ГИБКАЯ ВОЛНОВОДНАЯ СЕКЦИЯ Советский патент 2006 года по МПК H01P3/14 

Изобретения относится к области радиотехники и может использоваться в трактах СВЧ.

Известны конструкции волноводных секций, состоящих из гибкого элемента и двух фланцев ОСТ 4Г 0.223.200; патент США №3593751, публикация 1971 г. июль 20, т.888, №3; Япония, заявка №49-29380, кл. 60 С 4, публикация 1974 г 03.VIII №4-735; Япония, заявка №54-41710, кл. 60 С 4, публикация 1979 г. 10.XII №4-1043; Гибкая секция Жг2.236.011 изделия 5Н69 головного завода-изготовителя 603600, г.Горький.

Однако в этих конструкциях не предусмотрено ограничение величины деформации гибкого элемента в оптимальных пределах, позволяющих осуществлять передачу мощности при минимальных потерях (КСВ) и обеспечивающих надежность работы гибкого элемента с точки зрения его механической и электрической прочности.

Как показали проведенные эксперименты, КСВ в гибкой волноводной секции зависят от величины деформации гибкого звена. Так, изгиб гибкой волноводной секции Жг2.236.011 изделия 5Н69 более 4° приводит к увеличению КСВ на 0-07-0,09, что имеет существеннее значение для всего волноводного тракта, содержащего 10 таких секций. При превышении допустимых деформаций гибкий элемент может разрушиться или потерять свою электропрочность. Кроме того, в известных конструкциях контроль величины деформации гибкого элемента (сжатие, растяжение, изгиб, скручивание, сдвиг) после установки секции в волноводный тракт трудоемок и часто невозможен без предварительной расстыковки соединительных фланцев. Например, "Инструкцией по эксплуатации изделия 5Н69", находящегося в серийном производстве (Жг1.000.000 ИЭ, часть II, Приложение "Свертывание и развертывание изделия"), предусматривается следующий контроль деформации гибких секций Жг2.236.011. Угол поворота (изгиб) в плоскостях Н и Е контролируется относительным методом по разности расстояний А и Б между фланцами (см. фиг.1). Для контроля сдвига фланцев и их закручивания необходима расстыковка фланца гибкой секции от фланца жесткого волновода. Сдвиг определяется по величине смещения раскрепленного фланца относительно фланца жесткого волновода. Для контроля скручивания гибкой секции во фланцах выполнены два точных отверстия, в одно из которых вставляется штырь, проходящий и через отверстие сопрягаемого фланца жесткого волновода, а величина скручивания определяется по смещению второго отверстия фланца гибкой секций относительно соответствующего отверстия фланца жесткого волновода. Такой способ контроля не может быть признан объективным. При контроле сдвига (параллельного смещения фланцев) раскрепленный фланец гибкой секции может остаться на месте даже при наличии смещения, превышающего установленную величину, из-за трения между фланцами в случае, когда гибкий элемент сжат; фланец может сместиться под собственным весом даже при отсутствии смещения осей гибкой секции и волновода, в случае, если гибкий элемент растянут. При контроле скручивания гибкого элемента даже при наличии значительной величины угла поворота ось контрольного отверстия фланца гибкой секции и ось соответствующего отверстия фланца жесткого волновода могут совпадать из-за наличия трения между фланцами (гибкий элемент сжат) или, даже при отсутствии скручивания, может наблюдаться смещение осей отверстий из-за смещения фланца под собственным весом (гибкий элемент растянут). Кроме того, не исключен случай, когда фланцы гибкой секции были повернуты на величину, значительно превышающую предел упругости гибкого элемента. Тогда оси отверстий также могут совпадать или сместиться только в пределах установленной величины. Следует отметить, что прикосновение к раскрепленному фланцу мерительным инструментом или рукой может изменить взаимное расположение фланцев и тем самым поставить под сомнение объективность проводимых измерений. Такая методика контроля не объективна, не гарантирует качественной установки гибкой секции в тракт и является трудоемкой, если учесть, что монтаж волноводного тракта изделия производится на позиции заказчика в полевых условиях, а сами гибкие волноводные секции расположены на антенно-мачтовом устройстве (АМУ) на высоте до 20 м. В процессе эксплуатации изделия контроль правильности установки должен производиться после каждой смены позиции или при проведении юстировки зеркал АМУ.

