CN206225521U - 一种车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统。针对车载大口径反射面天线具有形状复杂、结构刚度差和机动性要求高等特点，对大口径反射面天线进行合理分块布局，确定天线的展开/折叠方式。天线的展收采用机电液一体化控制技术，以机电伺服缸作为天线俯仰的执行机构，以液压缸作为天线展收和锁定的执行机构，以PLVC模块作为伺服控制的核心器件，实现了天线的高精度快速自动俯仰、展开、折叠与锁定。该大口径折叠天线工作性能稳定、操作简单、锁定可靠、型面精度及重复定位精度高，具有广阔的应用前景。

Description

一种车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统

技术领域

本发明应用于天线技术领域，主要涉及车载天线展收控制技术。

背景技术

车载天线是以载车平台为安装基础的移动天线系统，与固定站天线相比具有机动高，可迅速灵活转移，可根据需要在不同地点进行工作，战场生存率高，不需要进行基地建设等特点。但是，对于车载6米的大口径天线而言，由于天线口径较大，天线反射体拆装运输不方便，严重制约着其在移动载体上的应用。大口径天线只有具备自动折叠功能，能够快速展开、收藏，才具备高机动性能，否则会大大影响天线的使用范围和效果。

天线反射面精度的高低，也会直接影响到系统电性能的好坏，因此要求有较高的反射面精度。对于大口径车载天线，由于天线的尺寸过大，在运输时，需要将天线拆分成若干块；在工作时，则将天线重新组装。由于对反射面天线进行了分块，再加上大口径折叠反射面天线具有形状复杂、结构刚度不足等特点，人工架设或者半自动架设不仅影响车载雷达的高机动性，同时也难以保证反射面天线的型面精度，进而直接影响天线的探测能力和精度。

近年国内的天线在机动性方面有了很大提高，与国外的天线产品的差距也在逐步缩小。国内某所设计的7米大口径自动折叠天线，实现了天线的自动俯仰、展开折叠与锁固，天线的重复面精度(均方根值)达到1.5mm，自动架设/撤收时间为15min/2人。江苏某所研制的大型抛物面折叠天线，背架采用“井”字形筋板以提高天线分块的刚度和强度。天线主面边块的折叠机构采用液压回转缸和收藏缸，通过液压回转缸和收藏缸配合带动齿条、齿轮转动，实现边块的快速自动展开/折叠，具有很高的机动性。安徽某所设计的自动折叠天线，把天线分割成相互独立而又连接的上、下2个面，天线的重复面精度(均方根值)可达0.7mm。通过使用液压回转缸以及齿轮传动的方式，初步实现了天线的自动展收/折叠功能，提高了天线的机动性，但是天线在架设时还需要人工辅助完成。

本发明为解决车载大口径折叠天线高精度全自动展收问题，与国内相关技术相比，本发明涉及的折叠天线在机动性和定位精度方面都具有一定的改善。本发明通过合理设计反射面天线结构，采用全自动，高可靠性的全自动展收系统，既保证了天线的定位精度和刚度，减轻了天线的总重量，又提高了天线的架设速度。

发明内容

本发明为解决车载大口径雷达问题，提出了一种车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统。

本发明提出的车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统包括天线座21，天线反射面，液压执行器，俯仰电动缸18，馈源支撑架和伺服传动控制，其中，所述天线反射面分为5块，包括中块3、左边块A(2)和右边块A(4)、左边块B(1)和右边块B(5)；反射面上布置密集的角铝作为型面成型筋条，各边块的背架采用薄壳梁结构拼焊而成；中块3、俯仰电动缸18和天线座21之间通过铰链方式连接，俯仰电动缸18做伸缩运动可使中块3绕转轴20做俯仰转动；所述各边块之间采用支耳7+转轴10+定位块9+锁销6的连接方式，液压执行器包括具有自锁功能的液压缸8和液压摆线马达12，其中液压缸8两端通过铰链方式分别连接到中块3和左边块A、右边块A的背架上，液压摆线马达12与减速机13相连，被固定在左边块A、右边块A外侧的背架上，减速机13转轴与左边块B、右边块B的背架连接，左边块A、右边块A和左边块B、右边块B均可绕各自的支耳和转轴做一维转动；定位块9采用“V”型结构，成对固定在中块3与左边块A、右边块A，左边块A、右边块A与左边块B、右边块B上；各边块之间设有两个不同轴的锁销6，对应的锁定缸11被固定在中块3两侧和左边块A、右边块A外侧，可分别推动相应的锁销对左边块A、右边块A和左边块B、右边块B进行锁定；所述馈源支撑架与天线反射面之间采用转轴20+定位块15的连接方式，馈源支撑架通过转轴孔14与天线反射面连接，利用自身重力产生的预紧力进行定位；伺服传动控制通过安装在天线上传感器反馈的信号，控制天线展开/折叠过程中各个液压执行器的联合动作，并使液压执行器在定位时输出恒定的预紧力，保证天线的定位精度。

