CN201256177Y - 俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，主要包括俯仰推杆机构、俯仰轴、俯仰手轮机构、方位驱动机构、方位限位机构、测角装置、底座及转台；俯仰推杆机构置于转台内部；俯仰轴用两个高刚性交叉滚子轴承支撑，通过偏置铰链与俯仰推杆机构铰链，实现俯仰推杆机构直接推动俯仰轴转动。俯仰手轮机构安装于转台侧壁并与俯仰推杆下铰链同心；方位驱动机构上置于转台内并随之转动；方位角限位采用梯形丝杠螺母机构，方位角的运动范围可达±360度；测角装置均与对应之轴直接同轴安装；绕线装置可使方位角运动范围达±360度而无需汇流环。本实用新型能实现对雷达天线的支撑、俯仰－90度至+15度、方位±360度运动。可用于不同雷达平台。

Description

俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座

技术领域

本实用新型属于机械传动技术领域，具体是俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，用于实现雷达天线的支撑、俯仰、方位角有限角运动。

技术背景

随着相控阵雷达体制的广泛使用，对雷达天线座也提出了不同于以往的要求。该类型天线座，俯仰只需从行军状态运动至工作状态或至天线0度位置后做小范围运动，方位一般在有限范围内转动(与之对应方位角连续转动，为无限方位角运动)。相控阵天线一般尺寸较大，重量较重。天线俯仰运动的实现有齿轮传动、液压推杆和电动推杆几种方式。由于齿轮传动回差大，天线在风载荷作用下容易摆动；液压推杆较复杂且不容易保持天线指向固定；因此一般多采用电动推杆技术实现天线的俯仰运动。目前的使用的天线俯仰电动推杆为外露型，连接推杆一端的铰链设在天线座转台上，另一端设置在天线上；俯仰轴铰链也设转台之上，通过俯仰的推杆伸缩实现天线的俯仰运动。为了使这三个铰链轴线平行，对天线上两个铰链孔的平行度要求很高，其加工难度较大。由于推杆完全外露于天线座，当推杆伸缩时，同时驱动推杆机构的电机、自锁蜗轮、蜗杆、减速机构在一定范围内摆动，给上述运动组件的密封带来困难。加之多个铰链外露，使得铰链的密封及润滑均难以保证。其次，天线座的手摇机构摇把轴与俯仰推杆机构的电机同轴而偏离俯仰推杆铰链(中心位于转台上)轴心，为适应俯仰推杆的摆动，要么让摇把随推杆摆动，要么将摇把的位置固定，同时采用软轴或双万向节来满足推杆摆动。由于摇把随推杆摆动容易受使用空间限制；若将摇把位置固定而采用软轴，由于软轴的外套为扁簧橡胶，低温时变硬，将在低温下加大手摇力矩而降低效率；若采用双万向节，则结构复杂可靠性降低(双万向节不仅要传递旋转运动同时还要轴向移动)。再者，俯仰推杆外露也致使其组成部分电机、电机插座及电缆外露；为保护并满足滚珠丝杠伸缩，必须加橡胶或帆布保护套，从而导致天线座外观零乱不堪，上述种种，都是俯仰推杆机构外露于天线座所造成的不足。

目前天线的方位运动一般为齿轮传动，其方位驱动机构的减速器及电机固定在天线座的底座上，方位大齿轮与转台固定。工作中驱动减速器及电机位置固定不动，电机驱动减速器并带动大齿轮实现方位运动。电机下置使得整个天线座在方位轴向尺寸很大，当安装于方舱、装甲运兵车、坦克顶部时占去大量空间，使天线座适应多平台安装受到限制。由于天线是有限角运动，一般没有汇流环。所用的方位止挡设施用弹簧缓冲或橡胶缓冲，造成方位运动范围受限(在±180度以内)，难以满足大角度运动(±240 止±360度)要求，从而制约了雷达的工作性能发挥。根据以上分析，目前使用的相控阵雷达天线座(或具有同样要求的其他雷达天线座)存在以下缺陷或不足：