Указанные деформации, как правило, порознь не реализуются: сжатие или растяжение могут сочетаться с изгибом, скручиванием и сдвигом. Даже при наличии только одного вида деформации картина деформации самого гибкого элемента может быть сложной. Например, изгиб сопровождается сжатием-растяжением противоположных звеньев гибкого элемента, расположенных в плоскости изгиба; сдвиг сопровождается не только относительным смещением поперечных сечений гибкого элемента в направлении, параллельном плоскостям обоих фланцев, но и растяжением. Все это еще более усложняет контроль правильности установки гибкой волноводной секции в тракт и не позволяет осуществить оперативный и объективный контроль. Поэтому уже при монтаже, а также при эксплуатации величина деформации гибкого элемента может превышать допустимые пределы, т.е. гибкая волноводная секция может работать с большими относительно установленных величин потерями, а надежность работы самого гибкого элемента уменьшится (например, гибкий элемент может разрушиться, может нарушиться контакт между соседними нитками витых гибких элементов).

Известно техническое решение, предусматривающее предохранение гибкого волновода при транспортировании (авт. св. №552657), однако оно распространяется только на плоские фильтрующие элементы волноводов и не предусматривает ограничения деформации гибкого звена при монтаже и эксплуатации.

По совокупности существенных признаков наиболее близким технически решением к предлагаемому устройству является конструкция телескопического карданного соединения (И.Я.Левин. Справочник конструктора точных приборов, фиг.373, 1967, М.; Справочник конструктора точного приборостроения под ред. Ф.Л.Литвина, стр.445, 1964), применяемая для передачи вращения между двумя валиками с несовпадающими геометрическими осями при изменяющемся расстоянии между ними. В эту конструкцию входят два универсальных шарнира, между которыми размещен телескопический вал. Телескопический вал состоит из валика со шпонкой и втулки со шпоночным пазом, в которую входит валик. Одна вилка одного из шарниров жестко крепится к валику, а одна из вилок другого шарнира - к втулке. Свободные вилки шарниров вращаются в подшипниках неподвижного звена (стойки). Валик перемещается в осевом направлении внутри втулки при изменении расстояния между подшипниками крайних вилок, при этом передача крутящего момента осуществляется шпонкой, скользящей по пазу втулки. Однако эта конструкция предназначена для передачи вращения и не решает задачу ограничения деформации гибкого звена.

Целью изобретения является обеспечение минимальных потерь (КСВ), повышение надежности работы гибкого элемента и обеспечение оперативного объективного контроля правильности установки гибкой волноводной секции при монтаже волноводного тракта и эксплуатации путем ограничения деформаций гибкого элемента гибкой волноводной секции в оптимальных пределах.

Для этого в известную конструкцию, состоящую из двух фланцев и размещенного между ними гибкого элемента, введен шарнирный телескопический механизм, состоящий из двух шарниров, укрепленных на фланцах с возможностью поворота в плоскостях, параллельных и перпендикулярных оси гибкой волноводной секции, в пределах, ограниченных упорами, расположенными на фланцах и на звеньях самих шарниров, и телескопического вала, ось которого параллельна оси гибкой волноводной секции, состоящего из валика с упором, жестко связанного с одним из шарниров, и втулки с пазом, жестко связанной с другим шарниром, в которую входит свободный конец валика с возможностью продольного перемещения и поворота относительно втулки в пределах зазора между упором валика и стенками паза втулки в продольном и поперечном направлениях.

На фиг.1 приведена схема контроля величины деформаций гибкой секции Жг2.236.011.

На фиг.2 показана конструкция гибкой волноводной секции, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - разрезы А-А и Б-Б на фиг.2.

На фиг.5 приведен второй вариант конструкции предлагаемого устройства.

Гибкий элемент 1 соединен с фланцами 2 и 3, на которых жестко установлены оси 4 и 5 шарниров шарнирного телескопического механизма, состоящих из вилок 6, 7 с размещенными на них осями 8, 9, на которых установлены вилки 10, 11.

Валик 12 с упором 13 жестко соединен с вилкой 10, а свободным концом входит в отверстие втулки 14 с пазом, жестко соединенной с вилкой 11, образуя телескопический вал. Упор 13 входит в паз втулки 14 с возможностью продольного перемещения и поворота в пределах зазора между упором 13 и стенками паза втулки 14 в продольном и поперечном направлениях. На фланцах 2, 3 выполнены упоры 15 (например, стенка прилива), ограничивающие угол поворота вилок 6, 7 вокруг осей 4, 5. На вилках 10, 11 сделаны упоры 16 (в качестве упоров могут быть использованы боковые поверхности вилок), ограничивающие угол поворота вилок 10, 11 вокруг осей 8, 9.

