Привод наведения рефлектора Советский патент 1992 года по МПК H01Q1/28 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для создания точных поворотных устройств зеркальных антенн с СВЧ-элементами преимущественно для систем космического телевидения и межспутниковой связи.

Известно поворотное устройство наведения антенны для искусственного спутника (см. патент Японии № 58-147628 от 02.03.85). В данном электромеханическом приводе зеркальная антенна крепится на эластичном основании, что позволяет при его деформациях вращать антенну вокруг осей X и У, перпендикулярных оси зеркала. Поворот зеркала осуществляется силовыми электромагнитами, управление которыми производится от усилителей мощности по сигналам с датчиков углов поворота и суммарно-разностных схем. Данное устройство обеспечивает практически без трения высокую точность наведения антенны. Недостатком данной конструкции является сложная электрическая схема управления, предполагающая наличие датчиков положения антенны. Кроме того, удержание антенны в

заданном положении требует непрерывной подачи на силовые электромагниты напряжений, вырабатываемых суммарно-разностной схемой и усилителями мощности, что энергетически невыгодно. В устройстве не предусмотрена защита элементов привода от воздействия внешних факторов. Извест-0 на конструкция приводного механизма радиолокационной антенны (см. патент США № 3202015 от 24.08.65), которая позволяет исключить повышенные эн е ргетические затраты. Благодаря большому коэффициенту передачи (340:1) от вала электродвигателя к приводному элементу устройство обеспечивает возможность плавного и прецизионного наведения антенны по азимуту и углу места и исключает мертвый ход вала каждого электродвигателя. Однако в данной конструкции и ей аналогичной (а.с. СССР N 244423 от 28.05.69) реализуется жесткая связь приводов с антенной, которая состоит из габаритных массивных элементов протяженных червячных валов с шестернями, что ухудшает массогабаритные характеристики устройства и не позволяет достичь их требу(Л

С

VI

а

-N

а

О

чэ

емых, например, для космических конструкций значений.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция поворотного устройства для антенн СВЧ (а.с. СССР № 276178 от 14.07.70), выбранная в качестве прототипа. В данном устройстве антенна соединяется с неподвижным оснбванием переходником в виде цилиндрической спиральной пружины. Поворот антенны осуществляется изгибом пружины посредством гибких нерастяжимых тяг, расположенных в орто- гонал ьн ых плоскостях и у креплен н ых одн им концом к антенне, а другим концом соответственно к исполнительным механизмам. Гибкие тяги пропущены через кольца, укрепленные на каждом витке пружины. Недостатком устройства является нарушение точности наведения при воздействии внешних механических возмущений, например, при разворотах космического аппарата. В этом случае пружина изгибается по вогнуто- выпуклым траекториям, ослабевает натяжение тросов управления и происходят несанкционированные повороты антенны. Необходимость размещения шкивов исполнительных механизмов вне пружины увеличивает габарит и массу устройства. В устройстве отсутствует защита его элементов от воздействия других внешних факторов, в частности факторов космического пространства.

Целью изобретения является повышение точности наведения путем увеличения жесткости и защиты от воздействия внешних факторов космического пространства и уменьшение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что в известном приводе наведения рефлектора, содержащем цилиндрический упругий элемент, один конец Которого скреплен с тыльной стороной рефлектора, а другой - С неподвижным основанием, две трособлоч- ные системы, размещенные в ортогональных плоскостях и соединяющие рефлектор с исполнительными механизмами, цилиндрический упругий элемент выполнен в виде сильфона, концы которого соединены с рефлектором и неподвижным основанием герметично. Внутри сильфона рефлектор соединен с неподвижным основанием посредством введенного сферического шарнира с осевым отверстием, корпус которого установлен на рефлекторе, а шар снабжен трубчатым хвостовиком. Хвостовик помещен с возможностью перемещения в цилиндре, укрепленном посредством рамы на неподвижном основании. В осевом отверстии сферического шарнира расположен

фиксатор в виде стержня с резьбовыми концами, один резьбовой конец постоянно сопряжен с гайкой, жестко сопряженной на раме, а другой резьбовой конец в рабочем

положении сопряжен с осевым отверстием в корпусе сферического шарнира, в котором выполнена резьба, причем на средней части фиксатора установлено с возможностью перемещения зубчатое колесо, которое кине0 матически соединено с двигателем.

Исполнительные механизмы выполнены типа винт-гайка, причем ведущее звено - винт, установленный на неподвижном основании, а ведомое - гайка, с которой сое5 динентрос.

На чертеже изображены общий вид привода и отдельно узел со сферическим шарниром и фиксатором. Новыми, существенными признаками, отличающими

0 изобретение от прототипа, являются выполнение цилиндрического упругого элемента в виде сильфоиа, концы которого соединены с рефлектором и оснозанием герметично; соединение рефлектора с основанием внут5 ри сильфона сферическим шарниром, корпус которого укреплен на рефлекторе, а шар снабжен трубчатым хвостовиком, помещенным с возможностью перемещения в цилиндре, укрепленном посредством рамы на

0 неподвижном основании; размещение в отверстии сферического шарнира фиксатора с резьбовыми концами, один из которых постоянно сопряжен с неподвижной гайкой на раме, а другой в зафиксированном положе5 нии антенны входит в резьбовое отверстие корпуса сферического шарнира; применение в качестве исполнительных механизмов передачи типа винт-гайк, ;.

Анализ известных технических реше0 ний в данной области техники показывает, что предложенное техническое решение соответствует критерию существенные отличия.

