CN114094302B - 一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信设备技术领域，尤其是一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，包括支撑杆、底座、卫星天线及碳纤维材料制成的薄壁结构的壳体，所述底座固接至所述支撑杆一端，所述壳体可转动的安装在所述底座上，所述卫星天线位于所述壳体内部；本发明在船载卫星天线受到风力作用偏转时，能够对卫星天线的偏转度及高度进行补偿，确保卫星天线抛物面天线角度的同时令其始终处于同一水平面上，无需卫星天线通过自身的机械结构进行调节，延缓卫星天线的机械零部件磨损速率，延长天线的使用寿命。

Description

一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备。

背景技术

卫星天线在工作中，接收信号的抛物面天线时刻需要对准卫星，其根据不同的地区，或者船只运动过程中由于位置方向的变化，要及时调整天线面的俯仰角度，使得天线面时刻对准卫星，以获取最强的卫星信号，故天线面的运动角度大小精度直接影响到船载卫星天线的跟踪性能。

如图1所示，现有技术中的一种船载卫星天线，主要由支撑杆1、底座2、壳体3及卫星天线22构成，其中壳体3罩设在卫星天线22外，起到防护功能，卫星天线22安装在底座2上，底座2固定在支撑杆1上，以使卫星天线22位于高处从而确保能够获得较好的信号。

而由于卫星天线22位于高处，高处的海面风力F较大，船只在航行过程中壳体3会受到较大的风力F冲击，由于天线仅通过一支撑杆1进行支撑，当壳体3受到风力F时，会令支撑杆1发生倾斜，支撑杆1倾斜后其顶部的卫星天线22也会随之发生偏转，卫星天线22偏转后不仅会导致抛物面偏斜，还会令卫星天线22的高度降低，抛物面偏斜及高度降低均会导致天线接收能力降低，而海上的风力F大小是在时刻变化时，大小不一的风力F作用在支撑杆1及壳体3上，会造成支撑杆1持续性的摆动，此时若是通过卫星天线22的机械结构对自身角度进行调节，则会导致天线依据支撑杆1的摆动幅度进行高频率角度调节工作，致使机械传动结构快速磨损，降低天线的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在船载卫星天线零件易磨损的缺点，而提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，包括支撑杆、底座、卫星天线及碳纤维材料制成的薄壁结构的壳体，所述底座固接至所述支撑杆一端，所述壳体可转动的安装在所述底座上，所述卫星天线位于所述壳体内部；

还包括转动机构，所述转动机构连接至所述卫星天线底部，以根据所述壳体的转动角度调节所述卫星天线的高度；

旋转机构，所述旋转机构安装在所述壳体内，旋转机构与转动机构相配合，以使所述卫星天线保持水平。

优选的，所述壳体上固接有风向标。

优选的，所述旋转机构包括球座，所述球座固接在所述壳体内壁上，所述球座内可转动的配合有薄壳结构的球体，所述球体底部固接有第一摆锤。

优选的，所述旋转机构的重心位于所述第一摆锤上。

优选的，所述球体内可转动的配合有环形的转动体，所述转动机构安装在所述转动体上。

优选的，所述球座上固接有第一永磁体，所述转动体上固接有第二永磁体，所述第一永磁体、所述第二永磁体及所述风向标三者始终处于同一竖直面上。

优选的，所述转动机构包括转轴及安装架，所述转轴固接在所述转动体内壁上，所述安装架可转动的安装在所述转轴上，所述安装架底部固接有第二摆锤，所述转轴上固接有第一锥齿轮，所述安装架顶部可转动的安装有螺杆，所述螺杆底部固接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相匹配。

优选的，所述安装架顶部固接有内花键管，所述内花键管内可滑动的配合有外花键管，所述螺杆螺接至所述外花键管内，所述外花键管顶端可转动的连接有第一活塞。

优选的，所述球体顶部固接有缸体，所述第一活塞滑动的配合在所述缸体内，所述缸体内可滑动的配合有第二活塞，所述第二活塞上固接有立柱，所述立柱一端固接有承重板，所述卫星天线固接在所述承重板上。