Устройство работает следующим образом. При растяжении-сжатии гибкой волноводной секции 1 валик 12 перемещается относительно втулки 14 в продольном направлении, причем изменение расстояния между фланцами 2, 3 (величина растяжения-сжатия) ограничивается величиной зазора в продольном направлении между упором 13 и стенками паза втулки 14.

При изгибе в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, вилки 6, 7 поворачиваются на осях 4, 5 до упора в стенку приливов 15 фланцев 2,3, ограничивая тем самым величину изгиба гибкого звена 1.

При изгибе гибкой волноводной секции в плоскости чертежа вилки 10, 11 поворачиваются на осях 8, 9 до упора в боковые поверхности 16 вилок 6, 7, ограничивая тем самым величину изгиба гибкого звена 1.

При скручивании гибкой волноводной секции (повороте фланцев относительно друг друга) выбирается зазор между упором 13 валика 12 и стенками паза втулки 14 в поперечном направлении, тем самым ограничивая угол закручивания гибкого звена 1.

При сдвиге величина деформации гибкого звена 1 ограничивается аналогично случаям, рассмотренным при изгибе.

В случае реализации совместного действия различных видов деформаций гибкого звена, устройством суммируются все составляющие их, причем величина суммарной деформации будет ограничиваться величиной перемещения соответствующих звеньев устройства (вилок 6, 7, 10, 11, валика 12) в пределах зазора между упорами.

Устройство может быть выполнено в другом исполнении, применимом, например, в случае, когда в горизонтальной плоскости фланцев невозможно размещение элементов шарнирного телескопического механизма. На фиг.5 представлена конструкция устройства, вид сверху и разрез А-А. На фланцах 1, 2 гибкой волноводной секции установлены оси (например, вертикальные) крестовин 3, 4, с другими осями которых (например, горизонтальными) связаны вилки 5, 6, жестко соединенные соответственно с валиком 7 с упором 8 и втулкой 9 с пазом. На вилках 5, 6 выполнены упоры 10, ограничивающие поворот вилок относительно крестовин 3, 4, а на фланцах - упоры 11, ограничивающие поворот самих крестовин 3, 4 относительно фланцев 1, 2. Работа устройства аналогична описанному выше и дополнительных пояснений не требует.

По сравнению с базовым объектом, за который принята конструкция гибкой секции Жг2.236.011 изд. 5Н69, заявленная секция имеет преимущества.

Поскольку величина деформации гибкого звена ограничена, значительно упрощается контроль правильности установки гибкой волноводной секции:

- отпадает необходимость в проведении замеров расстояний между фланцами при относительном контроле деформации гибкого звена при изгибе, растяжении и сжатии;

- исключается трудоемкая операция расстыковки фланцев и проведение необъективных замеров при контроле величины сдвига и скручивания.

Правильность установки гибкой волноводной секции может быть определена визуально или с применением элементарного контрольного инструмента (например, "щупа") по наличию минимального устанавливаемого зазора между упорами и соответствующими элементами устройства.

Таким образом, введенные элементы ограничивают деформацию гибкого звена в требуемых оптимальных пределах и тем самый обеспечивают минимальные КСВ и повышают надежность работы гибкого элемента,

Кроме того, введенные элементы позволяют вести оперативный и объективней контроль правильности установки гибкой секции в волноводный тракт как при монтаже, так и в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в трактах СВЧ. Гибкая волноводная секция состоит из двух фланцев, шарнирно соединенных друг с другом, гибкого элемента, размещенного между ними. Шарнирное соединение выполнено в виде телескопического шарнирного механизма и телескопического вала, ось которого параллельна оси гибкого элемента, состоящего из валика с упором, соединенным с одним из шарниров, и втулки с пазом, соединенной с другим шарниром, в которую входит свободный конец валика с возможностью продольного перемещения и поворота относительно втулки. 5 ил.

Гибкая волноводная секция, состоящая из двух фланцев, шарнирно соединенных друг с другом, и гибкого элемента, размещенного между ними, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, шарнирное соединение выполнено в виде телескопического шарнирного механизма, состоящего из двух шарниров, укрепленных на фланцах с возможностью поворота в плоскостях, параллельных и перпендикулярных оси гибкого элемента в пределах, ограниченных упорами, расположенными на фланцах и шарнирах, и телескопического вала, ось которого параллельна оси гибкого элемента, состоящего из валика с упором, соединенным с одним из шарниров, и втулки с пазом, соединенной с другим шарниром, в которую входит свободный конец валика с возможностью продольного перемещения и поворота относительно втулки в пределах зазора между упором валика и стенками паза втулки в продольном и поперечном направлениях.