ПОЛНОПОВОРОТНАЯ ПРИЕМНАЯ ЗЕРКАЛЬНАЯ АНТЕННА

Патентуемая полезная модель относится к антенным сооружениям и может быть использована при разработке полноповоротных приемных зеркальных антенн.
Известно опорно-поворотное устройство с двумя толкающими приводами для наведения антенны по азимуту и углу места, дифференцированное по несущим конструкциям опорных систем (см. В.С.Поляк, Э.Я.Бервалдс. Прецизионные конструкции зеркальных радиотелескопов. Рига. "Зинатне", 1990 г., стр.252, рис.4.62).
Недостатком устройства является сложность и громоздкость конструкции опорных систем, вытекающие из необходимости дифференцирования несущих конструкций по углам поворота.
Известно опорно-поворотное устройство антенны с ограниченным углом поворота по авторскому свидетельству СССР №943931, 06.08.80, Н01Q 1/12), содержащее опорную конструкцию, шарнирный узел крепления антенны, расположенный на вершине опорной конструкции, два толкающих привода, каждый из которых закреплен шарнирно одним концом на опорной конструкции, а другим с эксцентриситетом относительно оси вращения - на антенне.
Недостатком устройства является ограничение возможностей поворота антенны в пределах одного угла (азимута).
Известно опорно-поворотное устройство антенны (патент РФ №2006110), содержащее стойку, полярную ось, установленную шарнирно на стойке, раму с закрепленным на ней рефлектором, угломестный механизм наведения с тягой, механизм орбитальных установок с дугообразной направляющей тягой, механизм коррекции угла места, отличающееся тем, что тяга угломестного механизма выполнена дугообразной и закреплена концами на угломестной оси, по торцам которой шарнирно установлен механизм коррекции угла места, закрепленный на раме, которая соединена с дугообразной направляющей тягой механизма орбитальных установок, перпендикулярной к тяге угломестного механизма, обе тяги соединены между собой в средних точках стопорным элементом с возможностью перемещения-стопорения одна относительно другой, причем центры дугообразных тяг совпадают с осью шарнира, соединяющего стойку с полярной осью.
Стойка с нижнего конца оснащена фланцем, закрепленным под углом 45° к оси стойки, плоскость фланца параллельна оси шарнира, соединяющего стойку с полярной осью.
Механизм коррекции угла места выполнен в виде опорно-поворотных шарниров, взаимодействующих с направляющими дугообразными тягами, концентричными дугообразной тяге угломестного механизма и пропущенными сквозь втулки соответствующей конфигурации с возможностью перемещения стопорения в них и консольно закрепленными на раме рефлектора.
Дугообразная тяга угломестного механизма выполнена с винтовой нарезкой.
Направляющая дугообразная тяга механизма орбитальных установок выполнена с винтовой нарезкой.
Стопорный элемент выполнен в виде планки с взаимно перпендикулярными отверстиями с пропущенными с возможностью перемещения-стопорения через одно из них дугообразной тягой угломестного механизма, а через другое - направляющей дугообразной тягой механизма орбитальных установок.
Стопорный элемент выполнен в виде редуктора с электроприводом, установленного корпусом на дугообразной тяге угломестного механизма с возможностью перемещения-стопорения, а дугообразная направляющая тяга механизма орбитальных установок с винтовой нарезкой пропущена сквозь выполненное в ведомом колесе редуктора резьбовое отверстие.
Стопорный элемент выполнен в виде электродвигателя, корпус которого закреплен с возможностью перемещения-стопорения на дугообразной тяге угломестного механизма, а направляющая дугообразная тяга с винтовой нарезкой механизма орбитальных установок пропущена сквозь выполненное в валу ротора двигателя резьбовое отверстие.
Недостатком устройства является ограничение динамических характеристик, а именно угловая скорость и ускорение вращения антенны сильно ограничена из-за применения механизма вращения с винтовой нарезкой.
