CH622129A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehbare Antennen-

1. Drehbare Antennenanlage, insbesondere für Satelliten- anläge, insbesondere für Satellitenschiffs- und -bodenstationen, schiffs- und -bodenstationen, mit einer Säule, an deren oberen mit einer Säule, an deren oberem Ende in einem drehbaren Ende in einem drehbaren Korb die Sende- und Empfangsan- Korb die Sende- und Empfangsantenne untergebracht ist.

tenne untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem 5 Ursprünglich waren bei solchen Satellitensende- und -emp-im Mastkorb um eine senkrechte Achse drehbaren Drehgestell fangsstationen Sender, Empfänger und Sende- bzw. Empfangs-(4) ein einfach verzahnter Zahnkranz (11,53) für die Azimutver- antenne im drehbaren Korb an der Spitze der Säule unterge-stellung und ein doppelt verzahnter Zahnkranz (14,54) für die bracht.

Elevationsverstellung vorgesehen ist, die koaxial und voneinan- Da man insbesondere auf Hochseeschiffen Schleifkontakte der unabhängig drehbar gelagert sind, dass ein Differentialge- io für die Stromzuführung zu den Elektromotoren für die Steue-triebe mit je einer Antriebswelle und je einer Abtriebswelle (13, rung der Azimut- und Elevationswinkel der Parabolantenne 15; 37,38; 57,58) zum Antrieb der beiden Zahnkränze (11,53; sowie für die HF-Systeme vermeiden wollte, ist man dazu über-14,54) vorgesehen ist, das einen Antrieb der beiden Zahn- gegangen, für die elektrische Speisung lange Kabel vorzuse-

kränze mit gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn und hen, die die Stromquelle unter Deck mit den Verbrauchern im gleicher oder beliebig unterschiedlicher Drehzahl erlaubt, um i 5 drehbaren Korb an der Mastspitze verbinden. Diese Lösung die Azimut- und die Elevationsverstellung jeweils getrennt für hat jedoch den Nachteil, dass der Schwenkbereich für den Azi-sich oder gleichzeitig vornehmen zu können, dass eine Vorgele- mutbereich, je nach Bauart, auf 370 bis 540 °C beschränkt ist. gewelle (18; 55) zwischen dem Zahnkranz (14,54) zur Eleva- Die eingangs erwähnte Bauart, bei der alle Empfangs-,

tionsverstellung und der Drehachse der Antenne (2) vorgese- Sende-, Antriebs- und Steuerungseinrichtungen in einem dreh-hen ist, und dass ein zur Azimutdrehachse konzentrischer, fest- 20 baren Korb an der Mastspitze untergebracht sind, weist neben stehender Hohlleiter (21), ein am Drehgestell befestigter, das dem obengenannten noch den weiteren Nachteil auf, dass die obere Ende des Hohlleiters mit Spiel umgebender X/4-Kurz- Zugänglichkeit zu diesen Einrichtungen sehr erschwert ist, was schluss (22) und eine Hohlleitersonde (23) zur Übertragung der insbesondere im Falle von Pannen bei schlechtem Wetter oder Nachrichtensignale zwischen der innerhalb oder ausserhalb hohem Seegang kritisch werden kann.

des Mastrohres (10) untergebrachten Sende/Empfangsanlage 25 Bei der schleifringlosen Ausführung mit langen Kabeln zur Antenne bzw. umgekehrt vorhanden sind. kann der begrenzte Azimutdrehwinkel zu Unterbrechungen in

2. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- der Nachrichtenübermittlung führen, was bei manchen Anwen-net, dass der Zahnkranz (11) zur Azimutverstellung innenver- düngen unbedingt vermieden werden muss.

zahnt ist, dass die beiden Abtriebswellen des Differentialgetrie- Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Nachteile verbes (25) konzentrisch zueinander als Hohlwelle (13) und Voll- 30 mieden werden. Insbesondere liegt ihr die Aufgabe zugrunde, welle (15) ausgeführt sind, und die Antriebsstirnräder (12,16) eine schleifringlöse Verbindung zwischen dem Sende/Emp-am oberene Ende der beiden Abtriebswellen mit der Innenver- fangsteil und der Antenne sowie eine Konstruktion für die Azi-zahnung ihrer Zahnkränze (11,14) im Eingriff stehen, dass das mut- und Elevationswinkelsteuerung zu schaffen, bei der die Differentialgetriebe (25) zwei Antriebe (26,27) sowie einen elektrischen Antriebs- und Steuereinrichtungen unter dem feststehenden und einen beweglichen, vom Elevationsmotor 35 Schiffsdeck bzw. im Fuss oder unterhalb des Mastes unterge-(27) antreibbaren Planetenträger (28 bzw. 29) aufweist, deren bracht sind.

