CN108382603A - 一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台 - Google Patents

一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，包括承载架、驱动装置、角度反馈装置、光电滑环总成、辅助架和伺服控制装置。所述承载架安装在载机框架上，所述驱动装置、角度反馈装置、光电滑环总成集成安装在承载架内部，所述辅助架的下端连接在承载架的上端，所述辅助架的上端连接伺服控制装置。所述驱动装置设有电机，所述电机的转子部分的芯轴为空心轴，所述空心轴内套装圆管结构的方位轴，方位轴的上部连接角度反馈装置，方位轴的下端面与安装板的上端面连接，安装板的下端面与有源相控阵雷达天线连接，电机驱动雷达天线360°连续转动。本发明提供了一种适用范围广、集成度高和大负载比雷达天线的机载稳定平台。

Description

一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台
技术领域
本发明涉及机载雷达技术领域，具体地说，它涉及一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台。
背景技术
海上监视机载雷达主要承担海上广域搜索监视任务，兼顾沿岸、岛屿、港口等区域侦察任务，对监视区域内关注的目标进行捕获、跟踪，提供目标的位置、航速、航向等信息，这类机载雷达的稳定平台通常需具备连续转动、跟踪、定位、停的功能，同时还应具备多载机平台的装机能力。
随着雷达体制的发展，雷达天线由传统的无源抛物面到有源相控阵，天线负载重量也随之大幅增加，这对稳定平台的技术发展提出了更高要求。
目前现有的机载稳定平台技术主要存在以下缺点：
(1)伺服控制器安装于综合处理机箱内，不仅对伺服控制装置产生电磁干扰，影响伺服控制器与稳定平台之间的正常通讯，也不利于稳定平台功能的模块化，存在“一型机配一型雷达”的现象，增加研发成本。
(2)稳定平台主承力框架负载比小，轴系的刚度不够，导致稳定平台的稳定性差，从而影响雷达的成像质量。
发明内容
为了将伺服控制器移出综合处理机箱、提高机载雷达的稳定平台的集成度、增大稳定平台的负载比和可靠性，本发明提供了一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台。
一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，包括承载架1、驱动装置2、角度反馈装置3、光电滑环总成4、辅助架5和伺服控制装置6。所述承载架1安装在载机框架上，所述驱动装置2、角度反馈装置3、光电滑环总成4集成安装在承载架1内部，所述辅助架5的下端连接在承载架1的上端，所述辅助架5的上端连接伺服控制装置6。
所述承载架1的下端设有安装板111，所述驱动装置2设有电机21、所述电机21的转子部分的芯轴为空心轴，所述空心轴内套装圆管结构的方位轴19，方位轴19的内部连接光电滑环总成4，方位轴19的上部连接角度反馈装置3，方位轴19的下端面与安装板111的上端面连接，安装板111的下端面与天线负载7连接，所述天线负载7为有源相控阵雷达天线，电机21驱动天线负载7实现360°连续转动。
进一步限定的技术方案如下：
所述承载架1包括基座11、下壳体12、孔用挡圈13、轴用挡圈14、第一矩形连接器15、第二矩形连接器16、法兰17、圆柱滚子轴承18、端盖110、两件角接触轴承112和下盖板113。
所述基座11内孔中设有轴承座114，所述两件角接触轴承112安装在轴承座114中，所述端盖110安装在基座11上，利用端盖110从上向下压紧角接触轴承112外圈，所述下壳体12的下端面安装在基座11的上端面，所述法兰17安装在下壳体12的上端面上，所述第一矩形连接器15与第二矩形连接器16互连并安装在法兰17上，所述圆柱滚子轴承18安装在法兰17内，所述孔用挡圈13套设在法兰17内的圆柱滚子轴承18下端，孔用挡圈13对圆柱滚子轴承18外圈轴向限位，所述轴用挡圈14套设在方位轴19上，轴用挡圈14对圆柱滚子轴承18内圈轴向限位，所述安装板111设有内圈凸台，并通过内圈凸台压紧角接触轴承112的内圈，安装板111与下盖板113连接，并通过下盖板113连接在方位轴19的下端面上。