Известно опорно-поворотное устройство с угломестной-угломестной монтировкой (патент РФ №2019004; H01Q 3/08), содержащее основание, промежуточную платформу и первый зубчатый сектор, жестко соединенные между собой и установленные на основании с возможностью вращения вокруг оси угла места, поперечную ось угла места, установленную на промежуточной платформе и расположенную перпендикулярно к оси угла места, второй зубчатый сектор, установленный на промежуточной платформе перпендикулярно к поперечной оси угла места, кронштейн для крепления антенны.
Кронштейн для крепления антенны одним концом установлен на поперечной оси угла места с возможностью вращения, приводы наведения по оси угла места и поперечной оси угла места. Для повышения жесткости, второй зубчатый сектор жестко соединен с промежуточной платформой и обращен к ней хордой, а привод наведения относительно поперечной оси угла места установлен на кронштейне для крепления антенны.
Недостатком известной конструкции является отсутствие открытого оптического канала для оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат.
Проведенный анализ показывает, что существенными конструктивными недостатками данных устройств являются их громоздкость, низкие динамические характеристики, отсутствие открытого оптического канала, а в некоторых и отсутствие возможности поворота по оси угла места.
Известно опорно-поворотное устройство зеркальной антенны (патент РФ №2242826; H01Q 3/08), наиболее близкое по технической сущности и конструктивной реализации к патентуемой полезной модели, и которое принято в качестве прототипа.
Опорно-поворотное устройство, описанное в патенте РФ №2242826, содержит опорную конструкцию (колонну) 1, на вершине которой с помощью карданного шарнира 2 крепится антенна 3. Толкающие привода 4 через карданные шарниры 5 соединены с упорными фланцами антенны 3 и ползунами 6 платформы опорной колонны 1. Точки крепления приводов на антенне расположены с эксцентриситетом относительно осей вращения карданного шарнира 2.
Горизонтальная (неподвижная) ось карданного шарнира 2 совмещена с угломестной осью вращения антенны, а вертикальная (подвижная) ось - с азимутальной осью вращения антенны. Конструкции карданных шарниров 2 и 5 аналогичны и представлены на примере карданного шарнира 2, обеспечивающего шарнирное соединение центрального фланца антенны 3 с опорной колонной 1. Карданный шарнир состоит из фланца 7, кронштейна 8 и крестовины 9, которые соединены между собой четырьмя роликовыми радиально-упорными подшипниками 10. Подшипники закрыты крышками 11 и защищены от попадания пыли и влаги манжетами 12.
На фланце и основании установлены штыри 13 для фиксации антенны и самого карданного шарнира на опорной колонне.
Исходное положение антенны по углу места устанавливается перемещением ползунов 6 вдоль платформы опорной колонны 1 с последующим закреплением, а по азимуту - разворотом верхней части опорной колонны 1 относительно основания, закрепленного на фундаменте.
Изменение углового положения антенны для наведения и слежения за спутником осуществляется изменением длины приводов по командам блока управления. При одновременном удлинении или укорачивании толкающих приводов осуществляется изменение угла места. При разностороннем одновременном движении толкающих приводов осуществляется изменение угла азимута. При работе одного толкающего привода, осуществляется одновременное изменение угла места и угла азимута. Последнее свойство присуще только патентуемому опорно-поворотному устройству и определяется возможностями карданной передачи.
Таким образом, использование карданных шарниров в конструкции опорно-поворотного устройства позволяет упростить конструкцию опорно-поворотного устройства с ограниченным сектором наведения и снизить ее себестоимость за счет исключения дифференцирования опорных систем по углам поворота, кроме того, сохраняется возможность равномерного распределения ветровых нагрузок по центральному фланцу антенны, присущих аналогу, и появляется возможность управления антенной одновременно по двум углам.