(1)外置型电动推杆对天线、转台加工要求严格，装配困难，天线座无法自成体系；

(2)外置型电动推杆位于转台之外，在伸缩运动的同时有摆动，难以实现密封且影响整个天线座的外观；

(3)外置型电动推杆之手摇机构可达性差、效率低、可靠性差；

(4)方位驱动装置下置使天线座的轴向尺寸大，占去较大的安装平台空间多，从而降低天线座对不同雷达平台的适应性。

(5)无汇流环时方位角难以实现超360度之较大有限角运动范围。

雷达天线座存在的上述问题在一定程度上影响到天线座的加工、装配及调试，同时影响雷达的性能，因此，从技术上改进该类型天线座非常必要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，用以解决上述现有技术的不足，提高雷达天线座工作性能，实现天线座全密封，使天线座能适应多种安装平台。

本实用新型为解决上述技术问题，采用了“俯仰推杆内置+俯仰手轮与推杆下铰链同轴安装+方位驱动机构上置+梯形丝杠螺母方位角限位+同轴安装俯仰方位测角传感器”的新型天线座方案，该技术方案所提供的天线座的具体结构包括俯仰推杆机构、俯仰手轮机构、俯仰轴、方位驱动机构、方位角限位机构、方位测角器、俯仰测角器、方位大齿轮、连接电缆、底座及转台，其中，俯仰推杆机构装置于转台之内，主要由电机、蜗杆、蜗轮、滚珠螺母、滚珠丝杠组成；方位驱动机构设置于转台内，方位大齿轮与底座固连，转台为一整体结构，受方位驱动机构的输出齿轮驱动，通过方位轴承在底座上转动；本实用新型将天线座的绝大部分机构及器件均位于转台之内并与转台一起转动。所述天线座的俯仰推杆机构及俯仰轴置于转台之内，并通过俯仰推杆下铰链与转台连接；俯仰手轮机构装于转台侧壁；方位驱动机构、方位角限位机构则上置于转台内并随转台一起转动。

上述俯仰推杆机构增设增速器和相互啮合的一对直齿轮，所述增速器与电机同轴，在增速器的低速轴端连接一个齿轮。另一齿轮的中心孔安装摇把驱动轴，该摇把驱动轴与俯仰推杆机构的下铰链轴同心。摇把驱动轴驱动空心齿轮即可实现雷达的俯仰手动。该机构既无需软轴、也无需双万向节，其效率高、安全、可靠。

所述俯仰轴由五个零件固连组成，通过安装在转台上的两个高刚性交叉滚子轴承支撑，在俯仰轴上居中的一个零件上设偏置一铰链孔，通过销轴将俯仰轴与俯仰推杆机构铰链，实现俯仰推杆机构直接推动俯仰轴。

所述方位角限位机构由带小齿轮的梯形丝杠、螺母、滚针推动轴承、滑轨支架、限位接近开关组成；其中梯形丝杠上的小齿轮随转台运动并与方位大齿轮啮合使梯形丝杠转动，螺母为异型螺母，该异型螺母臂插入滑轨支架的槽中，限位接近开关安装在滑轨支架上，实现天线座在方位±360度范围作有限角运动。