所述基座11上端面设有环形圆板结构的安装法兰117，安装法兰117上设有八个安装孔1171，安装法兰117下方的基座11外圆上设有若干条辐射状筋板115，基座11外圆面的对称位置分别设有一个锁紧孔116，基座11下端面设有环形的上环槽118。所述安装板111上侧面设有下环槽，所述下环槽与上环槽118配合，形成迷宫槽式密封结构。
所述方位轴19的外圆上从上至下依次设有第一凸台191、第二凸台192和第三凸台193，所述第一凸台191和第二凸台192之间设有第一通线孔194，第一凸台191用于圆柱滚子轴承18内圈的定位，第三凸台193用于角接触轴承112内圈的定位，所述第二凸台192设有八个电机安装孔1921，电机21的转子部分连接在电机安装孔1921上。
所述驱动装置2包括第一支架22，所述第一支架22安装在基座11上，所述电机21的定子部分安装在第一支架22上。
所述角度反馈装置3包括旋变31、第二支架32、第一轴套34、第二轴套35、两件圆螺母33和第二通线孔36。所述第二支架32安装在第一支架22上，所述旋变31安装在第二支架32上，旋变31内孔套设在方位轴19上。所述第二轴套35套装在方位轴19上，第二轴套35的下端与电机21配合，第二轴套35的上端与和旋变31配合，第二轴套35外圆面上设有第二通线孔36，所述第二通线孔36与第一通线孔194对齐，所述第一轴套34套设于方位轴19上，第一轴套34的下端与旋变31配合，第一轴套34的上端外圆上安装两件圆螺母33。
所述光电滑环总成4包括光电滑环41、拨叉42、过渡板43、尾夹44、混装插头45、密封圈46、第三矩形连接器48和第四矩形连接器49。所述光电滑环41安装在方位轴19的上端面，所述拨叉42安装在法兰17上，光电滑环41相对于拨叉42可以自由转动，所述过渡板43安装在下盖板113上，所述密封圈46套装于过渡板43上，第三矩形连接器48与第四矩形连接器49互连并安装在过渡板43上，所述混装插头45、尾夹44安装在光电滑环41下端的出线尾端。
所述辅助架5包括上壳体51、两个稳压电源52、混装插座53和接地柱54。所述上壳体51下端面安装在下壳体12的上端面上，上壳体51内壁上设有四个安装平面，所述两个稳压电源52、混装插座53和接地柱54分别单独安装在一个安装平面上。
所述伺服控制装置6包括伺服控制器61、上盖板62和减震器63。所述伺服控制器61一侧设计成半圆形，另一侧通过连接器对外接线，伺服控制器61采用独立模块化设计，并通过减震器63安装在上盖板62上，所述减震器62数量为六个，并分布在上盖板62与伺服控制器61之间，所述上盖板62安装在上壳体51上。
所述基座11、安装板111、下盖板113、下壳体12、上壳体51和上盖板62均为钛合金材料制作。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在下述几个方面：
(1)提高了集成度：伺服控制器集成安装于稳定平台内，稳定平台可作为独立的功能模块使用。针对不同载机的电源特性，集成安装有稳压电源，可限制载机输入电压过高对伺服控制器的影响，适用于多载机平台的一体式安装及整体维修。
(2)增大了负载比：稳定平台的安装法兰反面沿轴线设有若干条辐射状筋板，整体架构采用内外双层嵌套的结构形式，负载比可达10，轴系下端采用一对角接触球轴承，可同时承受较大的轴向和径向载荷以及倾覆载荷，其上端的圆柱滚子轴承可防止轴系因受侧向偏载或水平冲击，发生径向晃动，以保证稳定平台在恶劣工况下都能保持平稳的运行。
(3)提高了可靠性：稳定平台的力矩电机采用无刷力矩电机，无电刷和换向器的火花、磨损问题，可工作于高速，具有高的可靠性，无需维护，无线电干扰小，提升了稳定平台的可靠性，为机载雷达对广阔海域和近岸进行全天候持续监视提供保障。
下面结合附图对本发明的高集成机载的稳定平台作进一步说明。
附图说明
图1为本发明结构剖视图。
图2为本发明与天线负载安装示意图。
图3为本发明与载机框架安装示意图。
图4为本发明承载架与方位轴位置关系剖视图。
图5为本发明基座结构示意图。
图6为本发明方位轴结构示意图。
图7为本发明基座与驱动装置和角度反馈装置位置关系剖视图。
图8为本发明驱动装置结构示意图。
图9为本发明角度反馈装置结构示意图。
图10为本发明光电滑环总成结构示意图。
图11为本发明辅助架结构示意图。
图12为本发明伺服控制装置结构示意图。