Planetenräder (30 bzw. 31) durch ein Doppelkegelrad miteinan- Die erfindungsgemässe drehbare Antennenanlage ist der in Antriebsverbindung stehen, und dass die beiden Antriebe dadurch gekennzeichnet, dass in einem im Mastkorb um eine (26,27) blockierbar sind. senkrechte Achse drehbaren Drehgestell ein einfach verzahn-

3. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 40 ter Zahnkranz für die Azimutverstellung und ein doppelt ver-net, dass der Zahnkranz (53) zur Azimutverstellung aussenver- zahnter Zahnkranz für die Elevationsverstellung vorgesehen zahnt ist, dass die beiden Abtriebswellen des Differentialgetrie- ist, die koaxial und voneinander unabhängig drehbar gelagert bes (25) konzentrisch zueinander als Hohlwelle (57) und Voll- sind, dass ein Diff erentialgetriebe mit je einer Antriebswelle welle (58) ausgeführt sind, und die Antriebsstirnräder am obe- und je einer Abtriebswelle zum Antrieb der beiden Zahnkränze ren Ende der beiden Abtriebswellen (57,58) mit der Aussenver- 45 vorgesehen ist, das einen Antrieb der beiden Zahnkränze mit zahnung der zwei Zahnkränze (53,54) im Eingriff stehen, dass gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn und gleicher oder das Differentialgetriebe (25) zwei Antriebe (26,27) sowie einen beliebig unterschiedlicher Drehzahl erlaubt, um die Azimutfeststehenden und einen beweglichen, vom Elevationsmotor und Elevationsverstellung jeweils getrennt für sich oder gleich-(27) antreibbaren Planetenträger (28 bzw. 29) aufweist, deren zeitig vornehmen zu können, dass eine Vorgelegewelle zwi-Planetenräder (30 bzw. 31) durch ein Doppelkegelrad miteinan- so sehen dem Zahnkranz zur Elevationsverstellung der Dreh-

der in Antriebsverbindung stehen, und dass die beiden Antriebe achse der Antenne vorgesehen ist, und dass ein zur Azimutdreh-(26,27) blockierbar sind. achse konzentrischer, feststehender Hohlleiter, ein am Dreh-

4. Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- gesteil befestigter, das obere Ende des Hohlleiters mit Spiel net, dass der Zahnkranz (11) zur Azimutverstellung innenver- umgebender W4-Kurzschluss und eine Hohlleitersonde zur zahnt ist, dass die beiden Abtriebswellen (37,38) des Differen- 55 Übertragung der Nachrichtensignale zwischen der innerhalb tialgetriebes (39) parallel zueinander innerhalb der beiden oder ausserhalb des Mastrohres untergebrachten Sende/Emp-Zahnkränze (11,14) liegen, und ihre Antriebsstirnräder diame- fangsanlage zur Antenne bzw. umgekehrt vorhanden sind.

trai gegenüberliegend mit der Innenverzahnung ihrer Zahn- Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die kränze (11,14) im Eingriff stehen, dass das Differentialgetriebe Zeichnung näher erläutert In dieser stellen dar:

(39) zwei Antriebe (40,41) sowie einen beweglichen, vom Eie- eo Fig. 1 die äussere Gestalt einer erfindungsgemässen Nach-vationsmotor (41) antreibbaren Planetenträger (46) aufweist, richtenstation in Form eines schiffsgestützten Mastes,

dessen Planetenräder sowohl mit der Abtriebswelle (37) für den Fig. 2 schematisch eine Ausführungsform des Erfindungsge-Amizutantrieb als auch mit der Abtriebswelle (38) für den Eie- genstandes im Schnitt,

vationsantrieb in Verbindung stehen, und dass die beiden Fig. 3 das Differentialgetriebe der Ausführung nach Fig. 2,

