ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности, к конструкциям опорно-поворотного устройств систем обнаружения, наружного наблюдения, определения координат движущихся объектов, и может быть использовано для установки радаров, видеокамер, тепловизиров, прожекторов.
Известно опорно-поворотное устройство систем наружного наблюдения (патент RU 2359372 H01Q 3/08 20.06.2009), выполненное в виде вертикальной колонны и содержащее поворотный корпус, посаженный на неподвижную опору с возможностью вращения относительно первичной оси поворота, установленные в нижней части корпуса механизм азимутального вращения и в верхней части механизм поворота по углу места, а также в поворотном корпусе установлена вторичная ось поворота.
Данная конструкция отличается своей сложностью, большими габарита и весом, что ограничивает возможность использования известного устройства.
В качестве прототипа было выбрано опорно-поворотное устройство, содержащее поворотный корпус, посаженный на неподвижное основание с возможностью вращения относительно первичной оси поворота, расположенные в нижней части корпуса механизм азимутального вращения с поворотным относительно первичной оси узлом, связанным с неподвижным зубчатым колесо, и в верхней части корпуса механизм поворота по углу места, в поворотном корпусе установлен также выходной вал, вращающийся вокруг вторичной оси поворота, перпендикулярной первичной оси (патент RU 2209495 H01Q 3/08 27.07.2003).
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении достоверности получаемой от устройства измерительной информации и надежности запуска опорно-поворотного устройства, а также в расширении возможностей его использования в наземных системах наведения при минимизировании габарита и веса.
Поставленная задача достигается тем, что в опорно-поворотном устройстве, содержащем поворотный корпус, посаженный на неподвижное основание с возможностью вращения относительно первичной оси поворота, расположенные в нижней части корпуса механизм азимутального вращения с поворотным относительно первичной оси узлом, связанным с неподвижным зубчатым колесо, и в верхней части корпуса механизм поворота по углу места, в поворотном корпусе установлен также выходной вал, вращающийся вокруг вторичной оси поворота, перпендикулярной первичной оси; на каждую ось поворота введен цифровой датчик, связанный с поворотным корпусом посредством фиксации его относительно него в окружном направлении посредством опорного держателя, несущего в плоскости параллельно соответствующей оси введенный индуктивный датчик, неподвижное зубчатое колесо установлено на неподвижном основании и снабжено установленной на первичной оси жестко связанной с неподвижным основанием чашеобразной деталью, в которой установлен цифровой датчик первичной оси, причем на спрофилированной площадке опорного держателя его, чашеобразной детали и неподвижном основании расположены элементы разъемного соединения указанного цифрового датчика с неподвижным основанием; выходной вал выполнен из двух сопряженных вилочных звеньев, образующих между собой на вторичной оси поворота полость, в которой установлен цифровой датчик вторичной оси, причем на спрофилированной площадке опорного держателя его и одном из звеньев выходного вала размещены элементы разъемного соединения цифрового датчика вторичной оси с выходным валом.
Для достижения поставленной задачи важно, чтобы опорный держатель был выполнен в виде ложкового кронштейна, одним концом жестко связанного с поворотным корпусом, а другой конец которого был выполнен состоящим из двух расположенных последовательно по направлению к оси плоской площадки под индуктивный датчик и площадки под цифровой датчик, спрофилированной по его поперечному сечению.
Целесообразно для достижения поставленной задачи, чтобы элементы разъемного соединения цифрового датчика первичной оси представляли собой сквозные соосные отверстие на спрофилированной площадке опорного держателя его, в чашеобразной детали и стяжной винт в канале неподвижного основания. Чтобы элементы разъемного соединения цифрового датчика вторичной оси представляли собой сквозные соосные отверстие на спрофилированной площадке опорного держателя его и стяжной винт в одном из звеньев выходного вала.
Для обеспечения удобства сборки выходного вала необходимо, чтобы сопряжение вилочных звеньев выходного вала было выполнено в виде резьбового захватного соединения.
Для достижения поставленной задачи необходимо также, чтобы поворотный узел был выполнен по одну сторону неподвижного зубчатого колеса и связан с поворотным корпусом посредством резьбового соединения, чтобы механизм азимутального вращения был выполнен в виде червячного редуктора.
Для обеспечения удобства сборки поворотного узла желательно жесткое соединение опорного держателя с корпусом выполнять в виде резьбового соединения, например болта.