附图序号：承载架1、基座11、端盖110、安装板111、角接触轴承112、下盖板113、轴承座114、筋板115、锁紧孔116、安装法兰117、安装孔1171、上环槽118；下壳体12、孔用挡圈13、轴用挡圈14、第一矩形连接器15、第二矩形连接器16、法兰17、圆柱滚子轴承18、方位轴19、第一凸台191、第二凸台192、电机安装孔1921、第三凸台193、第一通线孔194；驱动装置2、电机21、第一支架22；角度反馈装置3、旋变31、第二支架32、圆螺母33、第一轴套34、第二轴套35、第二通线孔36；光电滑环总成4、光电滑环41、拨叉42、过渡板43、尾夹44、混装插头45、密封圈46、第三矩形连接器48、第四矩形连接器49；辅助架5、上壳体51、稳压电源52、混装插座53、接地柱54；伺服控制装置6、伺服控制器61、上盖板62、减震器63；天线负载7；载机框架8。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施实例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参见图1～3，一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，包括承载架1、驱动装置2、角度反馈装置3、光电滑环总成4、辅助架5和伺服控制装置6。所述承载架1安装在载机框架8上，所述驱动装置2、角度反馈装置3、光电滑环总成4集成安装在承载架1内部，所述辅助架5的下端连接在承载架1的上端，所述辅助架5的上端连接伺服控制装置6，所述承载架1的下端连接天线负载7。
参见图4，所述承载架1包括基座11、下壳体12、孔用挡圈13、轴用挡圈14、第一矩形连接器15、第二矩形连接器16、法兰17、圆柱滚子轴承18、端盖110、两件角接触轴承112和下盖板113。
所述基座11内孔中设有轴承座114，所述两件角接触轴承112安装在轴承座114中，所述端盖110安装在基座11上，利用端盖110从上向下压紧角接触轴承112外圈，所述下壳体12的下端面安装在基座11的上端面，所述法兰17安装在下壳体12的上端面上，所述第一矩形连接器15与第二矩形连接器16互连并安装在法兰17上，所述圆柱滚子轴承18安装在法兰17内，所述孔用挡圈13套设在法兰17内的圆柱滚子轴承18下端，孔用挡圈13对圆柱滚子轴承18外圈轴向限位，所述轴用挡圈14套设在方位轴19上，轴用挡圈14对圆柱滚子轴承18内圈轴向限位，所述安装板111设有内圈凸台，并通过内圈凸台压紧角接触轴承112的内圈，安装板111与下盖板113连接，并通过下盖板113连接在方位轴19的下端面上。
参见图4、图5和图7，所述基座11上端面设有环形圆板结构的安装法兰117，安装法兰117上设有八个安装孔1171，安装法兰117下方的基座11外圆上设有若干条辐射状筋板115，基座11外圆面的对称位置分别设有一个锁紧孔116，基座11下端面设有环形的上环槽118。所述安装板111上侧面设有下环槽，所述下环槽与上环槽118配合，形成迷宫槽式密封结构。
参见图1和图6，所述方位轴19的外圆上从上至下依次设有第一凸台191、第二凸台192和第三凸台193，所述第一凸台191和第二凸台192之间设有第一通线孔194，第一凸台191用于圆柱滚子轴承(18)内圈的定位，第三凸台193用于角接触轴承112内圈的定位，所述第二凸台192设有八个电机安装孔1921，电机21的转子部分连接在电机安装孔1921上。
参见图1和图8，所述驱动装置2包括电机21和第一支架22，所述电机21的转子部分的芯轴为空心轴，所述空心轴内套装圆管结构的方位轴19，所述第一支架22安装在基座11上，所述电机21的定子部分安装在第一支架22上。
参见图9，所述角度反馈装置3包括旋变31、第二支架32、第一轴套34、第二轴套35、两件圆螺母33和第二通线孔36。所述第二支架32安装在第一支架22上，所述旋变31安装在第二支架32上，旋变31内孔套设在方位轴19上。所述第二轴套35套装在方位轴19上，第二轴套35的下端与电机21配合，第二轴套35的上端与和旋变31配合，第二轴套35外圆面上设有第二通线孔36，所述第二通线孔36与第一通线孔194对齐，所述第一轴套34套设于方位轴19上，第一轴套34的下端与旋变31配合，第一轴套34的上端外圆上安装两件圆螺母33。
参见图10，所述光电滑环总成4包括光电滑环41、拨叉42、过渡板43、尾夹44、混装插头45、密封圈46、第三矩形连接器48和第四矩形连接器49。所述光电滑环41安装在方位轴19的上端面，所述拨叉42安装在法兰17上，光电滑环41相对于拨叉42可以自由转动，所述过渡板43安装在下盖板113上，所述密封圈46套装于过渡板43上，第三矩形连接器48与第四矩形连接器49互连并安装在过渡板43上，所述混装插头45、尾夹44安装在光电滑环41下端的出线尾端。