Antriebe (40,41) blockierbar sind. 65 Fig. 4 eine weitere Ausführungsform in schematischer Dar stellung,

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Fig. 5 das Differentialgetriebe der Ausführung nach Fig. 4, so bleiben die Zahnkränze 11 und 14 relativ zueinander in Ruhe, und die Da die Welle 18 der Elevationssteuerung im mit dem Zahn-

Fig. 6 und 7 eine weitere Ausführungsform im Auf- und kränz 11 eine starre Einheit bildenden Drehgestell 4 gelagert

Grundriss. ist, bleibt auch das Stirnrad 17 auf der Welle 18 in Ruhe und die

Die in Fig. 1 dargestellte, schiffsgestützte Sende- und Emp- s Elevationssteuerung somit unbeeinflusst. Es wird also nur der fangsstation in Form eines stromlinienförmig ausgebildeten Azimutwinkel verstellt.

Mastes unterscheidet sich äusserlich nicht von den eingangs Wenn nur der Elevationswinkel verstellt werden soll, so beschriebenen konventionellen Ausführungen. Im Gegensatz erfolgt der Antrieb der Hohlwelle 15 durch den Elektromotor zu diesen enthält jedoch der auf der Mastspitze um eine senk- 27 über das Stirnrad 37 und die Planetenträder 31, die mit ihrem rechte Achse drehbare Korb 1 nur die Antenne und die Getrie- to Planetenträger 29 frei umlaufen können. Der Elektromotor 26 beelemente zu deren Verstellung nach Azimut und Elévation. für die Azimutsteuerung ist dabei festgebremst und die Hohl-Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen sol- welle 13 sowie die Räder 36,34,35,30 und 32 befinden sich in chen Mast. Die Antenne, im vorliegenden Falle eine Parobalan- Ruhe. Über das Stirnrad 16, den gegenüber dem Drehgestell 4 tenne, und ihre Lagerung sind mit 2 bezeichnet. Die Lagerung drehbar gelagerten, doppeltverzahnten Zahnkranz 14, das der Antenne ruht auf Stützen 3, die mit einem Drehgestell 4 fest 15 Stirnrad 17 und das Kegelradpaar 19 wird die Drehung der verbunden ist. Dieses Drehgestell ist auf beweglichen Rollen 5 Vollwelle auf die Schwenkachse 20 der Antenne übertragen und festen Rollen 6, die in kreisförmigen Schienen 7 geführt und damit die Elévation verstellt.

bzw. in einem zylindrischen Mantel 8 gelagert sind, drehbar Falls Azimut und Elévation gleichzeitig verstellt werden gelagert bzw. gegen Kippen gesichert. Die Kreisschienen 7 und sollen, so erfolgt die Azimutverstellung wie oben geschildert der Mantel 8 sind mit einer Plattform 9, die den oberen 20 durch den Motor 26 und die Hohlwelle 13, während die Eleva-

Anschluss des Mastrohres 10 bildet, fest verbunden. tion durch Überlagerung einer vom Elektromotor 27 ausgehen-

Das Drehgestell 4 weist einen Innenzahnkranz 11 für die den Drehbewegung der Vollwelle 27 bewirkt wird. Der Motor Azimutverstellung auf, der mit einem Stirnzahnrad 12 am obe- 27 kann dabei gleichsinnig mit oder gegensinnig zur Hohlwelle ren Ende einer Hohlwelle 13 im Eingriff steht. Im Drehgestell 4 angetrieben werden, wodurch der Zahnkranz 14 gegenüber ist oberhalb des Innenzahnkranzes 11 ein aussen- und innenver- 25 dem drehgestellfesten Zahnkranz 11 voreilt oder zurückbleibt zahnter Zahnkranz 14 für die Elevationsverstellung koaxial und damit das Stirnrad 17 und die Antenne 2 in der einen oder zum Zahnkranz 11 drehbar gelagert. Dieser Zahnkranz 14 anderen Richtung gedreht werden.

kämmt innen mit einem auf dem oberen Ende einer Vollwelle Die Unterbringung der Motoren, des Differentialgetriebes,

15 sitzenden Stirnzahnrad 16 und aussen mit einem Stirnzahn- der Positionsgeber usw. unter Deck ist vom Standpunkt der rad 17, dessen Bewegung von einer Welle 18 auf das Kegelrad- 30 Zugänglichkeit und Wartung sowie aus Gewichtsgründen -paar 19 und damit auf die Schwenkachse 20 der Antennenlage- leichterer Mastkorb und Mast selbst - vorteilhaft.

