ДИСКОКОНУСНАЯ АНТЕННА ДЛЯ УСТАНОВКИ НА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЙ МАЧТЕ
DISCONE ANTENNA TO BE INSTALLED ON TELESCOPIC TOWER

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам и может быть использовано в качестве антенны для установки на телескопической мачте.
Известны конструкции дискоконусных антенн, предназначенных для установки на телескопических мачтах в положении, когда конус находится ниже диска [1, 2, 3]. Они закрепляются на мачтах или основанием конуса [2], или изнутри вершины конуса [1]. Но оба эти способа крепления [1, 2] неприемлемы в том случае, когда дискоконусная антенна имеет вертикальный размер порядка нескольких метров. В этом случае при значительных боковых нагрузках, например при сильном ветре, силы, действующие на дискоконусную антенну, настолько велики, что могут вызвать ее деформацию и привести к разрушению. Преждевременному износу при этом подвержена и телескопическая мачта.
Известно техническое решение [3], позволяющее надежно закрепить дискоконусную антенну размером несколько метров на телескопической мачте. Эта антенна закрепляется уже в двух точках: в вершине и в основании конуса. Данная дискоконусная антенна [3] является наиболее близкой к предлагаемому изобретению. Она надежно работает и способна выдерживать максимальные ветровые нагрузки, предназначена для работы в стационарных условиях. В передвижном варианте при частом свертывании и развертывании антенно-мачтового устройства эту антенну для перевозки необходимо каждый раз разбирать. Для работы в эфире ее снова собирают и устанавливают на телескопической мачте, а по окончании работы снимают с мачты и разбирают для перевозки. Необходимость сборки и разборки антенны требует дополнительного времени, а вследствие больших габаритов антенны дополнительного количества людей и дополнительных мер по обеспечению безопасности. Если антенну необходимо развернуть и свернуть за малое время, то этот вариант не подходит.
Таким образом, основным недостатком прототипа является то, что при работе в передвижном варианте антенна-прототип требует дополнительных: времени, трудозатрат и мер по обеспечению безопасности.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение времени и трудозатрат, а также увеличение безопасности при работе с дискоконусной антенной в передвижном варианте.
Указанный технический результат достигается тем, что в дискоконусной антенне для установки на телескопической мачте, состоящей из проводящего диска и проводящего конуса, выполненных из трубок, содержащей узел крепления, состоящий из двух параллельных деталей, не имеющих электрического соединения с конусом, верхняя из которых жестко связана со второй сверху секцией телескопической мачты, а нижняя выполнена с возможностью ее перемещения вдоль телескопической мачты и имеет конструктивное соединение с конусом вблизи его основания, при этом в верхней детали выполнены отверстия, сквозь которые параллельно телескопической мачте проходят направляющие, соединенные с конусом вблизи его вершины, диск и конус состоят из подвижных и неподвижных трубок, соединенных между собой шарнирами, причем неподвижные трубки конуса закреплены в вершине конуса, а неподвижные трубки диска закреплены вблизи вершины конуса, верхние тяги соединены с одной стороны с подвижными трубками диска посредством шарниров, а с другой стороны с подвижными трубками конуса посредством шарниров и кареток, закрепленных на трубках конуса с возможностью перемещения вдоль них, средние тяги соединены с одной стороны с подвижными трубками конуса посредством шарниров и кареток, а с другой стороны посредством шарниров с опорной вертикальной трубой, прикрепленной к вершине конуса, нижние тяги соединены посредством шарниров с одной стороны с подвижными трубками конуса, а с другой стороны с нижней деталью узла крепления, имеющей отверстия для жестких направляющих с упорами на их концах, для фиксации соединения нижней детали с верхней предназначены крючки с возвратными пружинами, расположенные на нижней детали на шарнирах и соответствующие им ролики, расположенные на верхней детали, а также рычаги, жестко закрепленные на концах нижних тяг на нижней детали.
На фиг.1 и фиг.2 показано исполнение дискоконусной антенны для установки на телескопической мачте в исходном и рабочем положениях соответственно. На фиг.3 показано положение крючков 15, роликов 16 и рычагов 17 до или после соединения верхней 10 и нижней 12 деталей нижнего узла крепления во время развертывания или свертывания дискоконусной антенны на телескопической мачте 11. На фиг.4 показано их положение во время фиксации соединения верхней 10 и нижней 12 деталей узла крепления дискоконусной антенны.
