МОБИЛЬНАЯ ПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА СДВ ДИАПАЗОНА

Полезная модель относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использована в каналах радиосвязи как антенна подвижного или стационарного узла радиосвязи СДВ диапазона.
Известно, что несимметричный вибратор широко применяется в радиосистемах связи. Вертикальные (штыревые) и наклонные (лучевые) антенны используются для радиосвязи на переносных, подвижных, полевых радиостанциях, на стационарных радиоцентрах [1].
Несимметричные вибраторы размерами более 10 м изготавливаются, в основном, из медных и биметаллических тросов и устанавливаются на антенные опоры, чем и ограничивается вертикальный размер антенны. Для связных стационарных передающих центров СДВ диапазона высота опор обычно составляет 150-250 м, что явно недостаточно для эффективной работы антенн в данном диапазоне. Даже высота центральной мачты стационарной передающей навигационной системы «Омега», работающей в СДВ диапазоне, достигает только 400 м [2].
Создание несимметричного вертикального вибратора большого размера, представляет собой сложную техническую задачу в силу необходимости подъема верхнего конца вертикального несимметричного вибратора на значительную высоту (оптимальная высота вертикального несимметричного вибратора составляет 0.55 λ, где λ - длина рабочей волны).
Для решения этой задачи предлагалось использовать пилотируемые летательные аппараты: дирижабли, вертолеты, и неуправляемые воздушные шары [3, 4].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является антенна, где для подъема и удержания антенны в рабочем положении предложен вертолет [3]. Антенной служит металлический трос, соединяющий вертолет с размещенным на земле передатчиком.
Однако, применение пилотируемых летательных аппаратов для подъема антенного полотна передающих антенн на большую высоту, практически нереализуемо. Экипаж летательного аппарата будет находиться в непосредственной близости к антенне, где значительно превышены допустимые нормы электромагнитного излучения. Применение воздушных шаров и дирижаблей, имеющих большие
геометрические размеры, приводит к тому, что неконтролируемые и неуправляемые отклонения антенны от вертикали в результате воздействия случайных воздушных потоков (вплоть до опускания воздушного шара на землю) изменяют случайным образом входные параметры антенны и возникает неустойчивая работа согласующего устройства передатчика.
Основными техническими задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, являются увеличение вертикального размера антенны; обеспечение устойчивого положения вертикального несимметричного вибратора во время работы передатчика, обеспечение безопасности работы с антенной; возможность изменения конфигурации и размеров антенны; упрощение технического обслуживания антенны.
Указанный технический результат достигается тем, что в мобильной передающей антенне СДВ диапазона, представляющей собой вертикальный несимметричный вибратор, выполненный в виде металлического троса, верхний конец троса соединен с одним или несколькими управляемыми программно беспилотными летательными аппаратами для подъема и удержания его на заданной высоте.
Устройство работает следующим образом.
К беспилотному летательному аппарату (БПЛА) (или группе БПЛА) подсоединяется верхний конец вертикального несимметричного вибратора, выполненного в виде троса. Нижний конец троса (вибратора) подключается к передатчику. «Земля» передатчика подключается к системе заземления. В БПЛА вводится программа подъема, «висения» БПЛА в определенной точке пространства и спуска. После запуска двигателей БПЛА (или группа БПЛА) поднимается в воздух и выходит в определенную точку пространства по заданной траектории с заранее заданной скоростью. БПЛА в результате подъема вытягивает трос на заданную высоту, создает необходимую конфигурацию антенного полотна и удерживает его в рабочем положении. По окончании работы БПЛА по заданной траектории и с заданной скоростью производит посадку. Максимальная длина антенного троса (т.е. вертикальный размер несимметричного вертикального вибратора) определяется прочностью троса и техническими характеристиками БПЛА. Время разворачивания антенны, в основном, определяется временем предполетной подготовки БПЛА.
Устройство может быть реализовано, например, с использованием беспилотных вертолетов Ка-137 [5], имеющих нормальную грузоподъемность 50 кг (максимальная
грузоподъемность - 80 кг). При этом достаточно двух указанных вертолетов для установки и удержания в вертикальном положении сталемедного троса диаметром 6 мм и длиной 1000 м (вес троса составляет 95,5 кг).
Два БПЛА Ка-137, входят в состав многоцелевого беспилотного вертолетного комплекса МБВК-137 (грунтово-мобильный вариант). Через диэлектрические тросы с демпферами колебаний к ним подсоединяется верхний конец сталемедного троса.
Грунтово-мобильный комплекс МБВК-137 выполнен на базе автомобилей повышенной проходимости «КамАЗ». В него входят: передвижной пункт управления ППУ-137, способный одновременно контролировать полет 2 БПЛА; транспортно-эксплуатационная машина, на которой размещено 2 контейнера с вертолетами, кран для погрузки летательных аппаратов.
Ка-137 способен перемещаться в любом направлении с использованием без ограничений всего скоростного диапазона. Это особенно важно для летательного аппарата вертолетного типа, дистанционно или автоматически пилотируемого в условиях турбулентного потока воздуха, а также при большой скорости ветра, направление которого неизвестно. Это качество позволяет использовать БПЛА для подъема и удержания антенного троса в заранее заданном положении.
Ка-137 оборудован цифровой системой автоматического управления, выполненной с использованием элементов искусственного интеллекта. Бортовая навигационная инерционно-спутниковая система обеспечивает автоматический полет по сложному профилю.
Статический потолок Ка-137 - 2900 м.
В БПЛА вводится программа взлета, «висения» и посадки. После запуска двигателей БПЛА производят взлет по заданной траектории с заданной скоростью; «выходят» в заранее запрограммированную точку пространства; «висят» в определенной точке, удерживая трос в вертикальном положении. После окончания работы производят посадку по заранее заданной траектории в заданном режиме. В режиме «висения» БПЛА антенна обеспечивает работу передатчика. При посадке производится наматывание троса на безинерционную катушку.
ЛИТЕРАТУРА.
1. Справочник по расчету проволочных антенн. Ю.К.Муравьев - ВАС, 1978 г.
2. Радионавигационные системы сверхдлинноволнового диапазона. С.Б.Волошин, Г.А.Семенов, А.С.Гузман и др.; под ред. П.В.Оленюка, Г.В.Головушкина - М., Радио и связь. 1985 г.
3. Антенны. Ч.1, ч.2, Н.П.Гавеля, А.Д.Истрашкин, Ю.К.Муравьев, В.П.Серков, ВКАС, Ленинград, 1963 г.(прототип).
4. IEEE TRANSACTION ANTENNAS AN PROPAGATION, VOL. AP-31. NO.2. MACH 1983 г.
5. Http://www.airwar.ru/enc/oh/ka 137.html.