CN114267933A - 一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座，涉及雷达装备领域。方位维采用转盘轴承支撑，带动方位转台、俯仰维和横滚维转动；俯仰维由16个深沟球轴承组成的凸轮轴承实现径向和轴向支撑，带动俯仰框架和横滚维运动；横滚维由8组深沟球轴承组成的组合凸轮轴承实现支撑，带动横滚框架运动。俯仰维采用的支撑形式节省了传统俯仰两侧支撑的位置空间，减少天线座占用的径向空间和回转空间；横滚维采用的支撑形式以及俯仰维采用的弧形轨道利于安装更厚的天线负载；对末级传动齿隙的调节和消隙处理，满足天线座跟踪精度的高度一致性。
Description
技术领域
本发明涉及雷达装备领域，特别涉及大、厚的天线负载和对径向尺寸有严格要求的雷达系统。
背景技术
天线座是通过控制系统使天线按照预定的规律运动，或者跟随目标运动，准确的指向目标；并通过轴位检测装置，精确地测出目标的方向。天线座有多种结构形式，有方位俯仰型，XY型，极轴型等；按转轴数目有单轴，二轴，三轴等。传统天线座都采用通过中心轴的轴承支撑，特别是俯仰和横滚的支撑位置将占据部分天线负载安装空间或占据天线负载转动空间。
传统的轮轨式一般用于大型、特大型天线，尤其是地面站卫星天线，其转动速度低，摩擦力矩大，效率低，精度不高，多用于地面站的静态低速跟随，不具备稳定跟随能力，并且基本都为一轴或二轴天线座。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座。通过对俯仰和横滚支撑的轮轨式结构设计，有效减少传统支撑所占用空间，利于安装更大更厚的天线负载，利于减少径向占用空间。
技术方案
一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于：方位维采用转盘轴承支撑，带动方位转台、俯仰维和横滚维转动；俯仰维由深沟球轴承组成的凸轮轴承实现径向和轴向支撑，带动俯仰框架和横滚维运动；横滚维由深沟球轴承组成的组合式凸轮轴承实现周向限位和轴向支撑，带动横滚框架运动。
本发明进一步的技术方案：方位维实现机构包括方位转台、方位电机组件、方位大齿轮、方位零位开关，方位转台通过四点接触球转盘轴承和基座连接，方位电机组件安装于方位转台上，方位电机组件与方位大齿轮啮合，方位零位开关安装于方位转台上，与安装于基座上的金属挡片作用触发产生零位信号，并以此信号作为基准进行方位位置控制。
本发明进一步的技术方案：所述的方位电机组件包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮。
本发明进一步的技术方案：俯仰维实现机构包括俯仰齿轮轨道、俯仰电机组件、俯仰零位开关、支撑体和俯仰框架，俯仰齿轮轨道通过安装于支撑体上的12个凸轮轴承实现径向支撑和4个凸轮轴承实现轴向限位，其中12个径向支撑的凸轮轴承中选取最外侧的四个凸轮轴承进行俯仰齿轮轨道的定位，其余八个凸轮轴承通过偏心轴的调节；轴向的4个凸轮轴承中，其中一侧的2个固定，实现轴向定位，另外2个采用偏心轴可调，实现轴向支撑安装；俯仰电机组件7安装于支撑体上，俯仰电机组件与安装于俯仰框架上的俯仰齿轮轨道啮合，实现俯仰传动间隙可控；俯仰零位开关安装于俯仰框架上，并与安装于支撑体上的金属挡片作用并触发产生俯仰零位信号，并以此信号作为基准进行俯仰位置控制。
本发明进一步的技术方案：所述的俯仰电机组件包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮。
本发明进一步的技术方案：横滚维实现机构包括横滚齿轮轨道、横滚电机组件、横滚零位开关，横滚齿轮轨道通过安装于俯仰框架上的8个组合凸轮轴承实现固定，横滚电机组件固定于俯仰框架上，并与横滚齿轮轨道上的齿轮进行啮合实现横滚转动；横滚零位开关安装于俯仰框架上，并与安装于天线安装平台上的金属挡片作用并触发产生横滚零位信号，并以此信号作为基准进行横滚位置控制。
有益效果
本发明提出的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座，方位维采用转盘轴承支撑，带动方位转台、俯仰维和横滚维转动；俯仰维由16个深沟球轴承组成的凸轮轴承实现径向和轴向支撑，带动俯仰框架和横滚维运动；横滚维由8组深沟球轴承组成的组合凸轮轴承实现支撑，带动横滚框架运动。俯仰维采用的支撑形式节省了传统俯仰两侧支撑的位置空间，减少天线座占用的径向空间和回转空间；横滚维采用的支撑形式以及俯仰维采用的弧形轨道利于安装更厚的天线负载；对末级传动齿隙的调节和消隙处理，满足天线座跟踪精度的高度一致性。