rung übertragen wird. In gewissen Fällen kann es aber auch angebracht sein,

Die nicht dargestellte Sende- und Empfangsanlage ist unter Antriebsmotoren und Getriebe unter der Plattform zu installie-dem Schiffsdeck untergebracht und daher für die Wartung und ren, wodurch der grosse Verdrehwinkel der langen Welle verÜberwachung leicht zugänglich. Für die schleifringlose Über- 35 mieden werden kann. Dieser kann aber auch durch die erwähn-tragung der ankommenden bzw. ausgesandten Signale dient ten Positionsgeber kompensiert werden, wodurch die Vorteile ein koaxial zur Drehachse des Drehgestells 4 angeordneter der unter Deck installierten Anlageteile erhalten bleiben. Hohlleiter 21, ein dessen oberes Ende mit Spiel umschliessen- In Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsge-

der X/4-Kurzschluss 22, der an der Unterseite des Drehgestells genstandes mit zwei räumlich voneinander getrennten Vollwel-befestigt ist, sowie eine in der Achse des letzteren angeordnete to len 37 und 38 zum Antrieb der Zahnkränze für die Azimut- und Hohlleitersonde 23, die mittels eines Koaxialkabels 24 mit der die Elevationsverstellung. Die übrigen Elemente im Mastkorb Antenne 2 verbunden ist. sind im wesentlichen die gleichen wie bei der vorher beschrie-

Unter dem Schiffsdeck liegen ferner das Differentialge- benen Ausführung, nur hinsichtlich der unter Deck installierten triebe 25, das in Fig. 3 vergrössert dargestellt ist, die beiden Antriebsanlage 39, die Fig. 5 in grösserem Massstab zeigt, Motoren 26 und 27 für die Azimut- bzw. Elevationssteuerung 45 unterscheidet sich diese Variante von der in Fig. 2 dargestell-sowie die nicht dargestellten Positionsgeber. ten.

Das Differentialgetriebe 25 (Fig. 3) weist einen feststehen- Die Antriebsanlage 39 weist wieder zwei Motoren 40 bzw.

den Planetenträger 28 und einen beweglichen Planetenträger 41 (Fig. 4) für die Azimut- und die Elevationssteuerung auf. Zur 29 auf, deren Planetenräder 30 bzw. 31 über ein freilaufendes reinen Azimutverstellung treibt der Motor 40 über das Stirn-Doppelkegelzwischenrad 32 zusammenwirken. Die Planeten- 50 radpaar 42,43 die Welle 37 und (siehe Fig. 5) über das Kegelradräder 31 stehen mit einem Kegelrad 33 am unteren Ende der paar 44,45, den feststehenden Planetenträger 46, die beiden Voll welle 15 zur Steuerung des Elevationswinkels im Eingriff. Kegelräder 47 und 48, die Planetenräder 49 und 50 sowie das Die Hohlwelle 13 weist an ihrem unteren Ende ein Stirnrad 34 Kegelradpaar 51,52 die Weile 38 gleichsinnig und mit gleicher auf, das mit einem Kegelrad 35 starr verbunden und vom Elek- Drehzahl an, wodurch wie bei dem früher beschriebenen Bei-tromotor 26 (siehe Fig. 2) über ein Stirnrad 36 in Antriebsver- 55 spiel keine Relativdrehung zwischen den Zahnkränzen zur Azi-bindung steht. mut- und zur Elevationsverstellung auftritt und die augenblick-

Der bewegliche Planetenträger 29 ist an seinem Umfang als liehe Elévation folglich erhalten bleibt. Der Elevationsmotor 41 Stirnrad ausgebildet, das über ein Stirnrad 37 mit dem Elektro- ist hierbei festgebremst und der Plantenträger blockiert.

motor 27 (siehe Fig. 2) in Antriebsverbindung steht. Zur reinen Elevationsverstellung wird der Azimutmotor 40

Wenn nur der Azimutwinkel verstellt werden soll, wird die 60 festgebremst, so dass nur die Welle 38 vom Motor 41 angetrie-Hohlwelle 13 vom Elektromotor 26 im gewünschten Drehsinne ben wird.

angetrieben, wobei der Elektromotor 27 stillgesetzt und festge- Zur gleichzeitigen Verstellung von Azimut und Elévation bremst ist. Über die Kegelräder 35,30,32 und 31 wird die Voll- wird, wie früher beschrieben, der vom Motor 40 synchron mit welle 15 dabei gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl angetrie- der Welle 37 angetriebenen Welle 38 vom Motor 41 eine Drehen wie die Hohlwelle 13. Da die oberen Stirnräder 12 und 16 es hung überlagert.

