CN2204069Y - 陀螺稳定平台二轴天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陀螺稳定平台二轴天线 装置，它有天线支撑杆、平衡摆、万向十字连轴节、陀 螺稳定平台、方位俯仰机构、天线支架、反射面等部件 组成。当船体摇摆时，利用陀螺稳定平台上旋转的飞 轮形成的陀螺力矩与干扰力矩方向相反，达到维持天 线装置原水平状态。本实用新型具有体积小、重量 轻，结构简单，加工制作简易，稳定精度高，成本低廉 等特点，是船用通信、电视、气象云图等发送接收设备 理想的天线装置，具有推广应用价值。

Description

本实用新型涉及船用无线电通信、电视、气象云图发送接收等设备领域中使用的一种陀螺稳定平台二轴天线装置。

电子工业部第五十四所于1994年3月2日申请的“二轴接收天线装置”，中国专利号为94206209.4，这种天线装置虽体积小、重量轻，但没有陀螺稳定平台装置，只能适用于陆用，不能适用于船用。

目前船载卫星通信设备的天线系统由于受船体摇摆的影响会失去发送、接收效能，这就需要对天线波束指向进行稳定。过去传统的作法是采用惯导平台进行引导稳定，即由惯导平台提供船体的摇摆参数，然后经座标转换变为天线座架各支撑轴的运行参数，各轴的运动抵消船体摇摆对波束指向的影响，从而保持天线波束指向不变，这种天线的稳向装置其缺点因必须依赖惯导平台作引导源，所以独立性差，另外惯导平台本身存在误差，加之长距离信号传输和船体变形以及座标转换误差，所以稳向精度低，惯导平台本身价格昂贵，所以整个天线稳向装置价格高，而且结构复杂，整体设备调整难度大。

本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种船用的陀螺稳定平台二轴天线装置，并本实用新型还具有体积小，重量轻，结构简单，加工制作简易，稳定精度高，成本低廉等特点。

本实用新型的目的是这样实现的：它由天线支撑杆1、平衡摆2、万向十字连轴节3、陀螺稳定平台4、方位俯仰机构5、天线支架6、反射面7、方位轴8、导电滑环9组成。其中天线支撑杆1下端底座用紧固件安装在船体甲板上、上端安装在万向十字连轴节3下叉件轴孔内并用螺钉紧固固定，在万向十字连轴节3上叉件轴孔内安装方位轴8并用螺钉紧固固定，在万向十字连轴节3限位架上用钢丝绳吊装平衡摆2，在方位轴8下端套装固定导电滑环9，在方位轴8中间通过轴承安装联接陀螺稳定平台4，在方位轴8上端通过轴承安装方位俯仰机构5，天线支架6用紧固件固定安装在方位俯仰机构5的左右俯仰板15、16上，反射面7用紧固件固定安装在天线支架6上。

本实用新型还可以通过以下措施达到：

本实用新型万向十字连轴节3由下叉件11、上叉件12、十字轴13、限位架14组成，其中上下叉件11、12的叉口分别通过轴承与十字轴13的4个轴活动联接安装，限位架14用螺钉固定安装在上叉件12上。

本实用新型陀螺稳定平台4由陀螺架17、电机18、飞轮19、限位件20、电极刷21、进动轴螺钉22组成，其中飞轮19用螺母固定安装在电机18的轴上，构成能旋转的陀螺部件，陀螺电机18两侧通过进动轴螺钉22、陀螺架17轴孔内轴承活动安装在陀螺架17上，使陀螺电机18可以绕进动轴螺钉22摆动，限位件20安装在电机18外部两侧并用螺钉固定在陀螺架17上，电极刷21用螺钉固定安装在陀螺架17中心轴孔下侧上，并使电极头与异电滑环9接触连接，电极刷21两引线与电机18电源线连接。

本实用新型平衡摆2制作成椭园环状结构，其长轴尺寸与短轴尺寸之比为2：1。

万向十字连轴节3轴中心进动轴螺钉22中心之间距离25尺寸为10至25毫米、万向十字连轴节3轴中心与方位俯仰机构5的俯仰轴10中心之间距离26尺寸为15至30毫米。

陀螺稳定平台4中的飞轮19的高度23尺寸为35至55毫米、直径24尺寸为150至250毫米。

本实用新型与背景技术相比有如下优点：

1.背景技术中采用惯导平台进行引导稳定，属一种有源稳定系统，因此复杂、价格昂贵，而本实用新型采用陀螺稳定平台引导稳定，属一种无源稳定系统，因此简单，体积小，重量轻，稳定性能好精度高。