本发明轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座属于方位俯仰横滚型三轴天线座，其中俯仰和横滚采用轮轨式，方位采用转台式；并在转台上安装惯导装置，对天线座姿态进行三轴稳定；俯仰轴和横滚轴支撑分别采用两种不同形式的轮轨结构，通过专门设计的凸轮轴承代替传统雷达天线座的中心轴支撑，减少传统支撑所占用空间，利用安装更大更厚的天线负载；本发明轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座能够用于三维稳定跟随系统，安装于车辆、舰船、游艇等运动平台上，隔离平台扰动，动态响应快，跟随精度高，稳定跟随目标。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1后侧视图；
图2前侧视图；
图3仰视图；
图4外形尺寸图；
图5不同俯仰角度姿态图：(a)俯仰0度；(b)俯仰30度；(c)俯仰60度；(d)俯仰90度；
图6偏心安装板图。
其中：1-基座；2-方位转台；3-方位电机组件：4-方位大齿轮；5-方位零位开关；6-支撑体；7-俯仰电机组件；8-俯仰框架；9-俯仰齿轮轨道；10-俯仰零位开关；11-横滚组合凸轮轴承；12-天线安装平台；13-横滚齿轮轨道；14-横滚电机组件；15-横滚零位开关；16-支撑件；17-俯仰机械止挡；18-横滚机械止挡；19-俯仰支撑球轴承；20-俯仰轴向固定轴；21-俯仰径向固定轴；22-俯仰轴向偏心轴；23-俯仰径向偏心轴；24-横滚支撑轴套；25-扭簧；26-横滚活动小齿轮；27-横滚固定小齿轮；28-汇流环；29-汇流环卡环；30-控制器；31-惯导；32-二次电源；33-偏心安装板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明能够实现方位维、俯仰维和横滚维三维的运动，其中方位维采用转盘轴承支撑，带动方位转台、俯仰维和横滚维转动；俯仰维由深沟球轴承组成的凸轮轴承实现径向和轴向支撑，带动俯仰框架和横滚维运动；横滚维由深沟球轴承组成的组合式凸轮轴承实现周向限位和轴向支撑，带动横滚框架运动。
图1-图3示出了一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座具体结构，包括基座1、方位转台2、方位电机组件3、方位大齿轮4、方位零位开关5、支撑体6、俯仰电机组件7、俯仰框架8、俯仰齿轮轨道9、俯仰零位开关10、横滚组合凸轮轴承11、天线安装平台12、横滚齿轮轨道13、横滚电机组件14、横滚零位开关15、支撑件16、俯仰机械止挡17、横滚机械止挡18、俯仰支撑球轴承19、俯仰轴向固定轴20、俯仰径向固定轴21、俯仰轴向偏心轴22、俯仰径向偏心轴23、横滚支撑轴套24、扭簧25、横滚活动小齿轮26、横滚固定小齿轮27、汇流环28、汇流环卡环29、控制器30、惯导31-、二次电源32、偏心安装板33。
方位转台2通过四点接触球转盘轴承和基座1连接，方位电机组件3包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮，通过偏心安装板33将方位电机组件3安装于方位转台2上，偏心安装板33上有两组不同心的安装孔，其中一个孔与电机配合安装，另一个孔与方位转台配合安装，通过转动与方位转台配合的安装孔，从而电机轴绕方位转台安装孔转动，达到改变中心距的目的。待偏心安装板33的两个轴的中心距调整到位后，将偏心安装板33与方位转台2固连，此时方位电机组件3的末级齿轮与方位大齿轮4啮合，实现方位传动间隙可控；方位零位开关5安装于方位转台2上，与安装于基座1上的金属挡片作用触发产生零位信号，并以此信号作为基准进行方位位置控制。方位电机组件3安装于方位转台2之上，方位电机组件3与安装于方位转台2之上的设备共用高度空间，节省高度空间；位置可灵活布局，充当配重作用；方位电机组件维护方便。
俯仰齿轮轨道采用16个凸轮轴承的组合使用实现了俯仰维轴向和径向支撑，其中径向采用12个，轴向采用4个；每个凸轮轴承由一个深沟球轴承和一个定心轴或偏心轴组成；与定心轴组成的凸轮轴承用于定位，与偏心轴组成的凸轮轴承用于加强约束和增强支撑刚性。具体如图1-3所示，俯仰齿轮轨道9通过安装于支撑体6上的十二个俯仰支撑球轴承19与四个俯仰径向固定轴21及八个俯仰径向偏心轴23组成的凸轮轴承实现径向支撑；通过安装于支撑体6上的四个俯仰支撑球轴承19与两个俯仰轴向固定轴20及两个俯仰轴向偏心轴22组成的凸轮轴承实现轴向支撑；其中12个径向支撑的凸轮轴承中选取最外侧的四个凸轮轴承进行俯仰齿轮轨道11的定位，这是保证雷达精度的关键，选取最外侧的4个，其余八个凸轮轴承通过偏心轴的调节，加强支撑刚度，保证传动顺滑；轴向的四个凸轮轴承中，其中一侧的两个固定，实现轴向定位，另外一侧的两个采用偏心轴可调，实现轴向支撑调节。俯仰电机组件7包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮，通过电机支架将俯仰电机组件7安装于支撑体6上，通过移动俯仰电机支架改变俯仰齿轮中心距调节，将俯仰电机支架向俯仰大齿轮一侧移动减小中心距，反之增大中心距。待中心距调整到到位后，将电机支架与支撑体6固连，此时俯仰电机组件7的末级齿轮与安装于俯仰框架8上的俯仰齿轮轨道9啮合，从而实现俯仰传动间隙可控；俯仰零位开关10安装于俯仰框架8上，并与安装于支撑体6上的金属挡片作用并触发产生俯仰零位信号，并以此信号作为基准进行俯仰位置控制，俯仰在0～90°范围内运动，通过安装于俯仰框架8上的俯仰机械止挡18进行机械限位；通过调节支撑件16的高度尺寸，增大天线在0°与方位转台之间的距离，可实现不同口径天线的安装。调节支撑件16安装在方位转台2上，支撑体6安装在调节支撑件16上。