(siehe Fig. 2) der Hohlwelle 13 bzw. der Vollwelle 15 ebenso Eine weitere, bezüglich des Drehgestells im Mastkorb ver-

wie die Innenverzahnungen der Zahnkränze 11 und 14 unter einfachte Ausführung ist in den Fig. 6 und 7 im Grund- und Aufsich gleiche Teilkreisdurchmesser und Zähnezahlen aufweisen, riss dargestellt. Hierbei besteht das Drehgestell aus einer run-

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den, den Zahnkranz 53 für die Azimutverstellung bildenden 21!

Scheibe, auf der der Zahnkranz 54 und die Welle 55 für die Eie- 22!

vationsverstellung gelagert sind sowie den Stützen 56 für die 23 :

Aufnahme der Antennenlagerung. Die Hohlwelle 57 für die 24: Azimutverstellung und die Vollwelle 58 für die Elevationsver- 5 25 ■

Stellung sind hier am äusseren Umfang der beiden Zahnkränze 26 !

angeordnet. Als Antrieb für die beiden Wellen wird hier die 27

Variante nach Fig. 3 verwendet. 28

Die Ausführung nach den Fig. 6 und 7 hat den Vorteil, dass 29 : sich das Drehgestell mittels eines Lagers von verhältnismässig io 30

kleinem Durchmesser ausserhalb des X/4-Kurzschlusses billiger 31:

lagern lässt als die Ausführung nach Fig. 2 mit ihren Lauf- und 32 Stützrollen.

Der Erfindungsgegenstand wurde hier anhand von Ausführungsbeispielen für Schiffsstationen beschrieben, doch ist er mit den entsprechenden Modifikationen auch für Bodenstationen, Radartürme oder dergleichen verwendbar.

Bezeichnungsliste

1 = Abdeckkuppel

2 = Parabolantenne mit Lagerung

3 = Stützen

4 = Drehgestell

5 = Feststehende Rollen

6 = Bewegliche Rollen

7 = Kreisschienen

8 = Mantel

9 = Plattform

10 = Mastrohr

11 = Innenzahnkranz für die Azimutverstellung

12 = Stirnzahnrad

13 = Hohlwelle

14 = Zahnkranz für die Elevationsverstellung

15 = Vollwelle

16 = Stirnzahnrad

17 = Stirnzahnrad

18 = Welle

19 = Kegelradpaar

20 = Schwenkachse der Antennenlagerung

33

34 ■ ■> 35

36

37 ; 38! 39

20 40 ;

41 <

42

43 : 44-

25 45; 46 ; 47! 48 ■ 49: 30 50 =

51 =

52 =

53 =

54 = 35 55 =

56 =

57 =

58 =

= Hohlleiter = A/4-Kurzschluss = Hohlleitersonde = Koaxialkabel = Differentialgetriebe = Azimutmotor = Elevationsmotor = Feststehender Planetenträger = Beweglicher Planetenträger = Planetenräder von 28 = Planetenräder von 29 = Doppelkegelzwischenrad = Kegelrad der Vollwelle 15 = Unteres Stirnrad der Hohlwelle 13 = Kegelrad

= Stirnrad zum Antrieb der Hohlwelle 13 = Vollwelle zur Azimutverstellung = Vollwelle zur Elevationsverstellung = Antriebsanlage = Azimutmotor = Elevationsmotor = Stirnrad = Stirnrad = Kegelrad = Kegelrad = Planetenträger = Kegelrad = Kegelrad = Planetenrad = Planetenrad = Kegelrad = Kegelrad

= Zahnkranz für die Azimutverstellung = Zahnkranz für die Elevationsverstellung ■ Welle : Stützen

! Hohlwelle für die Azimutverstellung : Vollwelle für die Elevationsverstellung

3 Blatt Zeichnungen