Существенными недостатками опорно-поворотного устройства по патенту РФ №2242826 являются:
- Наличие двух толкающих приводов, исключающих возможность поворота зеркальной системы через зенит;
- Отсутствие оптического канала для оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат;
- Отсутствие механизма точной выставки антенны, которая необходима при неровностях площадки антенного поста;
- Высокая погрешность наведения антенны, обусловленная отсутствием эффективных датчиков углового положения и значительным уровнем люфтов элементов конструкции;
- Низкий уровень динамических характеристик, т.е. опорно-поворотного устройство предназначено для антенны, работающей только с геостационарными или малоподвижными источниками радиосигнала.
Настоящая полезная модель решает техническую задачу:
- Повышения скорости и точности наведения антенны по заданным координатам путем одновременного повышения динамических характеристик зеркальной антенны (в частности, угловой скорости вращения антенны по азимуту и углу места), прочностных и деформационных характеристик зеркальной антенны, а также снижения к минимуму люфтов подвижных элементов устройства при воздействии внешних факторов, например, ветра и при вращении антенны.
Решение поставленной технической задачи достигается следующим образом.
Приемная зеркальная антенна, содержащая опорно-поворотное устройство, аналогичное приведенному в патенте РФ №2242826, на вершине которого закреплена зеркальная система, согласно патентуемой полезной модели, опорно-поворотное устройство содержит в основании опорно-юстировочный узел, на верхней торцевой поверхности опорного корпуса которого закреплена подвеска перемещения антенны по азимуту, на которой установлена подвеска перемещения антенны по углу места. Подвеска перемещения антенны по углу места соединена с зеркальной системой, которая содержит узел облучателя, рефлектор и систему противовесов, закрепленную на ступице рефлектора.
Полезная модель предусматривает, что опорно-юстировочный узел выполнен в виде опорного корпуса, в нижней части которого по окружности равномерно расположены регулируемые по высоте домкраты-опоры.
Согласно патентуемой полезной модели опорно-юстировочный узел содержит 6 регулируемых по высоте домкратов-опор.
Патентуемым решением предусмотрено, что подвеска перемещения антенны по углу места содержит в основании расположенный в вертикальной плоскости с возможностью вращения вокруг своей оси зубчатый сектор, который соединен одной стороной с опорой зеркальной системы, а другой - с опорой оси подвески. На опоре оси подвески расположен узел точечного источника света и концевые ограничители подвески угла места, в верхней части подвески по углу места смонтирован привод подвески и оптический датчик угломестного положения антенны.
Согласно полезной модели привод подвески по углу места содержащий, мотор-редуктор, последовательно соединенные шестерню и малую шестерню снабжен торсионом, который установлен на конце малой шестерни.
Патентуемая полезная модель предусматривает, что подвеска перемещения антенны по азимуту содержит в основании опору оси, на которой смонтированы последовательно:
- колесо зубчатое, неподвижно закрепленное в горизонтальной плоскости на опоре оси подвески перемещения антенны по азимуту,
- диск с механическим упором, установленный с возможностью вращения в азимутальной плоскости,
- концевые ограничители переключения секторов, сектора "-" и сектора "+",
- упор с демпфером
- и поворотная рама с оптическим датчиком азимутального положения антенны, установленная с возможностью вращения по оси подвески и привод подвески.
Согласно полезной модели привод подвески перемещения антенны по азимуту, содержащий мотор-редуктор, последовательно соединенные шестерню и малую шестерню снабжен торсионом, который установлен на конце малой шестерни.
В патентуемой полезной модели система противовесов зеркальной системы выполнена в виде 2-х идентичных блоков, симметрично расположенных на ступице рефлектора, каждый из блоков содержит кронштейн на конце которого закреплен набор грузов.
При этом, предусмотрено, что рефлектор зеркальной системы может быть выполнен диаметром от 1 до 7 метров.