优选的，所述第一活塞与所述第二活塞间隔设置所述缸体内，所述第一活塞与所述第二活塞之间的缸体填充有油液。

本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，有益效果在于：该基于碳纤维技术的高强度特种通信设备在船载卫星天线受到风力作用偏转时，能够对卫星天线的偏转度及高度进行补偿，确保卫星天线抛物面天线角度的同时令其始终处于同一水平面上，无需卫星天线通过自身的机械结构进行调节，延缓卫星天线的机械零部件磨损速率，延长天线的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中一种的船载卫星天线的结构示意图。

图2为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的结构示意图。

图3为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的侧视图。

图4为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的A-A向剖面图。

图5为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的壳体内部的结构示意图。

图6为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的旋转机构的结构示意图。

图7为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的转动机构的结构示意图。

图8为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的转动机构的俯视图。

图9为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的B-B向剖面图。

图10为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的缸体的剖面图。

图11为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的球座及转动体的俯视图。

图12为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的图11的侧视图。

图13为本发明提出的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备的C-C向剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图2-6，基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，包括支撑杆1、底座2、卫星天线22及薄壁结构的壳体3，底座2固接至支撑杆1一端，壳体3可转动的安装在底座2上，壳体3上固接有风向标4，卫星天线22位于壳体3内部，壳体3对卫星天线22起到防护作用。

壳体3由碳纤维制成，碳纤维主要是由碳元素组成的纤维形式的一种材料，其碳含量达到了90％以上，因此它也具备了其他材料所无法比拟的优异性能。碳纤维最具代表性的性能优势在于拥有高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、导电等性能。其比模量可以比钢和铝合金高5倍，比强度也可以比钢和铝合金高3 倍，且在2000℃以上的高温惰性气氛中，碳纤维材料是唯一强度不下降的材料，其罩设在卫星天线22上，不仅可以对保护卫星天线22免受海风的冲击，也可以延缓海面上水蒸汽及杂质对壳体3腐蚀速率，延长使用寿命。

旋转机构包括球座5，球座5固接在壳体3内壁上，球座5内可转动的配合有薄壳结构的球体6，球体6底部固接有第一摆锤7，旋转机构的重心位于第一摆锤7上。

卫星天线22安装在球体6顶部，第一摆锤7质量较大，卫星天线22与球体6连接后这一整体的重心处于第一摆锤7上。

当支撑杆1及壳体3受风力F作用发生偏转时，壳体3会带动球座5发生偏转，在重力作用下第一摆锤7始终处于球体6的最底部，球体6受到第一摆锤7的重力作用，会在球座5反向转动，以抵消壳体3的偏转角度，确保卫星天线22底部处于水平面上，无需卫星天线22自发转动进行角度补偿，卫星天线22的机械结构也无需进行工作，预防机械零部件磨损。

实施例2

在支撑杆1及壳体3受风力F作用发生偏转时，卫星天线22的在角度发生变化的同时高度也会随之降低，如图1所示，支撑杆1上的a点受风力F作用偏转至b点，形成高度差h，卫星天线2高度降低后，影响信号接收效果，为解决该问题，在上述实施1基础上，本实施通过转动机构对卫星天线22的高度进行调节，以对高度差h进行补偿，如图6-13所示：

球体6内可转动的配合有环形的转动体8，转动机构安装在转动体8上，球座5上固接有第一永磁体501，转动体8上固接有第二永磁体801，第一永磁体501与第二永磁体801间产生相吸的磁力，第一永磁体501、第二永磁体801及风向标4三者始终处于同一竖直面上。

在风力F的方向发生变化时，风向标4受风力作用，其会发生转动，且风向标4头部（风向标4头部：短且尖锐的一端）会始终朝向风力F的来向，风向标4转动会带动壳体3在底座2上发生转动，壳体3转动带动球座5转动，球座5转动其内部第一永磁体501也会随之转动，第一永磁体501转动时，第二永磁体801在磁力作用下也会随之发生变化，使得第一永磁体501、第二永磁体801及风向标4三者间始终处于同一竖直面上，第二永磁体801转动会带动转动体8在球体6内同步发生转动，由于第一摆锤7质量较大对球体6进行了限位，在球座5及转动体8转动时，并不会带动球体6进行转动，即球体6不会随球座5及转动体8转动而发生转动。

