Опорно-поворотное устройство антенны
ANTENNA ROTARY SUPPORT

Изобретение относится к приводным механизмам и может быть использовано в качестве приводов антенн, локаторов, телекамер и других устройств, установленных на военной или иной специализированной технике.
Прототипом является опорно-поворотное устройство, выполненное в виде вертикальной колонны и содержащее опору с установленным на ней приводом азимутального вращения, состоящим из двигателя и планетарного редуктора с разноименным зацеплением колес, с закрепленным на опоре водилом, и с выходным коронным колесом внутреннего зацепления, которое выполнено на внутренней поверхности поворотного корпуса, посаженного на опоре с возможностью вращения, в поворотном корпусе установлена ось поворота по углу места, с которой связана поворотная платформа, а также механизм поворота по углу места с отдельным приводом, при этом механизм поворота по углу места выполнен в виде кривошипа на выходном звене угломестного привода, который через сферические шарниры и тягу связан с поворотной платформой с образованием плеча относительно угломестной оси, поворотный корпус выполнен как наружный кожух вертикальной колонны и посажен своей нижней частью с помощью пары подшипников на внутреннюю цилиндрическую опору, и образующий своей верхней частью наружное звено редуктора привода по углу места, выполненного в виде планетарного механизма с разноименным зацеплением колес, коронное колесо внутреннего зацепления которого выполнено на внутренней поверхности опорного корпуса, водило посажено с возможностью вращения в верхней части поворотного корпуса, на водиле жестко закреплен двигатель угломестного привода, и водило является выходным звеном привода [Пат. РФ 2359372 МПК H01Q 3/08, 2009].
Недостатками прототипа являются:
- сложность конструкции;
- относительно большой момент инерции вращающихся деталей механизма управления антенной и значительные его массогабаритные характеристики.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, уменьшение момента инерции механизма управления антенной и его массогабаритных характеристик.
Задача решается тем, что в опорно-поворотном устройстве антенны, содержащем платформу с приводом азимутального вращения, механизм поворота по углу места с отдельным приводом, механизм поворота выполнен в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с отдельным приводом, а червячное колесо размещено на платформе и кинематически связано с антенной, при этом ось вращения червяка совмещена с осью вращения платформы.
Червяк выполнен глобоидным. Червячная передача выполнена самотормозящейся. Червяк намагничен в радиальном направлении. Червяк выполнен пустотелым. Платформа в зоне червячной передачи выполнена в виде масляной ванны.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Выполнение механизма поворота в виде червячной передачи, червяк которой кинематически связан с отдельным приводом, а червячное колесо размещено на платформе и кинематически связано с антенной, при этом ось вращения червяка совмещена с осью вращения платформы, позволяет упростить конструкцию механизма, снизить момент инерции вращающихся деталей механизма и уменьшить массогабаритные характеристики последнего.
Выполнение червяка глобоидным позволяет передавать на червячное колесо больший крутящий момент, что уменьшает массогабаритные характеристики.
Выполнение червячной передачи самотормозящейся позволяет автоматически фиксировать антенну в нужном положении, что упрощает конструкцию и улучшает эксплуатационные характеристики.
Намагничивание червяка в радиальном направлении позволяет использовать его в качестве датчика угла положения антенны, разместив при этом рядом с червяком, например, геркон. Это упрощает конструкцию и повышает ее надежность.
Выполнение червяка пустотелым позволяет использовать его в качестве трубы и осуществлять через нее, например, прокладку кабеля. Это улучшает эксплуатационные характеристики и упрощает конструкцию.