Технический результат патентуемой полезной модели заключается в том, что, благодаря реализованным в зеркальной приемной антенне новым конструктивным решениям, полноповоротная приемная антенна отличается:
- повышенным уровнем скорости и точности наведения антенны по заданным координатам;
- повышенным уровнем динамических характеристик, в частности, угловой скорости вращения антенны по азимуту и углу места;
- повышенным уровнем прочностных и деформационных характеристик;
- а также минимальным уровнем люфтов подвижных элементов устройства при вращении антенны и при воздействии внешних факторов, например, ветра.
Реализованная в патентуемой антенне совокупность новых конструктивных решений позволяет:
- Принимать радиосигналы, как от высокоорбитальных, так и от динамичных низколетящих космических аппаратов (геостационарных и негеостационарных). Высокоорбитальные космические аппараты не отличаются высокой скоростью движения и, как правило, не маневрируют, в отличие от низкоорбитальных космических аппаратов, которые могут пересекать всю верхнюю полусферу неба за десятки минут. Обычно антенны предназначены для работы либо с геостационарными спутниками, либо с негеостационарными спутниками, в отличие от патентуемой полезной модели;
- Кардинально повысить диапазон принимаемых радиосигналов. В отличие от аналогичных разработок, где антенны предназначены для работы с узкополосным радиосигналом в ограниченном частотном диапазоне, данная антенна работает с частотами радиосигналов от 0 до 25 ГТц. Обеспечение расширенного диапазона принимаемых радиосигналов стало возможно благодаря повышенной точности профиля зеркальной системы и достижению высоких прочностных и деформационных характеристик конструкции;
- Увеличить скорость наведения путем перехода из одной точки в другую благодаря возможности перехода через зенит. В антеннах, которые не имеют возможности перехода через зенит для наведения на проходящий через зенит объект выводят антенну в зенит по углу места и применяют поворот по азимуту, что существенно повышает время наведения антенны на объект и может привести к потере сигнала;
- Существенно повысить точность наведения антенны по заданным координатам, снизить максимальную погрешность наведения антенны до 15 угл. сек. и точно привязать фазовый центр принимаемого сигнала к геодезической системе координат. Это возможно благодаря наличию оптического канала для оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат. Привязка рабочей точки антенны очень важна в пеленгаторах, т.к. она используется при определении направления на пеленгуемый объект;
- Работать при высокой ветровой нагрузке. Т.к. всегда при установке антенн стараются снизить влияние подстилающей поверхности, антенны часто устанавливают на возвышенностях, при этом антенны подвержены резким порывам ветра, которые могут не только нарушить работу антенны, но и вывести ее из строя;
- Работать в широком диапазоне климатических условий.
Сущность патентуемой полезной модели поясняется описанием разработанной полноповоротной приемной зеркальной антенны и графическими материалами, на которых представлены:
Фиг.1. - блок-схема (общая компоновка) полноповоротной приемной зеркальной антенны;
Фиг.2. - блок-схема (общая компоновка) опорно-поворотного устройства;
Фиг.3. - блок-схема (общая компоновка) зеркальной системы;
Фиг.4. - общий вид подвески УМ;
Фиг.5. - схема установки концевых ограничителей УМ;
Фиг.6. - общий вид подвески AЗ;
Фиг.7. - схема установки концевых ограничителей AЗ;
Фиг.8. - опорно-юстировочный узел;
Фиг.9. - привод подвески УМ/привод подвески AЗ;
Фиг.10 - кабели питания подвески AЗ;
Фиг.11 - рефлектор;
Фиг.12 - противовес;
Патентуемая полноповоротная приемная зеркальная антенна содержит (фиг.1) опорно-поворотное устройство (ОПУ) 1 и зеркальную систему (ЗС) 2.
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) 1 имеет азимутально-угломестную монтировку осей и предназначено для перемещения зеркальной системы по азимуту (AЗ) в пределах ±270° и угла места (УМ) в пределах 0°-180°.