2.本实用新型结构简单，加工制作简易，成本低廉，便于批量生产，推广应用。

3.本实用新型由于舰船的摇摆能进行自动的稳定，使天线波束指向始终指向空中目标，达到良好的接收发送效果，是目前船用无线电通信、电视、气象云图等设备理想的陀螺稳定平台天线装置。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型万向十字连轴节3、方位俯仰机构5的结构示意图。

图3是本实用新型陀螺稳定平台4的结构示意图。

参照图1至图3，本实用新型由天线支撑杆1、平衡摆2、万向十字连轴节3、陀螺稳定平台4、方位俯仰机构5、天线支架6、反射面7、方位轴8、导电滑环9组成。

本实用新型天线支撑杆1下端底座用紧固件安装在船体甲板上，也可以固定在天线的下罩上后并通过联接段安装在船体甲板上，上端安装在万向十字连轴节3的下叉件11轴孔内并用螺钉紧固固定。实施例天线支撑杆1用铸铝件并机械加工成园锥管状结构，使其下端安装在船甲板上，上端能插在下叉件11轴孔中。

本实用新型万向十字连轴节3由下叉件11、上叉件12、十字轴13、限位架14组成。在万向十字连轴节3上叉件12轴孔内安装方位轴8并用螺钉紧固固定，上下叉件11、12的叉口分别通过轴承与十字轴13的4个轴活动连接安装，其作用能使上下叉件11、12以十字轴13为轴心作纵向摆动±15度，横向摆动±30度。实施例万向十字连轴节3的上下叉件11、12均用铸钢件一端加工成轴孔形，另一端加工成叉口形，上下叉口交叉十字安装在十字轴13上，实施例十字轴13同样用钢材料机械加工而成。限位架14用螺钉固定安装在上叉件12的叉口外侧上，实施例限位架14用钢板材料机械加工成吊环状结构，套在万向十字连轴节3外边。在万向十字连轴节3的限位架14上用二根钢丝绳吊装平衡摆2。限位架14其作用一是连接平衡摆2，二是调节万向十字连轴节3的上下叉件轴孔的重合度。

本实用新型平衡摆2制作成椭园环状结构，椭园环的长轴尺寸与短轴尺寸之比为2：1。实施例平衡摆2用厚钢板材料焊接机械加工成椭园环状，本实用新型长轴采用300毫米、短轴采用150毫米尺寸制作，吊装时平衡摆2的长轴方向相对船的横向，短轴方向相对船的纵向。其作用是补偿陀螺稳定平台摇摆，调节本实用新型系统重心的位置。

本实用新型在方位轴8下端套装固定导电滑环9，在导电滑环9的上方方位轴8上通过轴承安装联接陀螺稳定平台4。陀螺稳定平台4由陀螺架17、电机18、飞轮19、限位件20、电极刷21、进动轴螺钉22组成。其中飞轮19用螺母固定安装在电机18的轴上，构成能旋转的陀螺部件，陀螺电机18两侧通过进动轴螺钉22、陀螺架17轴孔内轴承活动安装在陀螺架17上，使陀螺部件电机18可以绕进动轴螺钉22摆动。实施例由4个旋转的陀螺部件四角对称布置安装在陀螺架17上，陀螺架17采用铸铝成形后并经过机械加工而成，制作成能安装4个陀螺部件的框架结构，电机18采用市售55BF009型电机制作，每分钟转速可达3000转。飞轮19采用钢材料铸成后再机械加工而成，飞轮19高度23尺寸为35至55毫米、直径24尺寸为150至250毫米。实施例飞轮19高度23尺寸为35毫米、直径24尺寸为150毫米制作。限位件20安装在电机18外部两侧，并用螺钉固定在陀螺架17上，限位件20作用防止电机18在陀螺架17的框内摆动角度太大，调节摆动角度的大小。电极刷21用螺钉固定安装在陀螺架17中心轴孔下侧上，并使电极头与导电滑环9接触连接，电极刷21两引线与电机18电源线连接。导电滑环9、电极刷21均采用市售的通用件制作，其作用外接220伏（或110伏）交流电源通过导电滑环9、电极刷21加到陀螺电机18上，使电机18加电后，陀螺架17能绕方位轴8转动。实施例方位轴8用钢棒材料机械加工而成。

在方位轴8上端通过轴承安装方位俯仰机构5，使方位俯仰机构5能绕方位轴8作方位转动。天线支架6用紧固件固定安装在方位俯仰机构5的左右俯仰板15、16上，使天线支架6能绕左右俯仰板15、16中的俯仰轴10作俯仰摆动。反射面7用紧固件固定安装在天线支架6上。实施例方位俯仰机构5的结构和方位俯仰角控制、天线支架6、反射面7均采用电子部第五十四所研制申请的中国专利号94206209.4中相应的部件。