所述方位测角器、俯仰测角器均为旋转变压器，分别直接同轴安装在对应的方位轴、俯仰轴上，无传动环节，可实现高精度、无回差。

所述天线座连接电缆的两端通过压板固定于底座及转台，电缆的长度使其能够在天线座中心空间绕动为准，不需要使用汇流环而使方位角达±360度。

与现有技术相比，本实用新型天线座具有如下特点：

(1)俯仰推杆机构内置使天线上只需一组铰链孔(即俯仰轴孔)，从而降低天线的加工难度。天线座可以自成体系，装配、调试、校验方便，可以缩短装配与调试周期。

(2)俯仰推杆机构内置使天线座实现全密封；天线座的外观整洁、美观。

(3)俯仰手轮机构的安装选择了最适宜驱动位置，有效地减小了力矩，不需要软轴或双万向节的配合就能适应俯仰推杆机构的摆动，其驱动效率高，安全可靠且成本降低。

(4)方位驱动机构上置使得天线座的轴向高度尺寸大大减小，提高了天线座对多种平台的适应性。

(5)本新型天线座的俯仰角可达-90度至+15度，方位角可以实现超360度(最大±360度)有限角运动。天线座不需设置汇流环，其运动范围可调，工作可靠稳定。

(6)俯仰、方位测角装置均与对应之轴直接同轴安装，无传动环节，实现高精度、无回差。

(7)整个天线座维修维护方便。实现了防水全密封，电动、手动均很好地满足了雷达的使用要求。

附图说明

图1(a)本实用新型天线座结构示意图

图1(b)是图1(a)在A1—A1方向上的剖视图

图1(c)是图1(a)在B1—B1方向的方位限位机构剖视图

图2(a)本俯仰推杆结构示意图

图2(b)是图2(a)上的A——A向旋转剖视示意图

具体实施方式

参照上述附图，对本实用新型天线座具体实施方式进行如下详细叙述。

如图1(a)和图1(b)所示，本实用新型天线座采用“俯仰推杆内置+俯仰手轮与推杆下铰链同轴+方位驱动机构上置+梯形丝杠螺母方位角限位+同轴安装俯仰方位测角传感器”结构方案制成。该技术方案所提供的天线座的具体结构包括俯仰推杆机构1、俯仰手轮机构2、俯仰轴、方位驱动机构3、方位限位机构4、方位、俯仰测角机构5、6等主要部件及底座7及转台8等主要部件组成。所述转台8为一整体铸造结构，受方位驱动机构3的输出齿轮24驱动，通过轴承21在底座7上转动。上述天线座的绝大部分机构及器件均位于转台8之内并与转台一起转动。

天线座俯仰运动实现：参见图2(a)和图2(b)，本实用新型的俯仰推杆机构1的结构是在原有的电机33、蜗杆34、蜗轮35、滚珠螺母36、滚珠丝杠37、铰链轴41、壳体42基础上增加了增速器38、一对手轮位置调节齿轮39和40。当俯仰推杆机构1为电驱动时，电机33带动蜗杆34，通过蜗轮35带动丝杠螺母36转动。增速器38及位置调节齿轮39、40是为实现俯仰推杆机构1之手动设计的，齿轮39的中心孔与下铰链轴同心。

参见图1(a)和图1(b)并结合图2(a)，本实用新型的俯仰轴由零件9、10、11、12、13固连组成，通过与装在转台8上的两个高刚性交叉滚子轴承14支撑。雷达天线直接与俯仰轴固连。在构成俯仰轴的零件11上设偏置一铰链孔，此铰链孔与俯仰推杆机构1之滚珠丝杠37上的铰链孔通过销轴15铰链。滚珠丝杠37与俯仰轴铰链的铰连限制其转动而只能直线移动，通过丝杠37的伸缩带动俯仰轴的运动，从而实现天线的俯仰运动。俯仰推杆机构1之下铰链16通过销轴41实现与转台8之铰链。件31用于俯仰轴的密封。俯仰推杆机构在俯仰轴的整个运动行程内始终位于转台8以内。

参见图1(a)和图2(b)，俯仰手轮机构2的结构由摇把17、安全开关(未画出)、支撑座18、自调心轴承和摇把驱动轴19组成。支撑座18安装于转台8之侧壁上并与俯仰推杆机构1的下铰链轴16同心，摇把驱动轴19装在俯仰推杆机构1的空心齿轮39中，通过与之啮合的齿轮40，驱动增速器38从而实现俯仰手动。俯仰运动手动过程中支撑座18位置固定，空心齿轮39轴线位置固定。

天线座方位运动实现：参见图1(b)，方位大齿轮20与底座7固连，方位大轴承21之外圈与大齿轮20同心并与底座7固连，内圈与转台8固连，方位电机22、减速器23、输出齿轮24组成方位驱动机构3并固连于转台8上。方位电机22带动减速器23并通过输出齿轮24与大齿轮20啮合，从而实现方位运动。方位驱动机构3上置于转台8内，使得天线座的轴向高度大为降低。

天线座超360度方位角有限角限位实现：本实用新型用梯形丝杠螺母方位角限位机构4限制天线座方位角的旋转幅度。参见图1(a)和图1(c)，梯形丝杠螺母方位角限位机构4结构由带小齿轮的梯形丝杠25、螺母26、滚针推动轴承27、滑轨支架28、限位接近开关29组成；其中梯形丝杠25上的小齿轮随转台8运动并与图1(b)中的方位大齿轮20啮合，带动梯形丝杠25转动。所述螺母26为带臂异型螺母，该螺母臂插入滑轨支架28的槽中，螺母26的转动受滑轨支架28的限制，只能轴向移动，其移动的范围(两端的限位止挡限制其范围)对应方位角运动范围。限位接近开关29安装在滑轨支架28上，对天线座方位有限角运动实现电气限位。这样，当方位驱动机构3驱动转台至极限位置时，梯形丝杠螺母方位角限位机构4实现对方位转台的方位限位(包括电气及机械限位)，其运动范围达±360度。