Опорно-поворотное устройство 1 содержит (фиг.2) подвеску угла места (УМ) 3, подвеску азимута (AЗ) 4, опорно-юстировочный узел 5.
Подвеска угла места (УМ) 3 предназначена для перемещения зеркальной системы 2 по углу места.
Подвеска угла места (УМ) 3 (фиг.4) содержит:
- Кабели питания датчика угломестного положения антенны 6;
- Привод подвески угла места (УМ) 7;
- Зубчатый сектор 8;
- Опору оси подвески угла места (УМ) 9;
- Опору зеркальной системы (ЗС) 10;
- Оптический датчик угломестного положения антенны 11 типа Kubler Sendix Absolut 8.5883.642E.B722;
- Узел точечного источника света (ТИС) 12;
- Концевые ограничители подвески угла места (УМ) 13;
- Кабели питания привода подвески угла места (УМ) 14;
- Кабели питания концевых ограничителей подвески угла места (УМ) 15;
Узел точечного источника света (ТИС) 12 (Фиг.4) предназначен для контроля точности выставки антенны на антенном посту и привязки к геодезической системе координат. Излучающим элементом ТИС является светодиод.
Подвеска азимутальная (AЗ) 4 предназначена для позиционирования зеркальной системы по оси AЗ и содержит (Фиг.6, Фиг.7, Фиг.10):
- Привод подвески азимутальной (AЗ) 16;
- Колесо зубчатое 17;
- Опору оси AЗ 18;
- Раму поворотную 19;
- Оптический датчик азимутального положения антенны 20 типа Kubler Sendix Absolut 8.5883.642Е.В722;
- Механический упор 21;
- Диск 22;
- Кабели питания датчика азимутального положения антенны 23;
- Кабели питания привода AЗ 24;
- Упор с демпфером 25;
- Концевые ограничители переключения секторов 26;
- Группа концевых ограничителей Сектора "-" 27;
- Группа концевых ограничителей Сектора "+" 28;
- Планка металлическая 29;
Опорно-юстировочный узел 5 (фиг.8) содержит корпус 30 и систему домкратов-опор 31 и домкратов 45.
Опорно-юстировочный узел 5 предназначен для установки опорно-поворотного устройства (ОПУ) 1 на заранее подготовленную поверхность.
Опорно-юстировочный узел 5 позволяет равномерно распределять нагрузку от остальных элементов конструкции и позволяет осуществлять выставку ОПУ с требуемой точностью, при помощи системы домкратов-опор 31. Домкраты 45 представляют собой специальные винты, с помощью которых выставляется положение опоры оси AЗ.
На корпус 30 устанавливается опора оси 18 подвески AЗ 4 (Фиг.10).
Привод 7 подвески АЗ 4 (фиг.5, 9) и привод 16 подвески УМ 3 (Фиг.4, 9) содержит мотор-редуктор 32, шестерню 33, малую шестерню 34, торсион 35.
На поворотной раме 19 закреплена подвеска УМ 3 (Фиг.2), металлическая планка 29 (Фиг.7), которая приводит в движение диск 22, и установлены упоры с демпфером 25 (Фиг.7). Это необходимо для ограничения максимального угла поворота. Угол поворота диска ограничен механическим упором 21 (Фиг.6).
На зубчатом колесе 17 (Фиг.6) установлены концевые ограничители переключения секторов 26 (Фиг.7), концевые ограничители Сектора "+" 28 и Сектора "-" 27. Концевые ограничители секторов подают сигнал о вращении антенны в секторе "+" или "-", это необходимо для определения сектора вращения антенны.
Для минимизации комплекта запасных частей заявитель применил следующее оригинальное конструктивное решение. Привод 16 УМ и привод 7 АЗ, представляют собой одинаковую конструкцию: шестерня 33, установленная на выходном валу мотор-редуктора 32 и соединенная при помощи торсиона 35 с малой шестерней 34.