Для достижения поставленной задачи предпочтительно, чтобы в верхней половине корпуса были установлены два механических выключателя индикации положения поворотного корпуса на предельных углах поворота по азимуту, а также выходы цифровых датчиков были связаны с поворотным корпусом и сгруппированы в расположенные внутри корпуса жгуты.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид опорно-поворотного устройства; фиг.2 - вид А-А фиг.1; фиг.3 - изображен вид Б-Б фиг.1; фиг.4 - вид А-А фиг.3; фиг.5 - вид Б-Б фиг.3; фиг.6 - вид В-В фиг.1; фиг.7 - вид А-А фиг.6; фиг.8 - вид А-А фиг.7; фиг.9 - вид Б-Б фиг.7; фиг.10 - опорный держатель цифрового датчика первичной оси; фиг.11 - опорный держатель цифрового датчика вторичной оси; фиг.12 - структурная схема механизма азимутального вращения; фиг.13 - структурная схема механизма поворота по углу места.
Опорно-поворотное устройство (фиг.1) включает в себе опорный диск 1, на котором установлен поворотный корпус 2 с поворотной платформой 3.
Поворотный корпус выполнен состоящим из двух половин 4 и 5, связанных между собой разъемным резьбовым соединением 6. В принципе, поворотный корпус может быть выполнен и в виде единой детали, но тогда усложняются условия сборки опорно-поворотного устройства.
В нижней половине корпуса расположен механизм азимутального вращения, установленный на неподвижном основании 7, на которое поворотный корпус посажен с помощью подшипниковой опоры 8 с возможностью вращения вокруг первичной оси 9. Неподвижное основание жестко связано резьбовым соединением 10 с опорным диском (фиг.2).
Механизм азимутального вращения выполнен в виде червячного редуктора с поворотным узлом в виде вала червяка 11, помещенного в защитный кожух 12 и закрепленным резьбовым соединением 13 (фиг.3) на днище корпуса. Механизм азимутального вращения содержит беззазорное зацепление поворотного узла с установленным на первичной оси неподвижным зубчатым колесом 14, в которое введена чашеобразная деталь 15, резьбовым соединением 16 связанная с неподвижным основанием. Беззазорное зацепление обеспечивает винт 17, прижимающий поворотный узел к зубчатому колесу с зазором 0,05 мм (фиг.4) и установленный в резьбовом соединении его. Для повышения точности считывания угла по азимуту поворотный узел пружиной 18 подпружинен относительно неподвижного зубчатого колеса, позволяющей сохранить равновесие его углового перемещения.
В механизм азимутального вращения введен на первичную ось цифровой датчик 19 поворота, отсчитывающий угол поворота по азимуту между опорным диском и поворотным корпусом и в плоскости параллельно соответствующей оси индуктивный датчик 20. используемый в качестве конечного выключателя. Оба датчика связаны посрдством фиксации их относительно корпуса в окружном направлении с помощью опорного держателя 21, выполненного в виде ложкового кронштейна. Одним концом кронштейн жестко связан с поворотным корпусом посредством резьбового соединения 22. например болта. А другой конец которого выполнен состоящим из расположенных последовательно по направлению к оси плоской площадки 23 (фиг.10) с отверстием 24 под индуктивный датчик и площадки 25 под цифровой датчик первичной оси, спрофилированной по поперечному его сечению, причем на спрофилированной площадке сквозное отверстие 26 опорного держателя, отверстие 27 на чашеобразной детали и стяжной винт 28 в канале неподвижного основания представляют собой элементы разъемного соединения цифрового датчика первичной оси с неподвижным основанием. Индуктивный датчик первичной оси закреплен с помощью гаек 29.
Выходы датчиков первичной оси связаны с поворотным корпусом и сгруппированы в расположенные внутри корпуса жгуты 30.
Верхняя половина корпуса (фиг.2) является кожухом механизма поворота по углу места, расположенного по одну сторону от механизма азимутального вращения. Механизм поворота по углу места выполнен в виде второго червячного редуктора с валом червяка 31, находящимся в зацеплении с зубчатым сектором 32, на котором установлен шарнирно связанный с поворотным корпусом с возможностью вращения вокруг вторичной оси 33 поворота по углу места, перпендикулярной первичной оси, выходной вал 34. Выходной вал выполнен из двух вилочных звеньев 35 и 36, связанных между собой с помощью резьбового захватного соединения 37 и образующих внутреннюю полость 38.
Вал червяка механизма поворота по углу места также заключен в защитный кожух 39 и закреплен разъемным резьбовым соединением 40 с поворотным корпусом, в котором прижимающим вал червяка к зубчатому сектору с зазором 0,05 мм винтом 41 обеспечивается беззазорное зацепление в механизме поворота по углу места.