参见图11，所述辅助架5包括上壳体51、两个稳压电源52、混装插座53和接地柱54。所述上壳体51下端面安装在下壳体12的上端面上，上壳体51内壁上设有四个安装平面，所述两个稳压电源52、混装插座53和接地柱54分别单独安装在一个安装平面上。参见图12，所述伺服控制装置6包括伺服控制器61、上盖板62和减震器63。所述伺服控制器61一侧设计成半圆形，另一侧通过连接器对外接线，伺服控制器61采用独立模块化设计，并通过减震器63安装在上盖板62上，所述减震器62数量为六个，并分布在上盖板62与伺服控制器61之间，所述上盖板62安装在上壳体51上。
所述基座11、安装板111、下盖板113、下壳体12、上壳体51和上盖板62均为钛合金材料制作，钛合金材料具有单位强度高、刚性好、质轻、耐热和耐腐蚀的特点。
所述第一矩形连接器15、第二矩形连接器16的作用为旋变的定子线缆的可靠对接，提高了旋变31的维修性。
所述电机21为J130系列无刷力矩电机，额定电压为28V，额定功率为96w。
所述旋变31的功能是检测方位轴19转动的角度，将检测到的信息传输至伺服控制器61，伺服控制器61接收信号后对电机21发送指令。
所述光电滑环总成4的功能是在方位360°连续转动下，载机框架8上设备与天线负载7之间的光电信号的可靠传输。
所述第三矩形连接器48、第四矩形连接器49的作用为旋变的转子线缆的可靠对接，提高了旋变31的维修性。
所述稳压电源52的功能是可限制载机输入电压过高对伺服控制器的不良影响，适用于多载机平台。
所述伺服控制器61的功能是接收上位机的指令以及旋变31的角度信息反馈，通过调用相应的算法，驱动电机21，带动天线负载7完成上位机设定功能，并实时向上位机传送伺服系统的工作状态。
所述天线负载7为有源相控阵天线。
工作时，电机21驱动天线负载7实现360°连续转动，完成广域搜索监视任务。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：包括承载架(1)、驱动装置(2)、角度反馈装置(3)、光电滑环总成(4)、辅助架(5)和伺服控制装置(6)；所述承载架(1)安装在载机框架(8)上，所述驱动装置(2)、角度反馈装置(3)、光电滑环总成(4)集成安装在承载架(1)内部，所述辅助架(5)的下端连接在承载架(1)的上端，所述辅助架(5)的上端连接伺服控制装置(6)；
所述承载架(1)的下端设有安装板(111)，所述驱动装置(2)设有电机(21)、所述电机(21)的转子部分的芯轴为空心轴，所述空心轴内套装圆管结构的方位轴(19)，方位轴(19)的内部连接光电滑环总成(4)，方位轴(19)的上部连接角度反馈装置(3)，方位轴(19)的下端面与安装板(111)的上端面连接，安装板(111)的下端面与天线负载(7)连接，所述天线负载(7)为有源相控阵雷达天线，电机(21)驱动天线负载(7)实现360°连续转动。
2.根据权利要求1所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述承载架(1)包括基座(11)、下壳体(12)、孔用挡圈(13)、轴用挡圈(14)、第一矩形连接器(15)、第二矩形连接器(16)、法兰(17)、圆柱滚子轴承(18)、端盖(110)、两件角接触轴承(112)和下盖板(113)；
所述基座(11)内孔中设有轴承座(114)，所述两件角接触轴承(112)安装在轴承座(114)中，所述端盖(110)安装在基座(11)上，利用端盖(110)从上向下压紧角接触轴承(112)外圈，所述下壳体(12)的下端面安装在基座(11)的上端面，所述法兰(17)安装在下壳体(12)的上端面上，所述第一矩形连接器(15)与第二矩形连接器(16)互连并安装在法兰(17)上，所述圆柱滚子轴承(18)安装在法兰(17)内，所述孔用挡圈(13)套设在法兰(17)内的圆柱滚子轴承(18)下端，孔用挡圈(13)对圆柱滚子轴承(18)外圈轴向限位，所述轴用挡圈(14)套设在方位轴(19)上，轴用挡圈(14)对圆柱滚子轴承(18)内圈轴向限位，所述安装板(111)设有内圈凸台，并通过内圈凸台压紧角接触轴承(112)的内圈，安装板(111)与下盖板(113)连接，并通过下盖板(113)连接在方位轴(19)的下端面上。
