DE3122445A1

DE3122445A1 - Passive stabilisierungsanordnung fuer verfolgungsantennen

Info

Publication number: DE3122445A1
Application number: DE19813122445
Authority: DE
Inventors: takeshi Hachiooji Tokyo Bessho; Rikio Yokohama Kiryu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1981-06-02
Publication date: 1982-03-11
Also published as: NO811861L; JPS6117006B2; DE3122445C2; US4442435A; GB2080040B; CA1165435A; NO153625B; GB2080040A; JPS57713A; NO153625C

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Antennenstabilisierungsanordnung und insbesondere Verbesserungen für eine sogenannte passive Stabilisierungsanordnung für auf Schif-5

fen anzubringende Satelliten-Verfolgungsantennen.

Zahlreiche Anforderungen werden an auf Schiffen installierte Satelliten-Verfolgungsantennen gestellt.

Auf Schiffen installierte Verfolgungsantennen müssen zunächst den gewünschten, auf einer stationären Erdbahn befindlichen Satelliten aufspüren, indem der Höhenwinkel und das Azimut gesteuert werden. Nachdem der anvisierte Satellit aufgefunden wurde, ist die Richtung der

Antenne entsprechend den Veränderungen des Schiffskurses und der Schiffsposition nachzuführen.

Schiffskursänderungen werden von einem Kreiselkompaß festgestellt und normalerweise automatisch dadurch ausgeglichen, daß die Antennenplattform in die Azimutrichtung bewegt wird. Schiffspositionsänderungen werden von Hand aktualisiert.

Bei maritimer Satellitenbeobachtung müssen ferner zwei 25

Bewegungen von Schiffen berücksichtigt werden, nämlich

Stampfen und Rollen. Diese Bewegungen machen es notwendig, daß die Antennensteuerung automatisch Winkeländerungen schnell und genau ausgleicht, um übermäßige Richtungsfehler zu vermeiden.

Es ist bereits eine sogenannte passive Antennenstabilisierungsanordnung bekannt, die zwei auf vertikalen Achsen sitzende Schwungräder und Kreisel aufweist, um die Stampf-und Rollbewegung unabhängig auszugleichen. ,. Dies wird dadurch erreicht, indem die Kreisel über eine eingeschränkte Winkelverschiebung präzedieren können, ohne daß die Hauptstampf- oder -rollachse beeinflußt wird.

^c Die bekannte passive Stabilisierungsanordnung weist für die Satellitenverfolgung jedoch dann wesentliche Nachteile auf, wenn die Antennenrichtstellung während periodischer Stampf- und Rollstörungen aufgrund von Änderungen des Schiffskurses aktualisiert wird.

Während der Stampf- und Rollbewegung hat nämlich der Drall des Kreisels eine horizontale Drehmomentenkomponente, wodurch aufgrund der Rechtehandregel für die Kreiselpräzession die Plattform bei einer Drehung um die Azimutachse einer Kippkraft ausgesetzt wird.

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Das Horizontalkomponenten-Drehmoment des Kreiseldralls verhindert somit die genaue Stabilisierung der Antennenplattform und verursacht daher übermäßige Ausrichtoder Verfolgungsfehler ο

Es ist Aufgabe der Erfindung,, eine verbesserte passive Antennenstabilisierungsanordnung zu schaffen, die für maritime Satellitenverfolgung geeignet ist.

Außerdem sollen die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten vermieden und eine genauere Stabilisierungsanordnung geschaffen werden, die die Einflüsse von unerwünschtem Drehmoment ausgleichen kann=

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen»

Die Erfindung weist somit einen feststehenden Ständer auf, an dem eine Antennenplattform über ein Kardangelenk schwenkbar aufgehängt ist* Ferner sind mindestens zwei Kreisel vorgesehen, von denen jeder ein Schwungrad bzw. eine Kreiselscheibe und einen Antriebsmotor aufweist. Die Kreiselachsen stehen rechtwinkelig aufeinander und sind derart an der Plattform aufgehängt, daß ihre Azimutachsen normal auf die Plattform stehen.

Ferner sind KreiselAzimutantriebe vorgesehen, die die mindestens zwei Kreisel um ihre Kreisel-Azimutachsen in Abhängigkeit von zur Stabilisierung der Plattform dienender Azimutinformation treiben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungs-'^ beispiels;

Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1; und

Figur 3 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der "^ Linie A-A in Figur 2.

Eine Plattform 10 einer in Figur 1 und ebenso in Figur 2 dargestellten Verfolgungsantenne 12 ist über ein Kardangelenk 14 an einem festen Ständer 15 schwenkbar

aufgehängt.

Das Karadangelenk 14 weist einen inneren Ring 16 und einen äußeren Ring 18 auf. Gemäß den Figuren 2 und 3 ist der innere Ring 16 durch zwei nach innen gerichtete

Stützachsen 20 und 21, die als innere Kardanachsen

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bezeichnet werden, am festen Ständer 15 befestigt. Die äußeren Enden der inneren Kardanachsen 20 und 21 liegen in Lagern 24.

Außerdem ist der innere Kardanring 16 über zwei nach außen vorstehende Stützachsen 22 und 23„ die als äußere

Kardanachsen bezeichnet werden

schwenkbar mit dem

äußeren Karadanring 18 verbunden. Lager 26 tragen den inneren Kardanring 16 drehbar um die äußeren Kardanachsen 22 und 23. Gemäß Figur 3 ist ein Kettenrad 19 des äußeren Kardanringes 18 über eine Kette oder einen Riemen 28 mit einem Kettenrad 30 eines Azimutantriebs 32 gekoppelt.