参见图1(a)和图1(b)，本实用新型天线座的方位测角器5、俯仰测角器6，二者均为旋转变压器，分别直接同轴安装在方位轴和俯仰轴上，不带传动环节，实现了测角的高精度、无回差。

参见图1(a)和图1(b)，本实用新型天线座的连接电缆两端通过压板32固定于底座7及转台8上，电缆预留足够长度，使其能够在天线座中心绕动，从而免去汇流环。

由于本实用新型天线座的转台为一整体铸造结构，并将天线座的绝大部分机构及器件装配于转台8之内，在转台的顶部有一维修盖30，打开此盖即可实现天线座的绝大部分维修及维护，极大地方便了天线座部件的维护。由于外露件极少，容易进行密封。

试验表明：该新型天线座加工、装配、调试方便，自成体系，轴向尺寸小，方位角可±360度范围内运动。能够实现防水全密封，外形整洁美观。手轮机构无需软轴或双万向节而能适应俯仰推杆机构的摆动。工作精度高、安全可靠、维修维护方便。电动、手动均很好地满足了雷达的使用要求。

Claims (6)

1.一种俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，主要包括俯仰推杆机构、俯仰手轮机构、俯仰轴、方位驱动机构、方位角限位机构、方位测角器、俯仰测角器、方位大齿轮、连接电缆、底座及转台，其中，俯仰推杆机构(1)装置于转台(8)之外，主要由电机(33)、蜗杆(34)、蜗轮(35)、滚珠螺母(36)、滚珠丝杠(37)组成；方位驱动机构(3)设置于转台(8)内，方位大齿轮(20)与底座(7)固连，转台(8)为一整体结构，受方位驱动机构(3)的输出齿轮(24)驱动，通过轴承(21)在底座(7)上转动；其特征在于：上述天线座的主要机构置于转台(8)之内并与转台一起转动；其中，天线座的俯仰推杆机构(1)及俯仰轴置于转台(8)之内，并通过俯仰推杆的下铰链(16)与转台连接；俯仰手轮机构(2)装于转台(8)侧壁；方位驱动机构(3)、方位角限位机构(4)则上置于转台(8)内并随转台一起转动。

2.根据权利要求1所述的俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，其特征在于：在俯仰推杆机构(1)上增设增速器(38)和相互啮合的齿轮(39)和(40)，所述增速器(38)与电机(33)同轴，在增速器(38)的低速轴端连接齿轮(40)；齿轮(39)的中心孔安装摇把驱动轴(19)，该摇把驱动轴与俯仰推杆机构(1)的下铰链轴(16)同心。

3.根据权利要求1所述的俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，其特征在于：所述俯仰轴由零件(9)、(10)、(11)、(12)和(13)固连组成，通过安装在转台(8)上两个高刚性交叉滚子轴承(14)支撑，在零件(11)上设偏置铰链孔，通过销轴(15)将俯仰轴与俯仰推杆机构(1)铰链，实现俯仰推杆机构直接推动俯仰轴。

4.根据权利要求1所述的俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，其特征在于：所述方位角限位机构(4)由带小齿轮的梯形丝杠(25)、螺母(26)、滚针推动轴承(27)、滑轨支架(28)和限位接近开关(29)组成；其中梯形丝杠(25)上的小齿轮随转台(8)运动并与方位大齿轮(20)啮合使梯形丝杠转动，螺母(26)为带臂异型螺母，该螺母臂插入滑轨支架(28)的槽中，螺母移动的范围对应方位角运动范围，限位接近开关(29)安装在滑轨支架(28)上，对天线座方位有限角运动实现电气限位。

5.根据权利要求1所述的俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，其特征在于：所述方位测角器(5)、俯仰测角器(6)均为旋转变压器，分别直接同轴安装在方位轴、俯仰轴上。

6.根据权利要求1所述的俯仰推杆内置型超360度方位有限角度雷达天线座，其特征在于：所述天线座连接电缆的两端通过压板(32)固定于底座(7)及转台(8)，电缆的长度以使其能够在天线座中心空间绕动为准。

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