Опорно-поворотное устройство для антенны спутникового телевидения Советский патент 1993 года по МПК H01Q3/08 

Изобретение относится к механике и может быть использовано в системах непосредственного телевизионного вещания, в которых сигнал, излученный спутником, находящимся на гелиостационарной орбите, поступает непосредственно на индивидуальные приемники через параболическую антенну. Антенна закрепляется на специальном опорно-поворотном устройстве, обеспечивающим достаточно точную настройку на разные спутники.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона углов поворота антенны.

Указанная цель достигается тем, что опорно-поворотное устройство для антенны спутникового телевидения, содержащее держатель антенны, соединенный с одним концом регулируемой тяги, установленный с возможностью поворота на опоре и соединенный с первым кронштейном посредством вала с возможностью взаимного поворота, привод возвратно-поступательного перемещения, шарнирно закрепленный на втором плече Г-образного кронштейна, снабжено третьим Г-образным кронштейном, вторым приводом возвратно- поступательного перемещения, узлом коррекции, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма, а первый кронштейн жестко соединен с валом, на котором с возможностью поворота установлен третий Г-образный кронштейн, первое плечо которого шарнирно соединено с выходным звеном первого привода, а на втором плече которого шарнирно закреплен второй привод, выходное звено которого шарнирно соединено с первым кронштейном, причем первый кронштейн соединен с держателем шарнирно, второй конец регулируемой тяги соединен с шатуном узла коррекции, кривошип которого установлен на оси между проушинами вилки, которая установлена на верхнем конце первого плеча второго Г-образного кронштейна с возможностью поворота, причем точка пересечения осей поворота кривошипа и вилки расположена на оси вала.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого опорно-поворотного устройства; на фиг. 2 - взаимное положение вала второго кронштейна, узла коррекции и держателя антенны в нулевом положении (направление на юг), вид в профиль; на фиг. 3 - взаимное положение вала второго кронштейна, узла коррекции и держателя антенны в крайних положениях (вид спереди); на фиг. 4 - взаимное расположение узлов устройства в крайнем левом положении держателя антенны (вид сверху вдоль оси вала); на фиг.

5 - взаимное расположение тех же узлов в крайнем правом положении; на фиг. 6 - схема основных углов настройки антенны в нулевом положении (направление на юг).

Опорно-поворотное устройство (фиг, 1) содержит держатель 1 антенны, соединенный одним концом с регулируемой тягой 2 и первый кронштейн 3, в центре которого жестко закреплен вал 4, размещенный в одной

части второго кронштейна 5, основание б которого установлено в опоре 7 с возможностью поворота, и привод возвратно-поступательного перемещения 8 с телескопической штангой 9, закрепленной неподвижной частью в торце 10 основания 6 второго кронштейна 5, дополнительный привод возвратно-поступательного перемещения 11с телескопической штангой 12, третий кронштейн 13, установлен на валу 4, а также

узел коррекции, выполненный в виде кривошипно-шатунного механизма, шатун 14 которого (фиг. 2 и 3) соединен с регулируемой тягой 2. а кривошип 15 установлен на оси 19 над верхним торцем вала 4 в проушинах

вилки 16, ось 17 которой закреплена с возможностью поворота на планке 18, связанной со вторым кронштейном 5, причем центр пересечения осей поворота кривошипа 15 и корпуса 16 расположен на оси вала

4, неподвижная часть телескопической штанги 12 дополнительного привода 11 закреплена в торце 20 основания 21 третьего кронштейна 13, а конец подвижной части 22 телескопической штанги 12 соединен с одним из торцев 23 первого кронштейна 3, конец подвижной части 24 телескопической штанги 9 привода 8 соединен с торцем 25 другой части третьего кронштейна 13, торцы 26, 23 первого кронштейна 3 закреплены в

держателе 1 антенны с возможностью поворота.Корпус 16 кривошипно-шатунного механизма качающейся шайбы установлен на планке 18 с возможностью поворота вокруг оси 17 на угол г с последующей фиксацией

