DE3928926C1 - Reflector swivelling unit for imaging radiometer - has four coiled springs directly behind torsion bar to limit its loading - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schwenken eines in Form eines Parabolspiegel ausgebildeten Reflektors eines abbildenden, im Mikrowellenbereich arbeitenden Radiometers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten, im Mikrowellenbereich arbeitenden Radiometern, mit welchen von Flugzeugen aus der Erdboden abgetastet wird, werden, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, Reflektoren 1 benutzt, die quer zur Flugrichtung a geschwenkt werden. Die schwenkbaren Reflektoren sind offset-gespeiste Parabolspiegel 1; der Strahl wird dann durch das Verschwenken des Para­ bol-Reflektors 1 um eine Achse b ausgelenkt.

Gegenüber dem Parabol-Reflektor 1 ist ein sogenannter Rausch­ empfänger 4 angeordnet, welcher an seiner dem Reflektor zu­ gewandten Seite ein Empfangsteil 5 für 90 GHz oder 140 GHz aufweist, an welchem ein auf den Parabol-Reflektor 1 ausge­ richtetes Empfangshorn 6 angebracht ist. Der Parabol-Reflek­ tor 1 wird von einem Motor 2 durch Zwischenschalten einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle angetrieben.

Durch das Schwenken des Parabol-Reflektors 1 um eine Achse b wird eine sinusförmige Schwenkbewegung c ausgeführt; hier­ durch wird dann auf dem Erdboden in Abhängigkeit von der Flughöhe des das abbildende Radiometer mitführenden Flug­ zeugs ein der Schwenkamplitude des Parabol-Reflektors 1 ent­ sprechender Streifen erfaßt. In Fig. 1 ist die geometrische Auflösung und damit die Erfassung der Erdoberfläche durch einen Kreis 10 angedeutet.

Bei den bisher üblichen Antrieben 2 wird eine koaxial zu der Achse b angeordnete Welle 3 durch eine starr gekoppelte, nicht näher dargestellte Kurbelwelle angetrieben. Bei dieser Antriebsart treten jedoch große Kräfte auf, welche eine sehr steife, mechanische Konstruktion sowie eine hohe Antriebs­ leistung erfordern. Für Schwenkfrequenzen über etwa 10 Hz hinaus ist die vorstehend beschriebene Art Antrieb daher für den Einsatz in kleineren Flugzeugen nicht mehr brauchbar, da die Gesamtanordnung zu groß und zu schwer wird und die benötigte und unbedingt erforderliche, elektrische Leistung nicht mehr zur Verfügung gestellt werden kann.

In CH-332 861 ist eine Radar-Richtantennen-Anordnung gezeigt, die einen Primärstrahler, einen rotationssymmetrischen Re­ flektor sowie einen Antriebsblock mit Antriebsmitteln für die Zusatzbewegungen des Primärstrahlers und des Reflektors aufweist. Der Reflektor ist an einer Lagerstelle des An­ triebsblocks um eine senkrecht zur Symmetrieachse des Re­ flektors stehende, horizontale Achse schwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegung des Reflektors wird mit Hilfe eines Re­ sonanzantriebs durchgeführt. Hierzu ist der Reflektor außer­ halb der Schwenkachse über eine Triebfeder mit einem Kurbel­ rad verbunden, das durch einen gesonderten Motor über eine Schnecke angetrieben wird. Ferner sind Schwingfedern vorge­ sehen, die so bemessen sind, daß die Eigenfrequenz des aus dem Reflektor und den Schwingfedern bestehenden, schwingfä­ higen Gebildes beispielsweise etwa 3 bis 5 Hz beträgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Schwenken eines Reflektors eines abbildenen Radiometers zu schaffen, welche auch in kleineren Flugzeugen ohne Schwierig­ keit verwendet werden kann, und mit welcher der Reflektor mit einer höheren Schwenkfrequenz betrieben werden kann.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Schwenken eines Reflektors eines abbildenden Radiometers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß zwischen der Welle des zu schwenkenden Reflektors und der Abtriebsseite eines exzentrisch an einem Antriebsmotor ange­ lenkten Kurbeltriebs eine Torsionsfeder in Form eines Tor­ sionsstabs angeordnet ist, welcher gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Durch die Zwischenschaltung des als Torsionsfeder wirkenden Torsionsstabs ist eine weiche Kopplung zwischen dem zu schwenkenden Parabol-Reflektor und dem Antrieb ge­ schaffen.

Um die Beanspruchung der Torsionsfeder in Form des Torsions­ stabs zu verringern, und um gleichzeitig die Gesamtanordnung zu verkleinern, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung unmittelbar nach dem Torsionsstab, d. h. zwi­ schen diesem und dem Parabol-Reflektor eine Federanordnung aus vorzugsweise vier Schraubenfedern vorgesehen. Hierbei sind die vier Schraubenfedern jeweils mit einem Ende an einem starr mit der Welle des Parabol-Reflektors verbundenen Halteteils und mit ihrem anderen Ende jeweils an einem Trag­ rahmen der Schwenkeinrichtung befestigt und gehaltert. Durch diese Ausbildung der Federanordnung und durch die beschrie­ bene Halterung der vier die Federanordnung bildenden Schrau­ benfedern werden immer die bezüglich der Reflektorwelle dia­ metral gegenüberliegenden Federnpaare wechselweise gespannt und wieder entspannt.

