Трехосное опорно-поворотное устройство для стационарных антенных систем спутниковой связи

Полезная модель относится к антенной технике, применяется в антенных установках наземных приемопередающих комплексов связи с низкоорбитальными космическими аппаратами и предназначена для управляемого вращения антенной по азимуту, углу места и углу наклона.
Полезная модель используется в качестве опорно-поворотного устройства (далее – ОПУ) для установки, точной ориентации по трем осям и наведения в заданные координаты параболического рефлектора антенной системы спутниковой связи диаметром до 8 м.
ОПУ представляет собой металлическую конструкцию, позволяющую закрепить на ней антенную систему (далее - АС) и обеспечивающую с помощью трех поворотных механизмов наведение АС в заданные координаты. Использование третей оси (оси наклона) позволяет избежать образования «мертвых зон» при наведении АС на космические аппараты.
Основанием ОПУ служит колонна, с помощью которой ОПУ закрепляется на опорной площадке.
На колонне сверху установлено на двух конических подшипниках азимутальное основание. Подшипник воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки при вращении вокруг вертикальной оси (по азимуту). Вращение обеспечивает электромеханический привод, расположенный на азимутальном основании.
С двух сторон азимутального основания расположены угломестные кронштейны, имеющие возможность вращаться вокруг горизонтальной оси (по углу места). Вращение обеспечивается электромеханическим приводом, расположенным в левом угломестном кронштейне. Для компенсации веса АС в задней части кронштейнов предусмотрены противовесы.
Для крепления АС служит фланец, закрепленный между угломестными кронштейнами в их передней части. Фланец также обеспечивает вращение АС по оси наклона с помощью электромеханического привода, расположенного в правом угломестном кронштейне.
Для удобства обслуживания ОПУ на угломестных кронштейнах расположены площадки, доступ к которым обеспечивается с помощью лестницы. Во время работы ОПУ лестница хранится в сложенном виде, закрепленная на колонне-основании.
Наиболее близким аналогом является «Трехосное опорно-поворотное устройство», патент RU 2524838 С2.
Недостатками данного ОПУ являются:
сложность его изготовления;
применение дорогостоящих специальных редукторов на азимутальной и угломестной осях, изготавливаемых непосредственно для данного ОПУ с размещением зацепления зубчатых колес большого диаметра внутри корпуса редуктора;
излишнее количество узлов (азимутальный фланец), что приводит к увеличению массы, габаритов ОПУ и, соответственно, к удлинению плеча момента между осью рефлектора антенны и узлом вращения ОПУ по азимутальной оси;
одна точка передачи момента по угломестной оси;
контуры обметания противовеса и винтового домкрата оси наклона при вращении ОПУ по угломестной оси проходят внутри азимутальной фермы и исключают возможность оптимальной прокладки кабелей (в том числе сигнальных и волноводных трактов);
в конструкции ОПУ отсутствуют площадки обслуживания.
Задачей полезной модели является создание с помощью легкореализуемого технического решения упрощения конструкции трехосного ОПУ для АС, свободной от вышеперечисленных недостатков.
Технический результат - увеличение точности наведения АС на космические аппараты, увеличение прочности конструкции ОПУ, увеличение максимального диаметра устанавливаемого на него рефлектора АС, а также упрощение его производства и эксплуатации.
Автору не известны аналоги с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями.
Полезная модель отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию «существенные отличия».
Для реализации этой задачи предлагается полезная модель опорно-поворотного устройства, содержащая, в отличие от аналога следующие технические решения:
1. Применение на азимутальной, угломестной осях и оси наклона серийно выпускаемых редукторов с возможностью их оперативной замены при эксплуатации ОПУ (проведении его технического обслуживания) без значительной разборки ОПУ.
2. Применение на азимутальной и угломестной осях зацеплений зубчатых колес, состоящих из ведущих шестерен, закрепленных на выходных валах редукторов и ведомых зубчатых колес, несущих основную нагрузку при вращении ОПУ.
3. Отсутствие азимутального фланца с подшипниковым узлом вращения ОПУ в азимутальной плоскости (первая ось), так как данный подшипниковый узел объединен с конструкцией азимутального основания.
4. Применение двух точек передачи момента на зацеплении зубчатых колес (шестерня-зубчатое колесо) вместо одной по оси поворота по углу места (вторая ось).
5. Применение двух угломестных кронштейнов (с левой и правой сторон азимутального основания), соединенных между собой силовым фланцем, с двумя опорами вращения кронштейна антенны по оси наклона (третья ось).
6. Выбирание свободного люфта по первой и второй осям за счет применения косозубой передачи в зацеплении зубчатых колес и дополнительных узлов выборки люфта имеющих преднатяг.
За счет данных отличий обеспечивается:
упрощение конструкции ОПУ с более коротким плечом момента между осью рефлектора антенны и узлом вращения ОПУ по первой оси;
равномерным распределением усилий возникающих на коренном зацеплении при вращении ОПУ по второй оси (за счет двух точек передачи момента);
возможность прокладки большого количества кабелей (в том числе сигнальных кабелей и волноводных трактов) и за счет значительного диаметра применяемых подшипников вращения ОПУ по первой и второй осям, а также большого объема полости внутри азимутального основания ОПУ;
освобождение большого объема внутри азимутального основания за счет переноса на внешние его стороны (левую и правую) угломестных кронштейнов с противовесами и площадками обслуживания ОПУ, упрощающими его эксплуатацию.
На фиг.1 показана трехмерная модель общего вида ОПУ, с установленным на него рефлектором 4.
Основанием ОПУ служит колонна 1, с помощью которой ОПУ закрепляется на опорной площадке.
На колонне сверху установлено на двухрядном опорном подшипнике азимутальное основание 6. Подшипник воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки при вращении вокруг вертикальной оси (по азимуту). Вращение обеспечивает электромеханический привод, расположенный на самом основании.
С двух сторон азимутального основания расположены угломестные кронштейны 3 и 7, имеющие возможность вращаться вокруг горизонтальной оси (по углу места). Вращение обеспечивается электромеханическим приводом, расположенным в левом угломестном кронштейне. Для компенсации веса АС в задней части кронштейнов предусмотрены противовесы 9.
Для крепления АС служит фланец 5, закрепленный между угломестными кронштейнами в их передней части. Фланец также обеспечивает вращение АС по оси наклона с помощью электромеханического привода, расположенного в правом угломестном кронштейне.
Для удобства обслуживания ОПУ на угломестных кронштейнах расположены площадки 2 и 8, доступ к которым обеспечивается с помощью лестницы. Во время работы ОПУ лестница хранится закрепленной на колонне 10.
На фиг. 2 приведен разрез ОПУ (рефлектор условно не показан), на котором показаны полости в колонне-основании и значительный диаметр подшипников вращения ОПУ по азимутальной и угломестной осям, позволяющие прокладывать кабели питания электроприводов, сигнальные кабели, а также волноводные тракты по оптимальной траектории.
На фиг. 3 приведен разрез ОПУ. На котором показан подшипниковый узел вращения ОПУ в азимутальной плоскости (первая ось), объединенный с конструкцией азимутального основания.
На фиг. 4 приведен разрез ОПУ, на котором показано применение косозубой передачи в зацеплении зубчатых колес и дополнительных узлов выборки люфта, имеющих преднатяг, обеспечивающие выбирание свободного люфта по первой и второй осям.
Предложенный технический результат позволяет повысить точность наведения АС на космические аппараты, увеличить прочность конструкции ОПУ и максимальный диаметр устанавливаемого на него рефлектора АС, а также упростить производство, монтаж и обслуживание ОПУ.