Механизм поворота по углу места также как и механизма азимутального вращения содержит расположенный на вторичной оси поворота цифровой датчик 42 (фиг.9), отсчитывающий угол поворота между поворотным корпусом и выходным валом, и в плоскости параллельно соответствующей оси индуктивный датчик 43, используемый в качестве конечного выключателя. Как и в механизме азимутального вращения в механизме поворота по углу места датчики установлены на опорном держателе 44 (фиг.7), выполненном в виде ложкового кронштейна, одним концом жестко связанным посредством резьбового соединения 45, например винтом, с верхней половиной корпуса.
Другой конец кронштейна имеет плоскую площадку 46 (фиг.11) с отверстием 47 под индуктивный датчик и спрофилированную 48 по поперечному сечению цифрового датчика вторичной оси, размещенную в полости выходного вала. Причем на спрофилированной площадке сквозное отверстие 49 опорного держателя цифрового датчика вторичной оси и стяжной винт 50 в канале одного из звеньев выходного вала представляют собой элементы разъемного соединения цифрового датчика вторичной оси с валом (фиг.9). Индуктивный датчик вторичной оси закреплен с помощью гаек (не показано).
На вращающихся элементах обоих механизмов в крайних положениях по азимуту и углу места установлены контакты 51 (фиг.12 и фиг.13) по азимуту 350° (±175° от нулевого положения), по углу места 80° (±40° от горизонтали).
С целью дублирования индуктивных датчиков в верхней половине корпуса установлены два механических выключателя 52 (фиг.7) индикации положения поворотного корпуса на предельных углах поворота по азимуту.
Для повышения точности считывания угла места вал червяка механизма поворота по углу места пружиной 53 (фиг.7) подпружинен относительно зубчатого сектора, позволяющей сохранить равновесие его углового перемещения.
В нижней половине корпуса межде механизмом азимутального вращения и корпусом имеется свободное пространство 54 (фиг.3), в котором удобно размещать жгуты от датчиков. Каждый из механизмов связаны проводами 55 с расположенным вне устройства соответствующим двигателем управления по азимуту 56 (фиг.12) и углу места 57 (фиг.13), собранными также в жгуты и выведены на внешние электрические соединители, представленные как вилка приборная и розетка 58 (фиг.1) и размещены на внешней стороне нижней половины поворотного корпуса.
Благодаря тому, что подвижные поворотные узлы обоих механизмов (валы червяков) закрыты защитными кожухами, интерференция проводов не происходит.
Поворотная платформа установлена с возможностью вращения относительно вторичной оси на торцовых концах выходного вала и закреплена с помощью шарнирного соединения 59 (фиг.1).
На разъеме нижней и верхней половин поворотного корпуса установлен уровень 60 для горизонтальной установки опорно-поворотного устройства при отсчете угла места от горизонта.
Работа устройства обеспечивается номинальным напряжением питания 24В постоянного тока. Номинальная скорость вращения по азимуту и углу места 10 град/с.
В начале работы по уровню 60 устанавливают опорно-поворотное устройство строго по горизонтали, положение которого согласовано совпадением нулевого положения цифрового датчика 42 вторичной оси с нулевым положением зубчатого сектора 32.
Пусть в начале работы двигатель управления по углу места 57 отключен.
Включают двигатель управления по азимуту 56, это вызывает вращение поворотного узла 11 механизма азимутального вращения и далее вращение поворотного корпуса 2 вокруг первичной оси 9 со скоростью, определяемой передаточным отношением механизма. Вместе с поворотом корпуса вращается относительно первичной оси и поворотная платформа 3, не изменяя наклона по отношению угла места.
При подаче питающего напряжения на двигатель управления по углу места вращение от вала червяка 31 передается на зубчатый сектор, что вызывает вращение выходного вала 34. Далее вращение передается поворотной платформе 3 относительно вторичной оси 33.
При совместной работе обоих двигателей управления оба механизма включаются в работу независимо друг от друга по заданной программе в контролере (не показан), расположенного снаружи устройства. Цифровые датчики 19 и 42 обоих механизмов приводятся, соответственно в различные заданные следующие ориентации в пространстве и, соответственно, регистрируются соответствующие линейные угловые координаты подвижного объекта. Индуктивные датчики при подходе к контактам 51 возбуждаются и подают импульсы напряжения на внешний разъем котроллера о крайнем положении азимута и углу места, блокируя вращения каждого вала червяка в каком-либо положении. Угол поворота по азимуту невелик - обычно ±175°, а угловые координаты не превышают ±40°. Поскольку углы поворота не велики, провода не испытывают скручивание, а жесткость жгутов на кручение мала, то деформации поворота проводов весьма незначительны и не приводит к нарушению их целостности.
В результате использования предлагаемого опорно-поворотного устройства решается задача повышения надежности его за счет независимости ориентации по азимуту и углу места. Также решается задача компактности конструкции и расширения возможностей использования устройства в наземных системах наведения для привода радаров, видеокамер, прожекторов.