ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ МАЧТА

Изобретение относится к антенным устройствам, а именно к выдвижным телескопическим мачтам (ТМ), и может быть использовано в мобильных радиолокационных установках.
В машиностроении известны телескопические мачты, предназначенные для автоматического подъема груза (например, антенны) на заданную высоту с обеспечением требований по допустимому люфту ТМ в азимутальной плоскости.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является телескопическая мачта (патент РФ №2198131), содержащая неподвижную наружную, подвижные промежуточные и внутреннюю секции, соединенные между собой шпоночными соединениями. Днища в нижних частях подвижных секций выполнены в виде гаек, взаимодействующих с приводом поступательного перемещения, выполненного в виде приводного винта с проточкой для размещения гаек в сложенном состоянии и расположенного на оси секций. С целью недопущения в процессе схода с приводного винта гайки одной подвижной секции и заходе на резьбу приводного винта гайки следующей секции, неполного зацепления сразу обеих гаек, рабочая длина винта выполнена больше хода выдвижения секций не менее чем на две рабочих высоты гаек. В сложенном положении с резьбой приводного винта зацеплена только одна гайка внутренней секции, остальные гайки расположены в проточке приводного винта и не взаимодействуют с его резьбой. Кроме того, мачта снабжена замками сложенного и развернутого положений, а также механизмами их выключения. Замки развернутого состояния содержат расположенные в верхних частях промежуточных секций и имеющие выполненные на них скосы фиксаторы с пружиной сжатия и ответные отверстия в нижних частях в соответствующих предыдущих подвижных секциях, включая внутреннюю. Механизм выключения замка развернутого состояния содержит кронштейн, установленный на каждой промежуточной секции, следующей за секцией, имеющий фиксатор замка развернутого состояния, а также на неподвижной секции, и имеющий скос для взаимодействия со скосом, выполненном на соответствующем фиксаторе.
Замки сложенного состояния расположены в верхних частях промежуточных и неподвижной секциях и исключают перемещение более одной секции. Каждый содержит поворотный рычаг с захватом и пружиной кручения. Механизм выключения каждого замка сложенного состояния содержит толкатель со скосом, установленный внутри верхней части каждой промежуточной секции с возможностью взаимодействия с рычагом соответствующего замка сложенного состояния, и планки со скосом, установленной на внешней нижней части каждой предыдущей подвижной секции.
Достоинством этой телескопической мачты является высокая надежность конструкции за счет осуществления жесткой кинематической связи между замками мачты и механизмами их включения-отключения.
Недостатком данной конструкции является отсутствие устройства, предохраняющего груз, размещенный на телескопической мачте (например, антенну) от разрушения при самопроизвольном быстром опускании мачты, например, при обрыве приводного винта или вала двигателя или любой другой нештатной ситуации.
Для смягчения удара от падения ступеней мачты могут быть применены пружинные или резиновые амортизаторы, размещенные, например, в нижней части неподвижной наружной секции. Однако, эффект от этого незначителен, т.к. в данном случае амортизируется только первая промежуточная секция. Введение амортизации для каждой секции существенно увеличивает габариты мачты.
Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик телескопической мачты за счет повышения плавности ее работы и обеспечения сохранности груза при возникновении нештатной ситуации.
Указанный технический результат достигается тем, что в телескопической мачте, содержащей неподвижную наружную секцию, внутри которой размещены подвижные промежуточные и внутренняя секции,, в нижних частях которых установлены гайки, взаимодействующие с приводным винтом, имеющим проточку для размещения гаек, замки сложенного и развернутого состояний, мотор-редуктор, согласно изобретению, ее внутренняя полость выполнена герметичной и имеет соединение с атмосферой, обеспечивающее пневмодемпфирование при ускорении движения ступеней мачты.
Существенными отличительными признаками являются: выполнение внутренней полости мачты герметичной; - введение соединения внутренней полости мачты с атмосферой, обеспечивающей пневматическое демпфирование при ускорении движения ступеней мачты. Примером реализации может быть введение дросселя с производительностью, обеспечивающей плавность перемещения секций в нештатной ситуации и обратного клапана, дополняющего проводимость дросселя при подъеме мачты и запираемого при опускании.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всей совокупности существенных признаков заявляемого изобретения. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию изобретения «новизна».
Сравнение заявляемой телескопической мачты с другими техническими решениями показывает, что отдельные режимы работы, обеспечиваемые отличительными признаками в технике широко известны. Однако не обнаружено применения указанных признаков в заявляемой совокупности с другими признаками для достижения указанного технического результата, следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».