横滚齿轮轨道13通过安装于俯仰框架8上的8个横滚组合凸轮轴承11实现固定，该组合凸轮轴承由横滚支撑轴套24和两个配对的深沟球轴承以及消隙垫圈组成；横滚电机组件14包括力矩电机和编码器，将其固定于俯仰框架8上，并与横滚齿轮轨道13上的齿轮进行啮合实现横滚转动，横滚电机组件14的输出轴上装有横滚固定小齿轮27和横滚活动小齿轮26，该两片齿轮中间放置有消隙的扭簧25，达到消隙的目的；横滚零位开关15安装于俯仰框架8上，并与安装于天线安装平台12上的金属挡片作用并触发产生横滚零位信号，并以此信号作为基准进行横滚横滚位置控制；在0～90°范围运动，通过安装于横滚齿轮轨道13上的横滚机械止挡17进行机械限位。
另外，基座1上装有汇流环28；方位转台2上装有汇流环卡环29、控制器30、惯导31以及二次电源32。可达性好，维护方便，布线规整，标识清晰。
本发明天线座方位可实现360°连续转动；俯仰0～90°转动，横滚0～90°转动。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于：方位维采用转盘轴承支撑，带动方位转台、俯仰维和横滚维转动；俯仰维由深沟球轴承组成的凸轮轴承实现径向和轴向支撑，带动俯仰框架和横滚维运动；横滚维由深沟球轴承组成的组合式凸轮轴承实现周向限位和轴向支撑，带动横滚框架运动。
2.根据权利要求1所述的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于：方位维实现机构包括方位转台(2)、方位电机组件(3)、方位大齿轮(4)、方位零位开关(5)，方位转台(2)通过四点接触球转盘轴承和基座1连接，方位电机组件(3)安装于方位转台(2)上，方位电机组件(3)与方位大齿轮(4)啮合，方位零位开关(5)安装于方位转台(2)上，与安装于基座(1)上的金属挡片作用触发产生零位信号，并以此信号作为基准进行方位位置控制。
3.根据权利要求2所述的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于所述的方位电机组件(3)包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮。
4.根据权利要求1所述的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于俯仰维实现机构包括俯仰齿轮轨道(9)、俯仰电机组件(7)、俯仰零位开关(10)、支撑体(6)和俯仰框架(8)，俯仰齿轮轨道(9)通过安装于支撑体(6)上的12个凸轮轴承实现径向支撑和4个凸轮轴承实现轴向限位，其中12个径向支撑的凸轮轴承中选取最外侧的四个凸轮轴承进行俯仰齿轮轨道(11)的定位，其余八个凸轮轴承通过偏心轴的调节；轴向的4个凸轮轴承中，其中一侧的2个固定，实现轴向定位，另外2个采用偏心轴可调，实现轴向支撑安装；俯仰电机组件(7)安装于支撑体(6)上，俯仰电机组件(7)与安装于俯仰框架(8)上的俯仰齿轮轨道(9)啮合，实现俯仰传动间隙可控；俯仰零位开关(10)安装于俯仰框架(8)上，并与安装于支撑体(6)上的金属挡片作用并触发产生俯仰零位信号，并以此信号作为基准进行俯仰位置控制。
5.根据权利要求4所述的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于所述的俯仰电机组件(7)包括高速电机、减速器、编码器和末级齿轮。
6.根据权利要求1所述的一种轮轨式三轴稳定跟随雷达天线座结构，其特征在于：横滚维实现机构包括横滚齿轮轨道(13)、横滚电机组件(14)、横滚零位开关(15)，横滚齿轮轨道(13)通过安装于俯仰框架(8)上的8个组合凸轮轴承实现固定，横滚电机组件(14)固定于俯仰框架(8)上，并与横滚齿轮轨道(13)上的齿轮进行啮合实现横滚转动；横滚零位开关(15)安装于俯仰框架(8)上，并与安装于天线安装平台(12)上的金属挡片作用并触发产生横滚零位信号，并以此信号作为基准进行横滚位置控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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