本发明的有益效果在于：对天线进行了合理分块布局，采用具有自锁功能的液压执行器来实现天线各边块的展开与锁定动作，提高了天线各边块连接处的结构刚度、定位精度和可靠性；采用具有自锁功能的俯仰电动缸18来实现天线的俯仰动作，同时优化天线的机械结构，保证了天线俯仰方向的强度和俯仰精度；采用支耳7+转轴10+定位块9+锁销6的连接方式，保证了天线各边块之间的高精度定位；通过馈源支撑架的自身重力产生的预紧力，使馈源支撑架紧靠定位块15，保证了馈源支撑架与天线之间的位置精度；通过伺服传动控制，使天线能够实现全自动快速展开/折叠，同时通过控制供给恒定的油压，保证了天线各边块定位的预紧力恒定不变；液压执行器到位实现自锁，保证了天线各边块位置恒定不变，从而保证天线各边块的重复定位精度。

附图说明

图1是反射面外形和分块布局图。其中1是左边块B，2是左边块A，3是中块，4是右边块A，5是右边块B。

图2是天线背架结构图。其中6是锁销，7是支耳，8是液压缸，9是定位块，10是转轴，11是锁定油缸，12是液压摆线马达，13是减速机。

图3是馈源支撑架结构图。其中14是转轴孔，15是定位块，16是钢管桁架，17是馈源安装座。

图4是俯仰机构示意图。其中18是俯仰电动缸，19是电机，20是转轴，21是天线座。

图5是方位锁定机构示意图。其中22是方位销锁，23是方位锁定油缸。

图6是液压系统原理图。

图7是控制系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提出的车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统进行举例说明。

在本实施例中，对天线反射面进行适当尺寸的分块，将天线反射面在6米宽度方向上分为5块，每块反射面采用成熟的胎膜蒙皮拉伸面板与角铝铆接而成的工艺。其中，中块3设计宽度为1.3米，左边块A、右边块A设计宽度为1.6米，左边块B、右边块B设计宽度为0.75米，天线左右对称分布，天线反射面外形和分块布局如图1所示。

针对天线各部位的力学特性，选用不同厚度的薄壳梁结构作为天线背架结构的实现形式，在满足天线强度和刚度的条件下，减少天线的尺寸和质量。天线背架通过铆钉连接支撑天线反射面，天线背架结构如图2所示。

在保证馈源支撑架具备足够刚性的前提下，为将其重量控制在合理范围内，选择圆钢管焊接而成的桁架结构形式，两端分别留有与馈源模块及天线反射面的接口。馈源支撑架如图3所示。

俯仰机构采用俯仰电动缸18，安装在刚度较好的天线座21上。俯仰轴上安装编码器，用于检测天线的俯仰角，俯仰机构到极限位后，还设置了限位开关检测到位。工作过程，考虑到俯仰载荷较大，丝杠变载运动较为恶劣，俯仰电动缸采用了T型丝杠，俯仰任意角度都能可靠锁紧。俯仰电动缸自带过流保护和机械保护，防止意外事故对设备产生损坏。俯仰机构转动部位采用固体自润滑轴承设计，减小转动摩擦，降低起升力矩。俯仰机构如图4所示。