Оригинальный конструктивный подход заявителя в части применения торсиона 35 позволяет исключить люфт между зубьями колес в зацеплении при реверсе, так как зубья всегда будут находиться в контакте.
Анализ результатов апробации разработанной конструкции опорно-поворотного устройства (ОПУ) 1 (фиг.1) позволяет констатировать высокую техническую и эксплуатационную эффективность патентуемой конструкции.
В частности, реализованное в патентуемой полезной модели опорно-поворотное устройство 1, качественно отличается от известных отечественных и зарубежных аналогов:
- Принципиально улучшенной деформативностью (6 домкратов-опор, вместо 3). Количество домкратов-опор 31 можно менять в зависимости от испытываемых нагрузок, например, при высокой динамике вращения зеркала или при увеличении массы зеркала;
- Привод подвески угла места 3 и привод подвески азимута 4 снабжен торсионами 35 (кинематический люфт при реверсе (при скорости ветра до 15 м/с) близок к 0;
- Патентуемая зеркальная антенна по углу места (УМ) переходит через зенит (угол вращения от 0° до 180°);
- Содержит открытый центр оптического канала 46 для оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат.
Зеркальная система (ЗС) 2 построена по осесимметричной однозеркальной схеме с облучателем, расположенным в фокусе зеркала. Для приема сигнала широкого диапазона частот антенны используется сплошное параболическое зеркало. Специально разработанная конструкция антенны позволяет устанавливать зеркала диаметром от 1 м до 7 м. На зеркале предусмотрены конструктивные элементы для закрепления облучателя в геометрическом фокусе.
Качество поверхности, точность исполнения, жесткость зеркальной системы и наличие оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат позволяют принимать сигналы с частотой до 25 ГГц. (Рабочая точка (РТ) - пересечение азимутальной и угломестной осей антенны.)
Зеркальная система (ЗС) 2 содержит (Фиг.3): узел облучателя 37, рефлектор 38, систему противовесов 39.
Узел облучателя 37 (Фиг.3) состоит из крепежных штанг 47 и блока радиоприемного устройства 48. Блок радиоприемного устройства используется для преобразования радиосигналов в электрические и передачи их по кабелям, идущим по штангам 47, потребителю.
Рефлектор 38 (Фиг.11) включает ступицу 40, систему силовых ребер 41, отражающую поверхность 42.
Рефлектор 38 устанавливается на опору 10 зеркальной системы 2 (Фиг.3), крепление осуществляется через ступицу 40. С помощью системы силовых ребер 41 отражающая поверхность 42 соединяется со ступицей 40.
Система противовесов 39 (Фиг.12) содержит кронштейн 43 и набор весов (грузов) 44.
Система противовесов 39 предназначена для исключения опрокидывания антенны под весом зеркальной системы 2. Система противовесов рассчитывается исходя из условия максимального равновесия угломестной подвески 3.
Крепление системы противовесов 39 осуществляется через кронштейн 43, устанавливается на ступицу 40 (Фиг.11).
Заявитель считает необходимым отметить, что специалисты, работающие в области разработки и конструирования зеркальных антенн РЛС располагают соответствующими знаниями о наличии многообразных комплектующих элементов для конечной реализации всех узлов полноповоротной зеркальной антенны, помимо тех комплектующих элементов, что приведены в качестве возможных вариантов реализации.
Конкретная схемотехническая реализация узлов опорно-поворотного устройства 1 и элементов зеркальной антенны 2 патентуемой полезной модели и идентификация всех возможных исходных компонентов и комплектующих элементов для производства подобной аппаратуры не представляет труда для специалистов, поскольку вытекает из уровня техники на основе практических данных и включает в себя известные стандартные комплектующие элементы и компоненты, зафиксированные в различных научно-технических изданиях и справочниках, при этом необходимо отметить также, что конструктивные элементы и вся элементная база выпускается серийно и доступна для свободного приобретения, в силу чего более подробное раскрытие исходных компонентов и комплектующих узлов и элементов опорно-поворотного устройства 1 и узлов зеркальной антенны 2 нецелесообразно.