Дискоконусная антенна состоит из проводящего диска и проводящего конуса, выполненных из трубок. Диск состоит из подвижных 3 и неподвижных 5 трубок, соединенных между собой шарнирами. Конус также состоит из подвижных 1 и неподвижных 6 трубок, соединенных между собой шарнирами. Верхние тяги 4 соединяют подвижные трубки 3 диска с подвижными 1 трубками конуса посредством кареток 9, закрепленных на подвижных трубках 1 конуса с возможностью перемещения вдоль них. Средние тяги 8 соединяют посредством кареток 9 подвижные трубки 1 конуса с опорной вертикальной трубой 7. Нижние тяги 13 соединяют подвижные трубки 1 конуса с нижней 12 деталью узла крепления. Верхняя 10 деталь узла крепления закреплена на второй секции телескопической мачты 11. Сквозь отверстия в нижней 12 и верхней 10 деталях узла крепления проходят направляющие 2, имеющие жесткую конструкцию. На нижней 12 детали узла крепления на шарнирах расположены крючки 15 с возвратными пружинами 14. На верхней 10 детали расположены соответствующие им ролики 16. А на концах нижних тяг 13 со стороны нижней 12 детали узла крепления жестко закреплены рычаги 17.
Устройство работает следующим образом.
Перед установкой дискоконусной антенны телескопическую мачту 11, находящуюся в сложенном состоянии, устанавливают на земле в вертикальном или наклонном положении в зависимости от габаритов антенны. Затем производят частичное выдвижение секций мачты 11 и на ее верхушке посредством опорной вертикальной трубы 7 закрепляют дискоконусную антенну, находящуюся в свернутом положении. В свернутом положении подвижные трубки 3 диска и подвижные трубки 1 конуса параллельны продольной оси антенны. При установке антенны мачту 11 последовательно проводят сквозь отверстия в нижней 12 и верхней 10 деталях узла крепления, находящегося в основании конуса. Далее вершину конуса посредством опорной вертикальной трубы 7 закрепляют на верхней, первой секции мачты 11, а верхнюю 10 деталь узла крепления закрепляют на второй сверху секции мачты 11. После закрепления антенны мачту 11 устанавливают в вертикальном положении и фиксируют на земле оттяжками. Далее посредством лебедки производят выдвижение секций мачты 11 на рабочую высоту установки антенны. Антенна в свернутом положении начинает подниматься вверх. По мере подъема антенны, из-за разности скоростей движения первой и второй секций мачты, расстояние между верхней 10 и нижней 12 деталями узла крепления уменьшается. Нижняя 12 деталь узла крепления, соединенная через конструкцию конуса с первой секцией мачты 11 движется быстрее и догоняет верхнюю 10 деталь, закрепленную на второй секции мачты 11. При дальнейшем подъеме мачты 11 происходит встреча верхней 10 и нижней 12 деталей узла крепления, движущихся по направляющим 2. Далее под давлением верхней 10 детали нижняя 12 деталь узла крепления начинает движение вниз относительно вершины конуса. Усилие, вызванное давлением верхней 10 детали, через нижнюю 12 деталь и нижние тяги 13 передается на подвижные трубки 1 конуса, и антенна начинает разворачиваться, как зонт. При этом вся конструкция дискоконусной антенны разворачивается одновременно. Верхняя 10 деталь и нижняя 12 деталь движутся вниз, а нижние тяги 13, закрепленные на шарнирах, начинают вращаться в вертикальной плоскости. Рычаги 17, жестко закрепленные на концах нижних тяг 13 со стороны нижней 12 детали узла крепления, вращаются вместе с нижними тягами 13 и отклоняются вниз, освобождая крючки 15. Под действием возвратных пружин 14 крючки 15 поворачиваются на своих осях в вертикальной плоскости вслед за рычагами 17 и входят в зацепление с роликами 16, закрепленными на верхней 10 детали. Таким образом фиксируется соединение верхней 10 детали узла крепления с нижней 12 деталью. Сила, действующая со стороны нижних тяг 13, имеет составляющую перпендикулярную продольным осям подвижных трубок 1 конуса. Она поднимает вверх подвижные трубки 1 конуса и закрепленные на них каретки 9. Средние тяги 8 одним концом закреплены посредством шарниров на опорной вертикальной трубе 7, а другим концом таким же образом соединены с каретками 9. Поэтому при своем движении вверх каретки 9 описывают в вертикальной плоскости дугу постоянного радиуса. Эта дуга направлена вверх таким образом, что касательная в ее верхней точке близка к вертикали. Двигаясь по дуге, каретки 9 в то же время поднимаются вверх по трубкам 1 конуса, как по направляющим, в сторону вершины конуса. Вместе с каретками 9 поднимаются и связанные с ними верхние тяги 4, которые в свою очередь поднимают вверх соединенные с ними подвижные трубки 3 диска. Подвижные трубки 3 диска поднимаются вверх одновременно с подвижными трубками 1 конуса, а по окончании подъема они также одновременно занимают рабочее положение. Таким образом, при выдвижении мачты 11 вверх одновременно с этим посредством нижнего узла крепления и нижних тяг 13 поднимаются вверх подвижные трубки 1 конуса, а посредством средних тяг 8, кареток 9 и верхних тяг 4 поднимаются вверх подвижные трубки 3 диска. Подвижные трубки 3 диска поднимаются вверх, во-первых, за счет отклонения вверх подвижных трубок 1 конуса, а во-вторых, за счет движения кареток 9 вверх по подвижным трубкам 1 конуса. Это позволяет осуществить неэквидистантный подъем подвижных трубок 3 диска по сравнению с подвижными трубками 1 конуса. Несмотря на то что подвижные трубки 3 диска приводятся в движение подвижными трубками 1 конуса, отклоняются они при этом на больший угол, чем подвижные трубки 1 конуса. В данном варианте при отклонении подвижных трубок конуса вверх на 20° подвижные трубки диска отклоняются вверх на 90°. Одновременное выдвижение вверх секций мачты 11, движение вниз по направляющим 2 узла крепления, развертывание подвижных трубок 1 конуса и подвижных трубок 3 диска заканчивается, когда узел крепления доходит до нижних концов направляющих 2. На нижних концах направляющих 2 есть упоры, предназначенные для остановки узла крепления. Одновременно с остановкой узла крепления заканчивается развертывание диска и конуса, при этом подвижные трубки 3 диска занимают горизонтальное положение, а угол между подвижными трубками 1 конуса и осью конуса достигает заданной величины. Антенна поднята на рабочую высоту, приведена в рабочее положение и надежно закреплена на мачте 11 в вершине и в основании конуса.