本实用新型制作中万向十字连轴节3轴中心与进动轴螺钉22中心之间距离25尺寸为10至25毫米，实施例采用10毫米尺寸距离制作。万向十字连轴节3轴中心与方位俯仰机构5的俯仰轴10中心之间距离26尺寸为15至30毫米，实施例采用15毫米尺寸距离制作。距离尺寸25、26的大小其作用能保证陀螺稳定平台4有很好的稳定性。

本实用新型工作过程如下：当船体摇摆时，天线支撑杆1也随船体作横摇或纵摇，即围绕万向十字连轴节3的轴作摆动，而在万向十字连轴节3另一轴上端的方位轴8上装有4只高速旋转的飞轮19的陀螺稳定平台4，由于飞轮的质量大，且质量分布在飞轮的外缘，所以转动惯量大。当船体没有摇摆的情况，飞轮19的自转轴均垂直向下，它们的进动轴螺钉22对轴承座均没有附加压力，当船体受风浪作用而摇摆时，飞轮19将绕进动轴螺钉22旋转，即产生进动力，对轴承座产生附加压力，两个轴承座产生的附加压力形成的陀螺力矩正好与干扰力矩方向相反，从而使陀螺稳定平台4维持原来的水平状态，使得万向十字连轴节3上部方位轴8上的方位俯仰机构5总保持水平状态，从而使反射面7的天线波束始终指向空间飞行目标，不会因船的摇摆而偏离接收发送目标，达到本实用新型的目的。

Claims (6)

1、一种由天线支撑杆(1)方位俯仰机构(5)、天线支架(6)、反射面(7)、方位轴(8)、导电滑环(9)组成的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于还有平衡摆(2)、万向十字连轴节(3)、十字陀螺稳定平台(4)组成，其中天线支撑杆(1)下端底座用紧固件安装在船体甲板上、上端安装在万向十字连轴节(3)上叉件轴孔内并用螺钉紧固固定，在万向十字连轴节(3)上叉件轴孔内安装方位轴(8)并用螺钉紧固固定，在万向十字连轴节(3)限位架上用钢丝绳吊装平衡摆(2)，在方位轴(8)下端套装固定导电滑环(9)，在方位轴(8)中间通过轴承安装联接陀螺稳定平台(4)，在方位轴(8)的上端通过轴承安装方位俯仰机构(5)，天线支架(6)用紧固件固定安装在方位俯仰机构(5)的左右俯仰板(15)、(16)上，反射面(7)用紧固件固定安装在天线支架(6)上。

2、根据权利要求1所述的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于万向十字连轴节（3）由下叉件（11）、上叉件（12）、十字轴（13）、限位架（14）组成，其中上下叉件（11）、（12）的叉口分别通过轴承与十字轴（13）的4个轴活动联接安装，限位架（14）用螺钉固定安装在上叉件（12）上。

3、根据权利要求1或2所述的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于陀螺稳定平台（4）由陀螺架（17）、电机（18）、飞轮（19）、限位件（20）、电极刷（21）、进动轴螺钉（22）组成，其中飞轮（19）用螺母固定安装在电机（18）的轴上，构成能旋转的陀螺部件，陀螺电机（18）两侧通过进动轴螺钉（22）、陀螺架（17）轴孔内轴承活动安装在陀螺架（17）上，使陀螺电机（18）可以绕进动轴螺钉（22）摆动，限位件（20）安装在电机（18）外部两侧并用螺钉固定在陀螺架（17）上，电极刷（21）用螺钉固定安装在陀螺架（17）中心轴孔下侧上，并使电极头与导电滑动环（9）接触连接，电极刷（21）两引线与电机（18）电源线连接。

4、根据权利要求3所述的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于平衡摆（2）制作成椭园环状结构，其长轴尺寸与短轴尺寸之比为2：1。

5、根据权利要求4所述的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于万向十字连轴节（3）轴中心与进动轴螺钉（22）中心之间距离（25）尺寸为10至20毫米、万向十字连轴节（3）轴中心与方位俯仰机构（5）的俯仰轴（10）中心之间距离（26）尺寸为15至30毫米。

6、根据权利要求5所述的陀螺稳定平台二轴天线装置，其特征在于陀螺稳定平台（4）中的飞轮（19）的高度（23）尺寸为35至55毫米、直径（24）尺寸为150至250毫米。

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