Устройство содержит рефлектор 1 и ос5 нование 2, соединенные гильфоном 3, который является упругим несущим элементом и одновременно служит для создания экранированного герметичного отсека. Выполнение сильфономодновременчо двух функций

0 упрощает конструкцию. Сильфон предварительно стянут двумя тросами 4 и 5, располо- женными во взаимно ортогональных плоскостях и пропущенными через ролики 6, укрепленные кронштейнами 7 на непод5 вижном основании. К тросам присоединены механизм приводов 8 и 9, которые могут быть выполнены в виде передачи винт-гайка. Винты механизмов соединены с шаговыми двигателями 10 и 11. Внутри сильфона установлем сферический шарнир с корпусом 12, укрепленным на рефлекторе. Шар 13 с трубчатым хвостовиком, помещенным с возможностью перемещения в цилиндр 14, укрепленный посредством рамы 15 на неподвижном основании, имеет осевое отверстие, в котором расположен фиксатор 16. Фиксатор имеет два резьбовых конца, один из которых находится в постоянном сопряжении с гайкой, жестко укрепленной на раме 15. Второй резьбовой конец в рабочем состоянии сопрягается с резьбовым отверстием корпуса 12 шарнира. На средней части фиксатора установлено зубчатое колесо 17с возможностью продольного перемещения, например, на шлицах. Колесо кинематически соединено с двигателем 18.

Устройство работает следующим образом.,

Предварительное натяжение тросов 4, 5, вызванное поджатием сильфона 3, позволяет выбрать имеющиеся зазоры и неточности, и люфт возможен только в исполнительном механизме. При работе ме- ханизмов приводов 8 или 9 происходит перемещение соответствующего троса 4 или 5 и поворот рефлектора 1 вокруг сферического шарнира в соответствующем направлении. При воздействии на рефлектор возмущающих моментов происходит изменение натяжений тросов. Жесткость сильфона и величина его предварительного обжатия выбираются такими, чтобы при воздействии максимально возможного возмущающего момента усилие в тросах было положительным, т.е. не происходило несанкционированных поворотов рефлектора. Величина предварительного обжатия сильфона ограничивается возможностью соприкосновения его гофров при максимальном угле поворота рефлектора. Боковые силы, действующие на антенну, воспринимаются шаром 13 с хвостовиком и передаются цилиндром 14с рамой 15 на основание 2. Фиксатор 16,служит для арретирования рефлектора в нерабочем (транспортном) положении. Для этого рефлектор приводится в угловое положение, при котором его ось совпадает с осью цилиндра 14. При включении двигателя 18 фиксатор, вращаясь, перемещается в сторону рефлектора и ввинчивается в резьбовое отверстие корпуса 12 сферического шарнира. В заарретиро- ванном состоянии фиксатор препятствует смещению антенны вдоль устройства и поворотам вокруг шарнира.

Применение передачи винт-гайка, являющейся самотормозящейся, позволяет упростить устройство, так как при этом не требуется дополнительных элементов для фиксации углового положения рефлектора.

Применение шагового двигателя позволяет упростить систему управления и соответственно снизить энергозатраты. Целеуказание по углу поворота относительно осей X и

5 У, перпендикулярных оси рефлектора, поступает в виде кода отдельно для каждой оси. Система управления формирует управ- ляющие импульсы и сравнивает число импульсов, требующееся для поворота, с

0 числом импульсов, соответствующим текущему положению антенны и хранящимся в памяти.

Передаточное отношение от вала двигателя до оси поворота антенны определяется

5 по формуле

, ЈГ2

1 t где D - расстояние между ветвями троса;

t - шаг резьбы передачи винт-гайка: 0 Для конкретного исполнения мм, мм получим i«10 .

Точность наведения определяется по формуле

5

где пш - число шагов шагового двигателя в одном его обороте.

Для конкретного исполнения , получим угловых секунд.

0 Формула изобретения

1. Привод наведения рефлектора, содержащий цилиндрический упругий элемент, один конец которого скреплен с тыльной стороной рефлектора, а другой с

5 неподвижным основанием, две трособлоч- ные системы, размещенные в ортогональных плоскостях и соединяющие рефлектор с исполнительными механизмами, отличающийся тем, что, с целью повышения

0 точности наведения путем увеличения жесткости и защиты от воздействия внешних факторов космического пространства, цилиндрический упругий элемент выполнен в виде сильфона, концы которого соединены

5 с рефлектором и с неподвижным основанием герметично, а внутри сильфона рефлектор соединен с неподвижным основанием посредством введенного сферического шарнира с осевым отверстием, корпус кото0 рого установлен на рефлекторе, а шар снабжен трубчатым хвостовиком, расположенным с возможностью перемещения во введенном цилиндре, укрепленном посредством рамы на неподвижном

5 основании, причем в осевом отверстии сферического шарнира расположен фиксатор в виде стержня с резьбовыми концами, один резьбовой конец которого постоянно сопряжен с гайкой, жестко закрепленной на раме.

а другой резьбовой конец в рабочем положении сопряжен с осевым отверстием сфе- рическбго шар н йрҐ,в Wrtfposr ШгШлнена резьба, причем на средней части фиксатора установлено с возможностью перемещения зубчатое колесо, которое кинематически соединено с двигателем

2. Привод по п.1,отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат, исполнительные механизмы выполнены типа винт-гайка, причем ведущее звено-винт, установленный на неподвижном основании, а ведомое - гайка, с которой соединен трос.

Использование: поворотные устройства зеркальных антенн с СВЧ-элементами преимущественно для Систем космического те- левидения и межспутниковой связи, Сущность изобретения: между рефлектором и основанием установлен металлический сильфом с образованием герметичной полости внутри сильфона. Внутри герметичной полости на тыльной стороне рефлектора установлен сферический шарнир с арретиру- ющим устройством, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.