Die erfindungsgemäße Schwenkeinrichtung ist somit ein schwingfähiges System, welches um seine Resonanzfrequenz herum betrieben wird, welche bei der erfindungsgemäßen Schwenkeinrichtung bei 38 Hz±2 Hz liegt. Hierbei wird die Resonanzfrequenz durch die spezielle Ausbildung der vier Schraubenfedern und/oder auch durch die angetriebenen Massen bestimmt. Ebenfalls von den anzutreibenden Massen sowie von den vier Schraubenfedern hängt auch die Amplitude ϑ (siehe Fig. 2) der Schwenkbewegung und damit der Auslenkung des Pa­ rabol-Reflektors ab; die Amplitude wird ferner auch durch die Amplitude ϕ des Kurbelantriebs (siehe Fig. 2) bestimmt, welche ihrerseits wieder durch die Änderung eines Radius r der exzentrischen Anlenkung des Kurbeltriebs an einem An­ triebsmotor gewählt und damit festgelegt werden kann.

Zur Kompensation von mechanischen Erschütterungen aufgrund von Unwuchten u. ä. werden außer dem Parabol-Reflektor vor­ zugsweise auch noch Ausgleichsmassen entweder über einen An­ trieb mit der gleichen Schwingungscharakteristik oder aber durch denselben Antrieb wie der Parabol-Reflektor gegenläu­ fig angetrieben. Vorzugsweise sind die gegenläufig angetriebenen Ausgleichsmassen auf verschiedenen Seiten des Antriebs für den Parabol-Reflektor angeordnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Aus­ führungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines abbildenden Ra­ diometers und dessen prinzipielle Arbeitswei­ se sowie

Fig. 2 schematisch in vereinfachter Wiedergabe eine bevorzugte Ausführungsform einer Schwenkein­ richtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Schwenken eines in Form eines Parabol­ spiegels ausgebildeten Reflektors 1 eines abbildenden Radio­ meters dargestellt. Von einem Antrieb in Form eines Elektro­ motors 2 wird ein mit einem Radius r exzentrisch angelenkter Kurbeltrieb aus beweglich miteinander verbundenen Kurbeltei­ len 21 und 22 angetrieben.

Mit dem freien Ende des Kurbelteils 22 des Kurbeltriebs ist eine Welle 23 starr verbunden. Mit dem anderen Ende der Welle 23 ist ein Torsionsstab 7 mit einem vorzugsweise recht­ eckigen oder quadratischen Querschnitt verbunden. Mit dem anderen, in Fig. 2 linksseitigen Ende des Torsionsstabes 7 ist die den Reflektor 1 tragende Welle 3 starr verbunden. Mit der Welle 3 ist ferner ein Halteteil 30 starr verbunden, an welchem wiederum schematisch dargestellte Schraubenfedern 8-1 bis 8-4 mit einem Ende befestigt sind. Das andere Ende der Federn 8-1 bis 8-4 ist jeweils mit Teilen 9-12 bzw. 9-34 verbunden, die ihrerseits an einem schematisch angedeuteten Tragrahmen 9 befestigt sind.

Durch die Zwischenschaltung des als Torsionsfeder wirkenden Torsionsstabes 7 zwischen der Abtriebswelle 23 des Antriebs­ motors 2 und der den Reflektor 1 tragenden Welle 3 ist eine weiche Kopplung zwischen dem zu verschwenkenden Parabol-Re­ flektor 1 und dem Antrieb 2 geschaffen. Durch die auf der Abtriebsseite des Torsionsstabes 7 vorgesehene Federanord­ nung aus den vier Schraubenfedern 8-1 bis 8-4 wird einer­ seits die Beanspruchung des Torsionsstabs erheblich gemin­ dert und gleichzeitig kann ein entsprechend kleiner bemes­ sener Torsionsstab verwendet werden, so daß die Anordnung zum Verschwenken des Reflektors 3 insgesamt kleinere, ins­ besondere kürzere Abmessungen aufweist.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Schwenken eines in Form eines Parabol- Spiegels ausgebildeten Reflektors eines abbildenden, im Mik­ rowellenbereich arbeitenden Radiometers, mit einem Elektro­ motor als Antrieb, an welchem exzentrisch ein Kurbeltrieb angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle (3) des zu schwenkenden Reflektors (1) und der Abtriebsseite des Kurbeltriebs (21, 22) eine Tor­ sionsfeder in Form eines Torsionsstabs (7) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Torsionsstab (7) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt hat.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Verringerung der Beanspruchung an dem Torsionsstab (7) unmittelbar nach diesem (7) eine Feder­ anordnung aus vier Schraubenfedern (8-1 bis 8-4) vorgesehen ist, welche jeweils mit einem Ende an einem starr mit der Reflektorwelle (3) verbundenen Halteteil (30) und mit ihrem anderen Ende jeweils an einem am Tragrahmen (9) angebrachten Teil (9-12; 9-34) der Schwenkeinrichtung gehaltert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Kompensation von mechanischen Er­ schütterungen Ausgleichsmassen mittels desselben Antriebs (2) wie der Reflektor (1) gegenläufig zu diesem angetrieben sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gegenläufig angetriebenen Massen auf verschiedenen Seiten des Reflektorantriebs (2) vorge­ sehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Kompensation von mechanischen Er­ schütterungen Ausgleichsmassen mittels eines Antriebs ange­ trieben sind, welcher die gleiche Schwingungscharakteristik wie der Antrieb (2) des Reflektors (1) aufweist.