转动机构包括转轴9及安装架10，转轴9固接在转动体8内壁上，安装架10可转动的安装在转轴9上，安装架10底部固接有第二摆锤11，转轴9上固接有第一锥齿轮12，安装架10顶部可转动的安装有螺杆17，螺杆17底部固接有第二锥齿轮16，第二锥齿轮16与第一锥齿轮12相匹配。安装架10顶部固接有内花键管13，内花键管13内可滑动的配合有外花键管14，螺杆17螺接至外花键管14内，外花键管14顶端可转动的连接有第一活塞15。球体6顶部固接有缸体18，第一活塞15滑动的配合在缸体18内，缸体18内可滑动的配合有第二活塞20，第二活塞20上固接有立柱19，立柱19一端固接有承重板21，卫星天线22固接在承重板21上。

转轴9的轴线垂直于第一永磁体501、第二永磁体801及风向标4三者所处的竖直面，在转动体8转动时会带动转轴9一同转动，使得转轴9的轴线始终保持垂直于上述三者所处的竖直面。

风向标4头部朝向风向F的来向后，支撑杆1及壳体3受风力F作用发生偏转，壳体3带动球座5偏转，在第一永磁体501与第二永磁体801的磁力作用下，球座5偏转时会令转动体8在球体6内同步发生偏转，转动体8偏转时会令转轴9也发生偏转。

由于第二摆锤11重力及第一活塞15配合在缸体18内对安装架10的限制，在转轴9偏转发生时不会带动安装架10转动，因此在转轴9偏转带动第一锥齿轮12转动时，第一锥齿轮12相对于第二锥齿轮16发生了转动。

第一锥齿轮12与第二锥齿轮16之间发生相对转动会驱动第二锥齿轮16转动，第二锥齿轮16转动带动螺杆17转动，螺杆17在外花键管14内转动，外花键管14由于内花键管13的限位作用，在螺杆17转动时会驱动外花键管14轴向向上移动。

外花键管14向上移动驱动第一活塞15在缸体18内上滑，第一活塞15上滑使得第二活塞20在缸体18内上移，第二活塞20上移令立柱19上移，立柱19上移带动承重板21上移，承重板21用于对卫星天线22进行安装，在承重板21上移时会带动卫星天线22上移，以对高度差h进行补偿。

第一活塞15与第二活塞20间隔设置缸体18内，第一活塞15与第二活塞20之间的缸体18填充有油液。由上述可知，在风向标4转动时，转动体8在磁力作用下也会转动，转动体8此时转动会令安装架10以缸体18为轴进行转动，安装架10带动外花键管14转动，外花键管14转动可能会带动第一活塞15转动，而第一活塞15与第二活塞20之间通过油液隔开，即使在第一活塞15转动时，由于第二活塞20与第一活塞15无接触，第二活塞20也不会因摩擦轮而对第一活塞15进行限位，确保外花键管14在转动时尽可能少受到外界阻力。

工作原理：

在风力F的方向发生变化时，风向标4受风力作用，其会发生转动，且风向标4头部（风向标4头部：短且尖锐的一端）会始终朝向风力F的来向。

风向标4转动会带动壳体3在底座2上发生转动，壳体3转动带动球座5转动，球座5转动其内部第一永磁体501也会随之转动，第一永磁体501转动时，第二永磁体801在磁力作用下也会随之发生变化，使得第一永磁体501、第二永磁体801及风向标4三者间始终处于同一竖直面上，第二永磁体801转动会带动转动体8在球体6内同步发生转动，由于第一摆锤7质量较大对球体6进行了限位，在球座5及转动体8转动时，并不会带动球体6进行转动，即球体6不会随球座5及转动体8转动而发生转动。

风向标4头部朝向风向F的来向后，支撑杆1及壳体3受风力F作用从a点向b点发生偏转时：

壳体3会带动球座5发生偏转，在重力作用下第一摆锤7始终处于球体6的最底部，球体6受到第一摆锤7的重力作用，会在球座5反向转动，以抵消壳体3的偏转角度，确保卫星天线22底部处于水平面上，无需卫星天线22自发转动进行角度补偿，卫星天线22的机械结构也无需进行工作，预防机械零部件磨损。