этого положения гайкой 27. Следует отметить, что наличие планки 18 не является принципиальным, ее функцию может выполнять и выборка во втором кронштейне 5. Подготовка опорно-поворотного устройства

к работе осуществляется следующим образом. Опора 7 закрепляется вертикально на крыше, балконе, поверхности земли и т. п. таким образом, чтобы плоскость, проходящая через ее ось и ось вала 4 была ориентирована строго в направлении север-юг. Это положение является нулевым (основным) для дальнейшей настройки. Затем устанавливается положение оси вала 4 параллельно оси вращения земли. Необходимый угол наклона/(фиг. 6) относительно вертикали рассчитывается по формуле / 90° - рш . где утщ- широта местности установки антенны с опорно-поворотным устройством, (например, для Москвы 55,776°. для южных 5 районов СССР - около 35°), После регулировки положение оси вала 4, а соответственно, и основание 6 относительно опоры 7 фиксируется любым известным способом, например, с помощью затяжки гаек на Ю оси поворота (на фиг. 1 не показано). Угол а, устанавливающий наведение оси диаграммы направленности на орбиту спутников в точно южном направлении рассчитывается по формуле15

а arctg Rrsin

Hen +Нз ( 1 -cosy} )

где Рз - радиус земли (6373 км);

Нсп - высота спутника относительно поверхности океана (35823 км).

Для средних широт значение угла а лежит в пределах 10°. Регулирование этого угла наклона держателя антенны 1 относительно оси вала 4 происходит изменение длины регулируемой тяги 2. После установки угла а. длина тяги фиксируется с помощью контргайки (на фиг. 1 не показана). Далее поворотом вилки 16 узла коррекции вокруг оси 17 устанавливают угол т , т. е. необходимую величину автоматической коррекции (фиг. 3). Угловое положение узла коррекции относительно оси вала 4 после регулировки фиксируется гайкой 28. На этом процесс регулировки опорно-поворотного устройства при начальной установке заканчивается. Дальнейшая работа опорно- поворотного устройства происходит следующимобразом. Рассмотрим взаимодействие отдельных узлов при настройке на спутники в западной части орбиты (фиг. 5). По команде системы управления (не .показана) подается напряжение на привод 8. При этом начнет сокращаться длина телескопической штанги 9 и 24 и третий кронштейн 13 начнет поворачиваться на валу 4 по часовой стрелке. В этом же направлении начнет свое движение и торец 20 этого кронштейна вместе с неподвижной частью 12 дополнительного привода 11. Усилие, создаваемое при этом движение передается через телескопическую штангу 12 и 22 на торец 23 первого кронштейна 3 и, соответственно, на держатель антенны 1, который повернется вместе с кронштейном 3 вокруг оси вала 4. При повороте держателя 1 антенны поворачивается вокруг оси вала 4 и регулируемая тяга 2 вместе с шатуном

5 Ю 15

0

5

0

5

0

5

0

5

14. При этом происходит поворот кривошипа 15 вокруг своей оси 19 (фиг. 2). При таком повороте за счет того, что ось 19 не параллельна оси вала 4. а расположена под углом т , звенья 1.4 и 15 поворачиваются относительно друг друга, их суммарная длина сократится и верх держателя 1 антенны повернется на угол у , осуществив, тем самым, коррекцию направления оси диаграммы направленности антенны. Взаимное расположение узлов опорно-поворотного устройства в крайнем правом положении (вид сверху) показан сплошной линией на фиг. 5.