На фиг.1 показан общий вид мачты; на фиг.2 - вид А (вид сверху, платформа поз.19 не показана); на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2 (платформа поз.19 не показана).
Телескопическая мачта состоит из неподвижной наружной секции 1 (фиг.3), на которой размещен мотор-редуктор 2 с приводным винтом 3. Внутри неподвижной секции 1 размещены подвижная внутренняя 4 и подвижные промежуточные секции 5-8. Днищем каждой подвижной секции являются гайки 9-13. На промежуточных секциях 5-8 и неподвижной секции 1 установлены замки развернутого состояния 14. На промежуточных секциях 5-8 и неподвижной секции 1 установлены замки сложенного состояния 15. Внутренняя полость мачты соединена каналом А с обратным клапаном 16, параллельно которому соединен дроссель 17. Неподвижная наружная секция 1 и подвижные промежуточные секции 5-8 имеют канавки с размещенными в них уплотнениями 18. Снаружи подвижной секции 4 расположена платформа 19 для размещения поднимаемого груза.
Телескопическая мачта работает следующим образом. Подъем телескопической мачты происходит за счет передачи крутящего момента от мотор-редуктора 2 через приводной винт 3, в результате чего происходит поступательное движение внутренней секции 4 по промежуточной секции 5. При этом происходит увеличение внутреннего объема телескопической мачты. Недостающий объем воздуха поступает в телескопическую мачту через дроссель 17. Подсос воздуха через зазоры между ступенями исключается уплотнениями 18. Если проводимости дросселя недостаточно, то происходит открытие обратного клапана 16 и недостающий воздух поступает через него. При подходе гайки 9 внутренней секции 4 к концу приводного винта 3 отключается замок сложенного состояния 15, удерживающий промежуточную секцию 5 от несвоевременного перемещения и внутренняя секция 4 начинает тянуть за собой промежуточную секцию 5. При этом срабатывает замок развернутого состояния 14, который стопорит внутреннюю секцию 4 относительно промежуточной секции 5. Аналогично происходит выдвижение промежуточных ступеней 6-8.
При складывании мачты направление вращения мотор-редуктора меняется на противоположное движению при выдвижении. Движение передается на приводной винт 3, в результате гайка 13 промежуточной секции 8 вместе с закрепленными на последней подвижными секциями 4-7 движется вниз. При этом происходит уменьшение объема воздуха внутри телескопической мачты. Избыточный объем воздуха выходит через дроссель 17, проводимость которого настроена таким образом, чтобы скорость опускания телескопической мачты не превышала максимально допустимую. При подходе гайки 13 промежуточной секции 8 к концу резьбы приводного винта 3 на последний заходит гайка 12 промежуточной секции, после чего гайка 13 сходит с резьбы приводного винта 3. Одновременно с этим замок 14 срабатывает, т.е. происходит расстопорение секций 7 и 8 между собой. Промежуточная секция останавливается и стопорится замком сложенного положения 15. Аналогично происходит опускание остальных секций. В случае нештатной ситуации, коей является, например, выход из строя замка развернутого состояния мачты, может происходить неконтролируемое (самопроизвольное) опускание мачты на одну или более ступеней. В этом случае воздух, находящийся внутри ТМ будет играть роль демпфера, препятствуя возникновению ударов элементов мачты друг о друга и предохраняя груз, размещенный на ТМ от разрушения. Механизм демпфирования обеспечивается герметизацией внутренней полости мачты и настройкой проводимости дросселя 17 на максимально допустимую скорость опускания ступеней мачты. При этом обратный клапан 16 будет закрыт, повышая герметичность мачты.
По предлагаемому техническому решению был доработан опытный образец мачты устройства подъема и развертывания антенного терминала (УПРАТ), разработанного и изготовленного в ОАО «СКБ ПА» в рамках ОКР «Вертикаль».
Сравнительные испытания опытного образца мачты до и после доработки по предложенному техническому решению показали, что имитация обрыва вала приводного электрического двигателя, как наиболее неблагоприятная аварийная ситуация, в недоработанной конструкции приводит к резкому падению мачты с жестким соударением первой промежуточной секции с корпусной секцией мачты, а в доработанной конструкции мачты, после подбора опытным путем проводимости дросселя, падение было замедленным и жесткое соударение отсутствовало.