壳体3带动球座5偏转时，在第一永磁体501与第二永磁体801的磁力作用下，球座5偏转时会令转动体8在球体6内同步发生偏转，转动体8偏转时会令转轴9也发生偏转。

由于第二摆锤11重力及第一活塞15配合在缸体18内对安装架10的限制，在转轴9偏转发生时不会带动安装架10转动，因此在转轴9偏转带动第一锥齿轮12转动时，第一锥齿轮12相对于第二锥齿轮16发生了转动。

第一锥齿轮12与第二锥齿轮16之间发生相对转动会驱动第二锥齿轮16转动，第二锥齿轮16转动带动螺杆17转动，螺杆17在外花键管14内转动，外花键管14由于内花键管13的限位作用，在螺杆17转动时会驱动外花键管14轴向向上移动。

外花键管14向上移动驱动第一活塞15在缸体18内上滑，第一活塞15上滑使得第二活塞20在缸体18内上移，第二活塞20上移令立柱19上移，立柱19上移带动承重板21上移，承重板21用于对卫星天线22进行安装，在承重板21上移时会带动卫星天线22上移，以对高度差h进行补偿。

基于上述阐述，可知以上所述均为可逆过程，当风力F强度降低或停止时，支撑杆1复位过程中会从b点向a点发生偏转时，上述过程均会逆向变化进行复位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，包括支撑杆（1）、底座（2）、卫星天线（22）及碳纤维材料制成的薄壁结构的壳体（3），其特征在于，所述底座（2）固接至所述支撑杆（1）一端，所述壳体（3）可转动的安装在所述底座（2）上，所述卫星天线（22）位于所述壳体（3）内部；

还包括转动机构，所述转动机构连接至所述卫星天线（22）底部，以根据所述壳体（3）相对于竖直方向的倾斜角度调节所述卫星天线（22）的高度；

旋转机构，所述旋转机构安装在所述壳体（3）内，旋转机构与转动机构相配合，以使所述卫星天线（22）保持水平。

2.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述壳体（3）上固接有风向标（4）。

3.根据权利要求2所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述旋转机构包括球座（5），所述球座（5）固接在所述壳体（3）内壁上，所述球座（5）内可转动的配合有薄壳结构的球体（6），所述球体（6）底部固接有第一摆锤（7）。

4.根据权利要求3所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述旋转机构的重心位于所述第一摆锤（7）上。

5.根据权利要求4所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述球体（6）内可转动的配合有环形的转动体（8），所述转动机构安装在所述转动体（8）上。

6.根据权利要求5所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述球座（5）上固接有第一永磁体（501），所述转动体（8）上固接有第二永磁体（801），所述第一永磁体（501）、所述第二永磁体（801）及所述风向标（4）三者始终处于同一平面上。

7.根据权利要求1所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述转动机构包括转轴（9）及安装架（10），所述转轴（9）固接在所述转动体（8）内壁上，所述安装架（10）可转动的安装在所述转轴（9）上，所述安装架（10）底部固接有第二摆锤（11），所述转轴（9）上固接有第一锥齿轮（12），所述安装架（10）顶部可转动的安装有螺杆（17），所述螺杆（17）底部固接有第二锥齿轮（16），所述第二锥齿轮（16）与所述第一锥齿轮（12）相匹配。

8.根据权利要求7所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述安装架（10）顶部固接有内花键管（13），所述内花键管 （13）内可滑动的配合有外花键管（14），所述螺杆（17）螺接至所述外花键管（14）内，所述外花键管（14）顶端可转动的连接有第一活塞（15）。

9.根据权利要求8所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述球体（6）顶部固接有缸体（18），所述第一活塞（15）滑动的配合在所述缸体（18）内，所述缸体（18）内可滑动的配合有第二活塞（20），所述第二活塞（20）上固接有立柱（19），所述立柱（19）一端固接有承重板（21），所述卫星天线（22）固接在所述承重板（21）上。

10.根据权利要求9所述的一种基于碳纤维技术的高强度特种通信设备，其特征在于，所述第一活塞（15）与所述第二活塞（20）间隔设置所述缸体（18）内，所述第一活塞（15）与所述第二活塞（20）之间的缸体（18）填充有油液。

Images