Выполнение платформы в зоне червячной передачи в виде масляной ванны улучшает условия работы механизма.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема опорно-поворотного устройства антенны. На фиг. 2 изображена схема опорно-поворотного устройства антенны, обеспечивающая непрерывное перемещение последней в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Опорно-поворотное устройство антенны содержит платформу 1, жестко соединенную с приводным валом 2, установленным с возможностью поворота во втулке 3, неподвижно закрепленной на основании 4. На платформе закреплены стойки 5, в которых с возможностью поворота установлено червячное колесо 6, сопряженное с червяком 7, выполненным заодно с приводным валом 8, который установлен с возможностью вращения в приводном вале 2. Антенна 9 посредством тяги 10 жестко связана с червячным колесом 6. Приводные валы 2 и 8 могут быть сопряжены между собой через жестко соединенные втулкой 11, вращающейся на оси 12, колеса 13, 14. При этом антенна 9 может быть установлена с возможностью поворота на оси 15 стойки 5 и шарнирно соединена шатуном 16 с кривошипом 17, жестко скрепленным с червячным колесом 6. Червяк 7 может быть выполнен с отверстием 18. Платформа в зоне червячной передачи может быть заполнена маслом 19.
Опорно-поворотное устройство антенны работает следующим образом.
Для сохранения положения антенны неизменным по углу места (в вертикальной плоскости) вращают приводные валы 2 и 8, например, с помощью электромоторов, с одинаковой частотой (фиг. 1). При этом платформа 1 будет вращаться в горизонтальной плоскости (по азимуту) вместе с установленными на ней стойками 5, тягой 10 и антенной 9, а червячное колесо 6 останется неподвижным, в результате чего тяга 10 и антенна 9 не изменят своего положения в вертикальной плоскости.
Для изменения положения антенны 9 по углу места изменяют частоту валов 2 и 8 относительно друг друга. Для определенности положим, что частота вала 8 больше частоты вращения вала 2 (платформы 1). При этом червячное колесо 6 будет обкатываться относительно червяка 7 и поворачиваться в стойках, увлекая за собой тягу 10 и антенну 9. Направление поворота тяги 10 с антенной 9 будет зависеть от направления навивки червяка. Предположим, что поворот тяги 10 будет осуществляться против часовой стрелки.
После достижения антенной нужного максимального значения угла места делают частоту вращения вала 8 меньше частоты вала 2. В результате червячное колесо 6 будет также обкатывать относительно червяка 7 и поворачиваться, но уже в другую сторону, что вызовет поворот тяги 10 с антенной 9 по часовой стрелке. При достижении антенной 9 нужного крайнего положения вновь увеличивают частоту вала 8 относительно вала 2, благодаря чему описанный процесс повторится. Через отверстие 18 может быть проложен информационный кабель.
Следует заметить, что при сканировании пространства вращаются по существу три детали - платформа, червячное колесо и антенна, при этом сами электродвигатели установлены на неподвижном основании. Это снижает момент инерции вращающихся масс и уменьшает массогабаритные характеристики устройства, что в конечном счете снижает энергопотребление и улучшает условия (в случае необходимости) гироскопической стабилизации положения платформы при установке антенны, например, на кораблях или на транспортных средствах.
Для непрерывного сканирования пространства в вертикальной плоскости валы 2 и 8 могут быть сопряжены между собой посредством зубчатых колес 13, 14, в результате чего частота вращения одного из валов будет отличаться от частоты другого (фиг. 2). Заметим, что в этом случае для вращения антенны 9 в горизонтальной и вертикальной плоскостях требуется только один электродвигатель, взаимодействующий, например, с валом 8. Разность частот вращения указанных валов вызовет обкатывание вокруг червяка 7 червячного колеса 6 и вращение последнего вместе с кривошипом 17, в результате чего антенна 9, приводимая в движение шатуном 16, будет совершать качательное движение в вертикальной плоскости вокруг оси 15. Для улучшения условий работы червячной передачи платформа может быть выполнена в виде масляной ванны, в которую помещают масло 19. Заметим, что поскольку наружу из ванны выходят тела вращения - валы 2, 8 и ось червячного колеса, то такую ванну легко при необходимости герметизировать.
Внедрение изобретения позволит создать простое по конструкции поворотное устройство небольших габаритов с малым моментом инерции вращающихся масс, что повысит надежность и улучшит эксплуатационные характеристики.