с ПДУ 7.3 по кабелю 6.4 подают команду «ВЕРТ» через коммутатор 3.1 поочередно на МПА 4.1, 4.2 и 4.3.

Если антенны вписываются в габарит по высоте 4,0 м для автодорог при установке на все типы ТС, предназначенные для создания ПОС, то они не требуют оперативного перевода из вертикального положения в горизонтальное.

Для работы антенн 5.1, 5.2 и 5.3 в качестве «мачтовых», следует поднять антенны 5.1, 5.2 и 5.3 на мачте 1 на необходимую высоту для обеспечения уверенного радиообмена с самыми удаленными абонентами по командам с пульта управления мачтой 7.2. Команды с пульта управления мачтой 7.2 на механизм подъема мачты 1.1 могут подаваться как в ручном режиме оператором, так и в автоматическом по магистрали управления с АРМ 7.4 или любого другого, соединенного с ним по локальной вычислительной сети и размещенного в обитаемом объеме ТС 7.

Управление мачтой 1 с АРМ 7.4, с установленным на нем соответствующим программным обеспечением, может предусматривать автоматический подъем мачты 1 на высоту, обеспечивающую минимальную видимость для технических средств разведки (TCP) при заданном качестве канала связи на заранее подготовленных частотах (ЗПЧ) для каждой антенны в ее рабочем диапазоне, по результатам анализа зон уверенного приема на электронной карте местности (ЭКМ) на ЗПЧ, с учетом установленных уровней мощности модулей радиостанции 7.1, показаний их анализаторов помеховой обстановки, коэффициентов стоячей волны антенн 5.1, 5.2 и 5.3 и диаграммы направленности антенны 5.2 на заранее подготовленных частотах в заданном диапазоне частот.

Для формирования круговой диаграммы направленности несимметричной антенны 5.2 при работе поверхностной волной в варианте «мачтовой» антенны функции противовесов выполняют как металлические элементы конструкции адаптера 3, так и дополнительно установленные (при необходимости), по меньшей мере, два элемента электрического противовеса.

Предлагаемое ААМУ обеспечивает развертывание и свертывание мачты 1 с тремя штыревыми антеннами 5.1, 5.2 и 5.3 за время не более 3 мин., без выхода экипажа из ПОС наружу.

В качестве телескопической мачты может быть использовано, например, устройство мачтовое типа УМ-В-2. Первая симметричная антенна 5.1 может быть, например, типа ШПАС-30-108АВ, вторая 5.2 - типа ШПАС-108-520АВ, третья - типа АБ-520-2500.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить оперативность и безопасность проведения монтажных работ по развертыванию мачты 1 с антеннами 5.1, 5.2 и 5.3, используемыми в качестве как мачтовых, так и бортовых на всех видах транспортных средств, предназначенных для создания ПОС, за счет того, что эти работы проводятся экипажем, находящимся внутри обитаемого объема транспортного средства 7, без дополнительных операций по замене антенн и кроме того обеспечивается возможность изменения диаграммы направленности несимметричной антенны от кардиоиды до круговой.

Использование: устройство относится к области подвижной технике связи и может быть использовано для оперативного развертывания и свертывания автоматического антенно-мачтового устройства (ААМУ) в полевых объектах связи и управления (ПОС) без выхода экипажа наружу с обеспечением возможности изменения диаграммы направленности несимметричной антенны. Технический результат: повышение безопасности и оперативности проведения монтажных работ по развертыванию мачты с антеннами, используемыми в качестве как мачтовых, так и бортовых на всех видах транспортных средств, предназначенных для создания ПОС. Сущность: телескопическая мачта (1) с подъемным механизмом (1.1) помещена в контейнер (2), закрепленный снаружи или внутри корпуса транспортного средства. На мачтовом адаптере (3) расположены механизмы подъема антенн (4.1), (4.2), (4.3) с соответствующими штыревыми несимметричной (5.2) и двумя (5.1, 5.3) симметричными антеннами, коммутатор управления механизмами подъема антенн (3.1), первый модуль радиостанции (7.1.1), соединенный высокочастотным (ВЧ) кабелем с первой штыревой симметричной антенной и НЧ кабелем с радиостанцией. Элемент крепления (8.1) верхнего конца пружины (8), на витках которой закреплен комбинированный кабель (6), состоящий из двух НЧ и двух ВЧ кабелей, помещенных в кожух-чехол. Нижний конец пружины (8) зафиксирован на элементе крепления на контейнере (2). Причем АРМ (7.4), радиостанция (7.1), пульт дистанционного управления механизмами подъема антенн (7.3) и пульт управления мачтой (7.2) расположены в обитаемом объеме транспортного средства (7). 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматическое антенно-мачтовое устройство с несимметричной и симметричными антеннами, содержащее телескопическую мачту с механизмом подъема мачты, мачтовый адаптер, жестко закрепленный на верхнем звене телескопической мачты и предназначенный для установки антенны в рабочее положение, а также механизм укладки кабеля, основой которого является пружина, отличающееся тем, что телескопическая мачта с механизмом подъема мачты помещена в контейнер, закрепленный снаружи или внутри корпуса транспортного средства (ТС); на мачтовом адаптере расположены механизмы подъема антенн с соответствующими штыревыми несимметричной и двумя симметричными антеннами, коммутатор управления механизмами подъема антенн, соединенный с ними по соответствующим низкочастотным (НЧ) кабелям, первый модуль радиостанции, соединенный высокочастотным (ВЧ) кабелем с ней и НЧ кабелем с радиостанцией; элемент крепления верхнего конца пружины, на витках которой закреплен комбинированный кабель, состоящий из двух НЧ и двух ВЧ кабелей, помещенных в кожух-чехол, причем нижний конец пружины зафиксирован на элементе крепления на контейнере; при этом несимметричная и вторая симметричная штыревые антенны подключены ВЧ кабелями к соответствующим модулям радиостанции, имеющей связь с автоматизированным рабочим местом (АРМ), который соединен с пультом управления мачтой, соединенным с механизмом подъема мачты; пульт дистанционного управления механизмами подъема антеннами соединен по соответствующему НЧ кабелю с коммутатором управления механизмами подъема антенн, а также подсоединен к АРМ, причем АРМ, радиостанция, пульт дистанционного управления механизмами подъема антенн и пульт управления мачтой расположены в обитаемом объеме транспортного средства.

2. Антенно-мачтовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что мачтовый адаптер выполнен угловым или прямым.

3. Антенно-мачтовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что мачтовый адаптер снабжен, по меньшей мере, двумя дополнительными электрическими противовесами.

4. Антенно-мачтовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве механизма подъема мачты использованы электрический или пневматический, или гидравлический приводы.

5. Антенно-мачтовое устройство по п. 1, отличающееся тем, что комбинированный кабель помещен в кожух-чехол.