Рассмотрим взаимодействие узлов опорно-поворотного устройства при настройке на спутники в восточной части орбиты (фиг. 4). По команде системы управления подается напряжение на привод 11. При этом начнет сокращаться длина телескопической тяги 12 и 22 и за торец 23 первый кронштейн 3 поворачивается против часовой стрелки вокруг оси вала 4 вместе с держателем 1 антенны, регулируемой тягой 2, шатуном 14. Вместе с этими элементами начнет поворачиваться вокруг оси .19 и кривошип 15 (фиг. 2 и 3). Торец 20 дополнительного кронштейна остается при этом не- подвижным. Кривошип 15 при таком повороте опустится вниз и суммарная длина звеньев 14 и 15 сократится и верх держателя антенны 1 повернется на угол у. осуществив коррекцию направления оси диаграммы направленности антенны.

Следует отметить, что встроенный компьютер системы управления по команде оператора запоминает углы разворота антенны при настройке на разные спутники на орбите и повторное наведение осуществляется автоматически. Диапазон изменения угла г лежит в пределах 0 - 35°, что обеспечивает необходимую коррекцию оси диаграммы направленности антенны в пределах 0-50 угловых минут. По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прототип, повысилась точность настройки антенны на спутники за счет того, что устройство снабжено узлом коррекции, выполненным в виде кривошипно-шатунного механизма, шатун которого соединен с регулируемой тягой, а кривошип установлен над верхним торцем вала в вилке, ось которой закреплена с возможностью поворота на планке связанного со вторым кронштейном, причем центр пересечения осей поворота кривошипа и корпуса расположен на оси вала. Это позволяет осуществлять регулировку величины коррекции в пределах 0 - 50 угловых минут в зависимости от широты

места нахождения антенны, а также производить автоматическое отслеживание траектории нахождения спутников телевизионного вещания в зависимости от угла поворота антенны, чему способствует также возможность поворота первого кронштейна относительно держателя антенны. Кроме того, достигнуто расширение диапазонов углов поворота антенны по азимуту до 170° за счет наличия дополнительного привода и третьего кронштейна, установленного на валу второго кронштейна и измененной схемы соединения первого и второго приводов. Предложенная конструкция позволяет на базе ставшей уже традиционной кинематической схемы создать устройство с более широкими потребительскими качествами, так как возможно его использование в различных вариантах для целой гаммы размеров антенн.

В НПО ИМПУЛЬС изготовлен опытный образец заявляемого устройства, эксплуатация которого с антеннами диаметром от 1,2 до 2,5 м подтвердила достижение поставленной цели.; Формула изобретения Опорно-поворотное устройство для антенны спутникового телевидения, содержащее держатель, соединенный с одним концом регулируемой тяги, установленный на держателе первый кронштейн, второй Г- образный кронштейн, установленный с вози

можностью поворота на опоре и соединенный с первым кронштейном посредством вала с возможностью взаимного поворота, привод возвратно-поступательного переме5 щения, шарнирно закрепленный на втором плече второго Г-образного кронштейна, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона углов поворота антенны, введены третий Г-образ10 ный кронштейн, второй привод возвратно- поступательного перемещения, узел коррекции, выполненный в виде кривошип- но-шатунного механизма, первый кронштейн жестко соединен с валом, на котором с

15 возможностью поворота установлен третий Г-образный кронштейн, первое плечо которого шарнирно соединено с выходным звеном первого привода, на втором плече которого шарнирно закреплен второй при20 вод, выходное звено которого шарнирно соединено с первым кронштейном, причем первый кронштейн соединен с держателем шарнирно, второй конец регулируемой тяги соединен с шатуном узла коррекции, криво25 шип которого установлен на оси между проушинами вилки, которая установлена на верхнем конце первого плеча второго Г-образного кронштейна с возможностью поворота, причем точка пересечения осей 30 поворота кривошипа и вилки расположена на оси вала.

Использование: в системах непосредственного телевизионного вещания. Сущность изобретения: устройство содержит держатель (1) антенны, регулируемую тягу (2), первый кронштейн (3), вал (4), второй кронштейн (5) с основанием (6), опору (7), первый привод возвратно-поступательного перемещения (8, 9), закрепленный на торце

ФУ22

-90е

+90

ФигЗ