EA024934B1 - Механизм развёртывания головки блоков антенн - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройствам для установки антенн на подвижных объектах, в частности, к электромеханическим подъёмно-поворотным устройствам элементов антенно-мачтовых систем радиолокационных станций (РЛС) и может быть использовано при создании образцов военной техники. Предложен механизм развёртывания головки блоков антенн, установленных на базе подвижного объекта, включающий связанные между собой, с системой управления положением блоков антенн и с блоком антенн электромеханическое устройство поворота головки блоков антенн и электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн. Электромеханическое устройство поворота головки блоков антенн содержит связанные между собой электромотор устройства поворота с червячным редуктором и поворотную стойку с несущим поворотным столом. Электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн содержит связанные между собой электромотор устройства наклона с червячным редуктором и по меньшей мере одну пару передаточных механизмов, каждый из которых включает карданный вал, шарнирно связанный с винтовым домкратом, установленным на несущем поворотном столе посредством кронштейна домкрата, шарнирно связанного с головкой блоков антенн и опорный кронштейн с шарниром, связанным с осью головки блоков антенн. Шарниры опорных кронштейнов выполнены с возможность формирования оси вращения для головки блоков антенн. Предложенный механизм имеет максимально простую и компактную конструкцию и обеспечивает высокую точность углового позиционирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Description

Изобретение относится к устройствам для установки антенн на подвижных объектах, в частности, к электромеханическим подъёмно-поворотным устройствам элементов антенно-мачтовых систем радиолокационных станций (РЛС) и может быть использовано при создании образцов военной техники.

Наземные мобильные антенны при перевозке на самоходных колёсных или гусеничных тягачах или прицепах находятся в транспортном положении. Развёртывание их в рабочее положение осуществляется с помощью специальных приводов: электромеханических, ручных или гидравлических, которые формируют различные функциональные блоки, в частности блок поворота и блок наклона, механизма развёртывания. При этом функциональные блоки механизма развёртывания устанавливаются на специальном опорно-поворотном устройстве [1].

В механизмах развёртывания антенн для поворота и наклона антенн часто используются гидромеханические приводы [2, 3]. В частности, механизмы развёртывания указанного типа включают связанные между собой и с блоком антенн гидромеханическое устройство поворота головки блоков антенн и гидромеханическое устройство наклона головки блоков антенн. При этом гидромеханические приводы имеют ряд существенных недостатков, которые негативно влияют на характеристики механизма развёртывания в целом. Так, детали и узлы гидромеханических приводов имеют значительные размеры, что значительно увеличивает габариты и массу механизма развёртывания. Гидромеханические приводы имеют также значительное, прежде всего для военной техники, время подготовки к эксплуатации. Конструкция гидромеханических приводов достаточно сложна, требует качественного трудоёмкого технического обслуживания и, соответственно, качественных эксплуатационных материалов. Для данных типов приводов требуется наличие специальных дополнительных систем (например, систем подготовки (очистки) рабочей жидкости, энергоаккумуляторов для обеспечения требуемого времени срабатывания и относительной жёсткости системы, насосной станции с резервуаром для рабочей жидкости), что, в итоге, не только увеличивает конечную стоимость эксплуатации, но и в целом снижает общую надёжность данной системы. Также следует отметить, что гидромеханические приводы имеют достаточно жёсткое требование к климатическому исполнению, поскольку для разных климатических зон используются соответствующие эксплуатационные материалы (рабочая жидкость, фильтрующие элементы) и составные элементы (уплотнения, трубопроводы).

Указанные недостатки могут быть в большей части устранены в механизмах развёртывания с электромеханическими приводами.