3.根据权利要求2所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述基座(11)上端面设有环形圆板结构的安装法兰(117)，安装法兰(117)上设有八个安装孔(1171)，安装法兰(117)下方的基座(11)外圆上设有若干条辐射状筋板(115)，基座(11)外圆面的对称位置分别设有一个锁紧孔(116)，基座(11)下端面设有环形的上环槽(118)；所述安装板(111)上侧面设有下环槽，所述下环槽与上环槽(118)配合，形成迷宫槽式密封结构。
4.根据权利要求2所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述方位轴(19)的外圆上从上至下依次设有第一凸台(191)、第二凸台(192)和第三凸台(193)，所述第一凸台(191)和第二凸台(192)之间设有第一通线孔(194)，第一凸台(191)用于圆柱滚子轴承(18)内圈的定位，第三凸台(193)用于角接触轴承(112)内圈的定位，所述第二凸台(192)设有八个电机安装孔(1921)，电机(21)的转子部分连接在电机安装孔(1921)上。
5.根据权利要求4所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述驱动装置(2)包括第一支架(22)，所述第一支架(22)安装在基座(11)上，所述电机(21)的定子部分安装在第一支架(22)上。
6.根据权利要求5所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述角度反馈装置(3)包括旋变(31)、第二支架(32)、第一轴套(34)、第二轴套(35)、两件圆螺母(33)和第二通线孔(36)；所述第二支架(32)安装在第一支架(22)上，所述旋变(31)安装在第二支架(32)上，旋变(31)内孔套设在方位轴(19)上；所述第二轴套(35)套装在方位轴(19)上，第二轴套(35)的下端与电机(21)配合，第二轴套(35)的上端与和旋变(31)配合，第二轴套(35)外圆面上设有第二通线孔(36)，所述第二通线孔(36)与第一通线孔(194)对齐，所述第一轴套(34)套设于方位轴(19)上，第一轴套(34)的下端与旋变(31)配合，第一轴套(34)的上端外圆上安装两件圆螺母(33)。
7.根据权利要求2所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述光电滑环总成(4)包括光电滑环(41)、拨叉(42)、过渡板(43)、尾夹(44)、混装插头(45)、密封圈(46)、第三矩形连接器(48)和第四矩形连接器(49)；所述光电滑环(41)安装在方位轴(19)的上端面，所述拨叉(42)安装在法兰(17)上，光电滑环(41)相对于拨叉(42)可以自由转动，所述过渡板(43)安装在下盖板(113)上，所述密封圈(46)套装于过渡板(43)上，第三矩形连接器(48)与第四矩形连接器(49)互连并安装在过渡板(43)上，所述混装插头(45)、尾夹(44)安装在光电滑环(41)下端的出线尾端。
8.根据权利要求2所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述辅助架(5)包括上壳体(51)、两个稳压电源(52)、混装插座(53)和接地柱(54)；所述上壳体(51)下端面安装在下壳体(12)的上端面上，上壳体(51)内壁上设有四个安装平面，所述两个稳压电源(52)、混装插座(53)和接地柱(54)分别单独安装在一个安装平面上。
9.根据权利要求8所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述伺服控制装置(6)包括伺服控制器(61)、上盖板(62)和减震器(63)；所述伺服控制器(61)一侧设计成半圆形，另一侧通过连接器对外接线，伺服控制器(61)采用独立模块化设计，并通过减震器(63)安装在上盖板(62)上，所述减震器(62)数量为六个，并分布在上盖板(62)与伺服控制器(61)之间，所述上盖板(62)安装在上壳体(51)上。
10.根据权利要求9所述的一种用于有源相控阵天线的机载稳定平台，其特征在于：所述基座(11)、安装板(111)、下盖板(113)、下壳体(12)、上壳体(51)和上盖板(62)均为钛合金材料制作。
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