Ein Antriebsmotor 31 des Azimutantriebs 32 ist an der Plattform 10 befestigt.

Da die Plattform 10 über ein Stützlager 36 mit dem äußeren Kardanring 18 gekoppelt ist, dreht sie sich um die Azimut -Achsen, wenn der Azimutantrieb 32 ein Antriebssignal erhält.

Gemäß Erfindung schneiden die gemeinsamen Mittellinien der inneren Kardanachsen 20 und 21 die äußer-en Kardanachsen 22 und 23. Außerdem ist der Schwerpunkt der Plattform 10 unter der Ebene der inneren Kardanachsen

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und der äußeren Kardanachsen angeordnet.

An der Plattform 10 hängen mindestens zwei Kreisel 34 und 36, deren Azimutachsen normal zur Plattformebene stehen.

Die Kreisel 34 und 36 weisen jeweils Scheiben 38 und 40 sowie Antriebsmotoren 42 und 44 auf. Die Scheiben 38 und 40 werden mit hoher Geschwindigkeit entgegengesetzt zueinander gedreht, um einen Kreiseleffekt zu erzielen. Die Scheiben 38 und 40 sind durch die Kreiselachsen 50 und 51 und die Kreiselhalterungen 54 und 55 drehbar aufgehängt.

Die Kreiselachsen 50 und 51 sind senkrecht aufeinander angeordnet. Die Kreisel 34 und 36 haben ihre jeweiligen Schwerpunkte unterhalb der Kreiselachsen 50 und 51.

Ein Kreiselazimutantrieb 66 dient zum Antreiben der Kreisel 34 und 36 um deren Azimutachsen in Abhängigkeit von Azimutinformation, die zur Stabilisierung der Plattform 10 dient.

In der bevorzugten Ausführung weist der Kreiselazimutantrieb 66 einen Antriebsmotor 60 auf. Der Antriebsmotor

- igr -

60 wird von Signalen angesteuert, die von einem Änderungen des Schiffskurses feststellenden Kompaß stammen.

Das Kettenrad 61 des Antriebsmotors 60 ist über Ketten 62 und 63 mit Kreisel-Kettenrädern 58 und 59 gekoppelt., die an dem jeweiligen Ende der Kreiselhalterung 54 bzw. 55 gemäß Figur 3 befestigt sind.

Da die Kreiselhalterungen 54 und 55 durch Lager 68 .JQ drehbar in der Plattform 10 gehalten sind, können sich die Kreiselachsen 50 und 51 um ihre jeweiligen Azimutachsen drehen und dennoch normal aufeinander verbleiben .

-I5 Auf diese Weise lassen sich die Kreisel 34 und 36 von der Plattform-Bewegung in Azimutrichtung trennen. Wenn die Plattform 10 zur Satellitenverfolgung in Abhängigkeit von Änderung des Schiffskurses um die Azimutachse gedreht wird, dann werden die Kreiselachsen 50 und 51 iⁿ entgegengesetzter Richtung mit einer Geschwindigkeit gedreht, die synchron zur Bewegung der Plattform 10 ist. Die Kreiselachsen 50 und 51 behalten daher ihre gleiche relative Lage auch dann bei_s wenn sich die Plattform 10 um die Azimutachse dreht und es tritt somit keine horizontale Drehmomentenkomponente des

- λ/- 40'

Kreiseldrehimpulses auf. Es läßt sich somit eine sehr genaue Stabilisierung erreichen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kreisel-Azimutantrieb einen einzigen Motor 60 zum gleichzeitigen Treiben der beiden Kreisel 34 und 36 auf, während die Kreiselachse 50 normal zur Kreiselachse 51 verbleibt.

-IQ Es ist klar, daß sich die erfindungsgemäße Stabilisierungsanordnung auch dadurch verwirklichen läßt, indem man zwei Motoren für den Antrieb der beiden Kreisel verwendet, während der übrige Teil der Vorrichtung unverändert bleibt.

hu/do

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Leerseite

Claims

Passive Stabilisierungsanordnung für Verfolgungsantennen Anspruch e

1./ Passive Stabilisierungsanordnung für Verfolgungsantennen, gekennzeichnet durch einen festen Ständer (15), eine mit Hilfe von Kardangelenken (16,18) schwenkbar an dem Ständer (15) befestigte Antennenplattform (10), mindestens zwei Kreisel (34,36) mit jeweils einer Scheibe (38,40) und einem Antriebsmotor (42,44), deren Kreiselachsen (50,51) im rechten Winkel aufeinander stehen und die an der¹ Plattform (10) derart aufgehängt sind, daß ihre Kreisel-Azimutachsen normal auf die Plattform (10) stehen, und durch Kreisel-Azimutantriebe zum Antreiben der mindestens zwei Kreisel um ihre Azimutachsen in Abhängigkeit von zur Stabilisierung der Plattform (10) dienender Azimut-Information.

2. Passive Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisel-Azimutantrieb einen einzigen Motor (60) zum Antreiben der beiden Kreisel (34,36) aufweist.

3. Passive Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisel-Azimutantrieb zwei Motoren zum jeweiligen Antreiben der beiden Kreisel (34, 36) aufweist.

4. Passive Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardanaufhängung eine innere Aufhängung und eine äußere Aufhängung aufweist, wobei die äußere Aufhängung (54, 55) zum Antrieb um die Azimutachse an der Plattform (10) montiert ist und wobei der Kreisel-Azimutantrieb derart angeordnet ist, daß die Kreisel (34, 36) entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Plattform (10) angetrieben werden.