为了提高系统防护性能、降低功率输入，机构基本都布置在天线中块3、左边块A、右边块A和左边块B、右边块B的骨架内。天线左边块A、右边块A的折叠机构各由2支具有自锁功能的液压缸8组成。在左边块A、右边块A展开到位后，液压缸8能够进行自锁，以增加天线的自身刚度。左边块B、右边块B的旋转机构各由1只液压摆线马达12、减速器13组成。左边块B、右边块B的旋转运动由液压摆线马达12驱动，相对于其它驱动元件，液压摆线马达12的尺寸紧凑、扭力大，可方便的实现有限角度的摆动动作。通过增加减速器以实现液压摆线马达12低速度、大扭矩输出，还可以在任意位置停住。天线工作时，液压摆线马达12处于自锁定状态。

在左边块A与左边块B、右边块A与右边块B之间选择的液压摆线马达12+减速器13，能够实现在任意位置自锁。同时，每个结合处还设置了两个不同轴的销锁6。当左边块B、右边块B展开到位后，锁定油缸11推动锁销锁定左边块B、右边块B，达到定位锁固的目的。

天线座21上设计了方位锁销22和方位锁定油缸23，天线必须旋转至零位并锁定，天线才能进行展收动作，以避免天线俯仰过程中或运输中出现转动损坏天线。方位锁定机构如图5所示。

伺服传动控制包括液压子系统和伺服控制子系统。液压子系统主要包括泵站、阀组、执行机构、管路4大部分。液压子系统原理及组成如图6所示。泵站是液压子系统的动力源，将电能转化为液压能，阀组控制液压油路的压力和各个执行机构的动作，执行机构将液压能转换成机械能，推动天线各边块动作。

伺服控制子系统主要由控制盒、控制器、状态信号检测器件等组成，如图7所示。控制盒采用CAN总线通信，通过控制电缆与控制器相连，作为人机交互的接口，控制器对信号进行转换，一方面将控制盒发出的指令转换成电信号驱动俯仰电动缸、电磁阀动作，另一方面将状态信号检测器件检测到的信号转换传送给控制盒。状态信号检测器件主要由接近开关和压力传感器组成，包括2路天线折叠到位信号、2路天线展开到位信号、8路天线锁定及解锁到位信号，2路天线俯仰收藏到位信号和系统油压信号。

Claims (1)

1.一种车载大口径折叠天线高精度全自动展收系统，其特征在于：包括天线座(21)，天线反射面，液压执行器，俯仰电动缸(18)，馈源支撑架和伺服传动控制，其中：

所述天线反射面分为5块，包括中块(3)、左边块A(2)和右边块A(4)、左边块B(1)和右边块B(5)；反射面上布置密集的角铝作为型面成型筋条，各边块的背架采用薄壳梁结构拼焊而成；中块(3)、俯仰电动缸(18)和天线座(21)之间通过铰链方式连接，俯仰电动缸(18)做伸缩运动可使中块(3)绕转轴(20)做俯仰转动；

所述各边块之间采用支耳(7)+转轴(10)+定位块(9)+锁销(6)的连接方式，液压执行器包括具有自锁功能的液压缸(8)和液压摆线马达(12)，其中液压缸(8)两端通过铰链方式分别连接到中块(3)和左边块A、右边块A的背架上，液压摆线马达(12)与减速机(13)相连，被固定在左边块A、右边块A外侧的背架上，减速机(13)转轴与左边块B、右边块B的背架连接，左边块A、右边块A和左边块B、右边块B均可绕各自的支耳和转轴做一维转动；定位块(9)采用“V”型结构，成对固定在中块(3)与左边块A、右边块A，左边块A、右边块A与左边块B、右边块B上；各边块之间设有两个不同轴的锁销(6)，对应的锁定缸(11)被固定在中块(3)两侧和左边块A、右边块A外侧，可分别推动相应的锁销对左边块A、右边块A和左边块B、右边块B进行锁定；

所述馈源支撑架与天线反射面之间采用转轴(20)+定位块(15)的连接方式，馈源支撑架通过转轴孔(14)与天线反射面连接，利用自身重力产生的预紧力进行定位；

伺服传动控制通过安装在天线上传感器反馈的信号，控制天线展开/折叠过程中各个液压执行器的联合动作，并使液压执行器在定位时输出恒定的预紧力，保证天线的定位精度。