Патентуемая полноповоротная приемная зеркальная антенна работает следующим образом.
Перед началом работы полноповоротной зеркальной приемной антенны осуществляют ее настройку. Настройка проводится один раз непосредственно после установки антенны на антенном посту. Настройка антенны предусматривает проведение следующей совокупности операций.
Вначале осуществляют выставку антенны на антенном посту с точностью до десятых долей миллиметра с помощью системы домкратов-опор 31. Для этого используется открытый оптический канал 46 (Фиг.10) и узел точечного источника света (ТИС) 12 (Фиг.4).
Открытый оптический канал 46 представляет собой полую трубу и проходит через всю конструкцию антенны от упорных фланцев антенны 3 (Фиг.2) до основания опорно-юстировочного узла 5 (Фиг.2). ТИС 12 установлен в верхней части антенны и излучает световую точку на фотоприемную матрицу, установленную внизу, на геознаке. Геознак находится в антенном посту, на котором устанавливается вся антенна.
Для точной выставки антенны на антенном посту используют систему домкратов-опор 31 (Фиг.8), которая позволяет перемещать подвеску АЗ 4 (Фиг.6) со всеми установленными на ней узлами. Система домкратов-опор 31 (Фиг.8), в том числе, необходима для точной выставки антенны при неровностях площадки антенного поста.
С помощью домкратов 45, которые упираются в опору оси АЗ 18 и перемещают подвеску АЗ (а также установленные на ней элементы конструкции) в требуемом направлении в горизонтальной плоскости до достижения соосности подвески АЗ и опорно-юстировочного узла 5.
На этом настройка антенны закончена. После проведения операций по настройке полноповоротная приемная антенна готова к работе.
При работе антенна вращается по оси АЗ и УМ. Перемещение зеркальной системы 2 по оси АЗ осуществляется с помощью привода подвески азимутальной (АЗ) 16 (Фиг.6). Привод подвески АЗ 16 приводит в движение поворотную раму 19 через зубчатое колесо 17, установленное неподвижно на опоре оси АЗ 18. Положение антенны по оси АЗ контролируется с помощью оптического датчика азимутального положения антенны 20.
Для исключения обрыва кабелей питания постоянно контролируется ограничение поворота антенны. При прохождении планки 29 через поле действия любого из концевых ограничителей происходит включение необходимой группы концевых ограничителей: Сектор "+" / Сектор "-", ограничение скорости (ОС) движения, возвратное ограничение (КО) или невозвратное ограничение (НО). Концевые ограничители представляют собой индуктивные датчики, по сигналам которых можно судить о нахождении антенны в угловом положении, соответствующем положению сработавшего концевого ограничителя.
Перемещение зеркальной системы 2 по оси УМ осуществляется с помощью привода подвески УМ 7, который приводит в движение зубчатый сектор (ЗС) 8, связанный с опорой 10 зеркальной системы 2. Эффективность конструктивного решения заключается во взаимном расположении зубчатого сектора 8 и опоры 10, которое позволяет переводить зеркальную систему 2 по оси УМ через зенит.
Во время вращения по оси УМ, положение антенны на опоре 10 контролируется с помощью оптического датчика углового положения антенны 11. Для исключения поворота зеркальной системы 2 свыше указанного предела (от 0° до 180°) и ограничения скорости (ОС) движения установлены концевые ограничители 13. Ограничение поворота по оси УМ происходит аналогично ограничению по оси АЗ и имеет два типа ограничения: возвратное ограничение (ВО) и невозвратное ограничение (НО). Схема установки концевых ограничителей 13 показана на Фиг.5.
