Корабельная тропосферная радиостанция
TROPOSPHERIC RADIO STATION OF SHIP

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при создании корабельной тропосферной радиостанции. Технический результат состоит в снижение вибрации корабля на работающую в стационарном положении корабельную тропосферную радиостанцию.
Известны тропосферные радиостанции, например, РФ Р-417, Р-423, USA AN/TRC - 121 и др. содержащие приемопередатчики и антенны.
Известна корабельная тропосферная радиостанция патент РФ №2713388 от 05.02.2020 г. кл. Н04В 7/22. Недостатком всех известных тропосферных радиостанций является то, что они не могут быть использованы на кораблях.
К основной причине этого может быть отнесено то, что особенностью распространения тропосферной связи в этих условиях является сложность совмещения в пространстве двух диаграмм направленности, имеющих малые углы раствора, при постоянной смене их положения в пространстве в результате бортовой и килевой качки кораблей, изменении их курсов и вибрации корабля. В то же время использование тропосферных станций на кораблях позволит увеличить дальность связи в оперативно-тактическом соединении кораблей до ≈ 150 км, вместо ≈ 20 км, обеспечиваемую в настоящее время радиостанциями УКВ диапазона. Кроме того, повышается защищенность радиосвязи от преднамеренных помех, обусловленная существенно более узкой диаграммой направленности антенн тропосферных радиостанций по сравнению с диаграммами направленности УКВ радиостанций.
Целью изобретения является снижение вибрации корабля на работающую в стационарном положении корабельную тропосферную радиостанцию.
Поставленная цель достигается тем, что корабельная тропосферная радиостанция, содержащая приемопередатчик, антенну, корабельную антенную установку, в которую от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля в устройство управления корабельной антенной установки подается информация об азимуте корабля, с которым поддерживается тропосферная связь, и угле места области переизлучений в тропосфере, при этом для снижение вибрации корабля на тропосферную радиостанцию при ее работе в стационарном положении соединяют защищаемый от вибрации корабельную тропосферную радиостанцию с источником возбуждения (с корпусом корабля) посредством виброизоляторов, причем виброизоляторы содержат соединенные между собой различные по жесткости упругие элементы, а схему соединения упругих элементов и общую приведенную жесткость виброизолятора изменяют путем устранения или восстановления жестких связей между упругими элементами, чем и достигается снижение вибрации корабельной тропосферной радиостанции при ее работе на корабле.
На Фиг. 1 приведена обобщенная структурная схема устройства КАУ. Обозначения, принятые на Фиг. 1: Файл целеуказаний; Контроллер управления; Навигационная система корабля.
0
0
ε, φ - угловые координаты угла места и азимута приема и передачи информации;
α - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за килевой качки;
β - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за бортовой качки;
γ - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за рыскания корабля по курсу.
Ξ - требуемый поворот угломестной оси антенны;
Φ - требуемый поворот азимутальной оси антенны;
Ω - требуемый поворот угла наклона зеркала антенны (угол между прямой, соединяющей края антенны в вертикальной плоскости и горизонтом);
Δ(t) - временной интервал, за который произошли изменения, требующие коррекции положения антенны для поддержания связи.
Принцип функционирования устройства КАУ и математическое обоснование предложенных решений подробно изложены в работе «корабельная антенная установка системы спутниковой связи: Математическая модель, алгоритм управления, вариант построения» Н.Ю. Воробьев, Д.Д. Габриэльян, В.И. Демченко, А.А. Косогор, О.З. Султанов. « Журнал радиоэлектроника» №10, 2015.
0
0
Разработанная и используемая в настоящее время в системе спутниковой связи, корабельная антенная установка решает задачу обеспечения связи двух тропосферных станций при условии замены вводимой в устройство управления информации об угловых координатах угла места и азимута спутника (ε, φ) на угловые координаты угла места области переизлучений электромагнитных импульсов в физически неоднородной тропосфере на высоте 10-15 км (ВИКИПЕДИЯ) и азимута корабля, находящегося на связи.