После окончания работы антенны в эфире производят свертывание антенно-мачтового устройства. При этом посредством обратного вращения лебедки происходит свертывание мачты 11 и свертывание антенны одновременно. В результате вращения лебедки происходит движение секций мачты 11 в обратном направлении вниз к земле. Свертывание антенны, так же как и ее развертывание, происходит за счет разности скоростей движения секций мачты 11, с которыми связаны верхняя 10 и нижняя 12 детали узла крепления антенны. Верхняя 10 деталь движется вверх и тянет за собой нижнюю 12 деталь, т.к. крючки 15 и ролики 16 фиксируют их соединение. Весь нижний узел крепления движется внутри антенны в сторону вершины конуса. Он тянет за собой нижние тяги 13, которые в свою очередь тянут за собой подвижные трубки 1 конуса. Угол между осью конуса и подвижными трубками 1 конуса уменьшается. Подвижные трубки 1 конуса, опускаясь вниз, тянут за собой средние 8 и верхние 4 тяги посредством кареток 9. Средние тяги 8, вращаясь на осях, закрепленных на вертикальной опорной трубе 7, отклоняются вниз, а каретки 9 движутся по подвижным трубкам 1 конуса вниз от вершины конуса. Двигаясь вниз, они тянут за собой верхние тяги 4, которые в свою очередь тянут за собой подвижные трубки 3 диска. Подвижные трубки 3 диска отклоняются вниз. Происходит свертывание антенны. В конце свертывания антенна принимает транспортное положение, при котором подвижные трубки 3 диска и подвижные трубки 1 конуса становятся параллельны мачте 11. В этот момент крючки 15 и ролики 16 выходят из зацепления, освобождая верхнюю 10 и нижнюю 12 детали узла крепления. Вслед за этим верхняя деталь 10 отделяется от нижней 12 и отходит вверх, в сторону вершины конуса, следуя движению своей секции мачты 11, а вся антенна, оставаясь в свернутом транспортном положении, опускается вниз. Таким образом происходит свертывание антенны. После окончания свертывания мачты 11 антенну с нее снимают. Она уже готова к перевозке и не требует дополнительной разборки.
Таким образом, данное техническое решение позволяет весь процесс подъема на рабочую высоту, развертывание антенны в рабочее положение, фиксацию ее на мачте 11 в этом положении, а также последующий спуск антенны и ее свертывание в транспортное положение производить, используя штатную лебедку, входящую в состав мачты 11 и предназначенную для развертывания и свертывания мачты 11. При этом сама мачта 11 является приводом, производящим развертывание и свертывание антенны, т.е. дополнительного устройства привода не требуется. Предлагаемое техническое решение позволяет осуществить автоматическое развертывание и свертывание дискоконусной антенны на телескопической мачте, исключив операции сборки антенны перед установкой на мачту и разборки после снятия ее с мачты. Это дает возможность весьма значительно (в несколько раз) уменьшить время развертывания и свертывания всего антенно-мачтового устройства, что особенно эффективно в условиях дефицита времени. Для закрепления компактной (в свернутом, транспортном положении) антенны на мачте и для снятия ее с мачты требуется меньшее количество людей, по этой же причине с антенной становится безопасней работать. Применение предлагаемого технического решения позволит значительно уменьшить время и трудозатраты, а также увеличить безопасность при работе с дискоконусной антенной в передвижном варианте. Другими словами, производить быстрое и эффективное развертывание и свертывание антенно-мачтового устройства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Родионов В.М. Линии передачи и антенны УКВ. М.: Энергия. 1977 г., стр.173.
2. Ильницкий Л.Я., Балбот А.А. Антенные устройства аэропортов гражданской авиации. М.: Транспорт. 1983 г., стр.75.
3. Патент РФ №2207672 (прототип).