Во время вращения антенны через открытый оптический канал с помощью системы оперативного контроля геодезических параметров, составной частью которой является ТИС, осуществляется снятие планового положения рабочей точки антенны в геодезической системе координат.
Проведенные Заявителем тестовые испытания патентуемой полезной модели подтвердили высокие эксплуатационные характеристики разработанной полноповоротной зеркальной приемной антенны, полученные в реальном масштабе времени. Следует отметить, что достижение качественно нового уровня эксплуатационных характеристик в патентуемой полезной модели стало возможным благодаря целому комплексу высокоэффективных технических решений, которые совокупно реализованы в патентуемой конструкции.
В частности, испытания подтвердили повышенный уровень деформационных характеристик зеркальной антенны, в т.ч. при нагреве на солнце, скоплении снега и т.п.
Конструкцией антенны предусмотрены следующие предельные деформации: от ветра (20 м/с) - не более 2,3 угл. мин., от веса не более 15 угл. сек., из-за люфтов - не более 15 угл. сек., из-за взаимной неперпендикулярности осей - не более 10 угл. сек.;
Патентуемая антенна может применяться в разных местах Земли при предельной ветровой нагрузке до 25 м/с.
Повышение диапазона принимаемых радиосигналов обеспечено, как уже отмечалось, всей совокупностью реализованных технических решений, в том числе за счет достижения точного профиля зеркала и усиления прочностных характеристик каркаса зеркальной антенны. Среднеквадратичное отклонение поверхности зеркала (СКО) составляет 0,4 мм.
Повышение прочностных характеристик зеркальной антенны, а соответственно улучшение деформационных характеристик антенны достигнуто за счет оригинального конструктивного решения - совместного использования торсиона, усиленных ребрами жесткости опоры и каркаса зеркальной системы.
Торсион (в частности) позволяет снизить максимальную погрешность наведения антенны до 15 угл. сек.
Использование высокоточных оптических датчиков углового положения (11 и 20) с погрешностью не более 20 угл. сек позволяет повысить точность наведения антенны.
Оригинальное конструктивное решение использовано при конструировании посадочных мест оптических датчиков углового положения 11 и 20.
На азимутальной и угломестной оси антенны установлено по два оптических датчика углового положения - основной и резервный (на фиг.4 и 6 показаны корпуса оптических датчиков, внутри которых установлены 2 оптических датчика). Это позволяет продолжать работу при выходе из строя одного из оптических датчиков. Посадочные места этих оптических датчиков сконструированы таким образом, что их можно заменить за время не более 40 минут без потери калибровки, которая требуется при первоначальной установке оптических датчиков углового положения. Т.к. датчики совершенно идентичны, нет необходимости выделять какой из них основной, а какой резервный. В качестве основного выбирается один из оптических датчиков во время монтажа и фиксируется в эксплуатационной документации антенны.
2
Проведенные испытания подтвердили повышение динамических характеристик антенны - угловые скорости вращения антенны по азимуту и углу места составляют 10 град/сек, угловые ускорения - 10 град/сек. Такие характеристики достигнуты за счет реализации комплекса технических решений, в том числе за счет применения мощных двигателей и расчета передаточного числа в редукции приводов.
Эффективным решением, которое реализовано в патентуемой полезной модели, является использование одинаковых приводов на азимутальной и угломестной подвеске, что позволяет:
- получить одинаковые динамические характеристики по азимуту и по углу места;
- осуществлять поворот зеркальной системы через зенит и разместить оптический канал для оптической системы контроля планового положения рабочей точки в геодезической системе координат.
Несомненным достоинством патентуемой конструкции является высокая точность выставки антенны на антенном посту. При настройке антенны для выставки антенны на антенном посту с точностью до десятых долей миллиметра (для точной привязки антенны к геодезической системе координат) используется специальная система домкратов-опор 31, а также открытый оптический канал 46 (Фиг.10) и узел точечного источника света (ТИС) 12 (Фиг.4).