На Фиг. 2 условно изображены две тропосферные станции на земной (водной) поверхности, границы их диаграмм направленности в вертикальной плоскости и область переизлучений. Координаты этой области находится на высоте ≈ 12,5 км на середине расстояния между источниками излучения, что позволяет однозначно определить азимут и угол места области переизлучений. Информация об изменении координат кораблей, обеспечивающих тропосферную связь, поступает в устройство управления КАУ от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля, получающей информацию от спутников, от корабельных радиолокационных станций и от самих тропосферных корабельных станций, поддерживающих связь между собой.
На фиг.3 и фиг.4 представлены чертежи виброизолятора, разработанного для реализации заявляемого изобретения.
На фиг.5 представлены схемы соединения упругих элементов, соответствующие чертежам виброизолятора, показанным на фиг.3 и фиг.4.
Виброизолятор (фиг.3) содержит защищаемый от вибрации объект 1 корабельную тропосферную радиостанцию, соединенный с источником возбуждения вибрации 2 (корпусом корабля) посредством различных по жесткости упругих элементов.
1
2
Упругие элементы 3 и 4 имеют жесткость С, а упругие элементы 5 и 6 имеют жесткость С.
Между упругими элементами 3, 4, 5 и 6 установлена жесткая связь, состоящая из болтов 7, 8, 9, 10, 11 и 12, гаек 13, 14, 15, шайб 16, 17 и 18, оси 19, перемычек 20, 21, 22 и пластин 23 и 24.
в
в
1
2
н
н
1
2
Схема рассмотренного соединения упругих элементов виброизолятора представлена на фиг.3а. Для верхнего блока упругих элементов, при параллельном соединении этих элементов, приведенный коэффициент жесткости С составляет: C=C+C; аналогично для нижнего блока упругих элементов приведенный коэффициент жесткости С составляет: С=С+С.
Так как верхний и нижний блоки упругих элементов последовательно соединены, то приведенная жесткость виброизолятора С /Гоберман А.А. Прикладная механика колесных машин. М., Машиностроение, 1974, с. 26/:
Эта приведенная жесткость виброизолятора соответствует, рабочему ее режиму.
При переходе к вибрации корабля устраняется жесткая связь между парой упругих элементов 3-4 и парой упругих элементов 5-6, путем удаления гаек 13 и 14, шайб 16 и 17, болтов 9 и 12 и пластин 23 и 24 (фиг.3). Схема соединения и общая приведенная жесткость виброизолятора изменяется.
Полученная схема соединения упругих элементов представлена на фиг.5б. Эта же схема в упрощенном виде показана на фиг.5в.
1
2
л
Для левого блока двух упругих элементов с жесткостью С и С, соединенных последовательно, приведенный коэффициент жесткости Ссоставляет
1
2
п
Для правого блока двух упругих элементов с жесткостью С и С, соединенных последовательно, приведенный коэффициент жесткости С составляет
Так как левый и правый блоки упругих элементов соединены параллельно, то приведенная жесткость виброизолятора С /Гоберман А.А. Прикладная механика колесных машин. М., Машиностроение, 1974, с. 26/:
При переходе к рабочему режиму работы, устраненные жесткие связи между упругими элементами виброизолятора восстанавливают (фиг.5). Приведенная жесткость виброизолятора определяется по формуле (1).
2
1
Итак, за счет устранения или восстановления жестких связей между различными по жесткости упругими элементами, схему их соединения и общую приведенную жесткость виброизолятора можно изменять для того, чтобы она соответствовала выбранному режиму работы (рабочему или транспортному). Например, при соотношении жесткостей упругих элементов C=2C, по формуле (1) виброизолятор, показанный на фиг.3, будет иметь общую приведенную жесткость:
По формуле (2) при устранении жесткой связи между упругими элементами этот же виброизолятор, показанный на фиг.4, будет иметь общую приведенную жесткость
Это обеспечивает более высокий уровень виброзащиты корабельной тропосферной радиостанции 1.