Так, известен механизм развёртывания из состава передвижной системы спутниковых антенн, которая содержит установленную на крыше транспортного средства спутниковую антенну, установленный внутри транспортного средства блок управления и механизм развёртывания [4]. Механизм развёртывания включает электромеханический азимутальный привод, обеспечивающий вращение антенн на 360° вокруг центральной вертикальной оси, и электромеханический привод подъёма антенны, обеспечивающий её перемещение между сложенным нерабочим и развёрнутым рабочим положениями. Такой механизм развёртывания разработан специально для спутниковых антенн в виде тарелок и с учётом особенностей его конструкции не может быть использован для антенных систем (блоков антенн) РЛС. Данный механизм развёртывания может быть принят в качестве прототипа для заявляемого механизма развёртывания по совокупности общих существенных признаков.

Задачей изобретения является создание механизма развёртывания головки блоков антенн, установленных на базе подвижного объекта, в частности в составе РЛС, который бы имел максимально простую и компактную конструкцию и обеспечивал высокую точность углового позиционирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Механизм развёртывания также должен иметь малое время срабатывания при дистанционном управлении в автоматизированном/ автоматическом режиме и быть максимально простым в управлении (в работе).

Поставленная задача решается заявляемым механизмом развёртывания головки блоков антенн, установленных на базе подвижного объекта, включающим связанные между собой, с блоком антенн и с системой управления положением блоков антенн электромеханическое устройство поворота головки блоков антенн и электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн. Поставленная задача решается за счёт того, что электромеханическое устройство поворота головки блоков антенн установлено на опорно-поворотном устройстве, которое выполнено с возможностью монтирования на базе подвижного объекта, и содержит связанные между собой электромотор устройства поворота с червячным редуктором и поворотную стойку с несущим поворотным столом. Электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн установлено на несущем поворотном столе и содержит связанные между собой электромотор устройства наклона с червячным редуктором и по меньшей мере одну пару передаточных механизмов, каждый из которых включает карданный вал, шарнирно связанный с винтовым домкратом, установленным на несущем поворотном столе посредством кронштейна домкрата, шарнирно связанного с головкой блоков антенн и опорный кронштейн с шарниром, связанным с осью головки блоков антенн. При этом шарниры опорных кронштейнов выполнены с возможность формирования оси вращения для головки блоков антенн.

Описанные особенности конструкции основных функциональных блоков заявляемого механизма развёртывания (электромеханического устройства поворота головки блоков антенн и электромеханиче- 1 024934 ского устройства наклона головки блоков антенн) обеспечивают простое и надёжное управление положением головки блоков антенн и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях. Так, в электромеханическом устройстве поворота головки блоков антенн в соответствии с управляющим воздействием, поступающим на электромотор устройства поворота с червячным редуктором, простыми и доступными специалистам в данной области техники механическими средствами можно обеспечить поворот поворотной стойки с несущим поворотным столом в заданное положение. В электромеханическом устройстве наклона головки блоков антенн в соответствии с управляющим воздействием, поступающим на электромотор устройства наклона с червячным редуктором, движение передаётся на карданный вал, который обеспечивает подъём соответствующих рабочих элементов (в частности, выдвижной трубы) домкрата на заданную высоту. При этом шарнирные соединения головки блоков антенн с кронштейном домкрата и опорным кронштейном обеспечивают свободный поворот головки блоков антенн в вертикальной плоскости на соответствующий заданный угол.

В предпочтительных формах реализации заявляемого механизма развёртывания несущий поворотный стол закреплён на поворотной стойке опорно-поворотного устройства со стороны своей нижней поверхности и выполнен звездообразным, а поворотная стойка снабжена внутренним зубчатым венцом, выполненным с возможностью вхождения в зацепление с зубчатым: венцом шестерни, установленной на выходном валу электромотора устройства поворота, установленного в корпусе опорно-поворотного устройства. В данных формах реализации обеспечивается максимально простая управляемая передача крутящего момента с выходного вала электромотора устройства поворота на поворотную стойку с несущим поворотным столом.

Электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн предпочтительно может содержать электромотор устройства наклона с червячным редуктором, выходной вал которого связан соответствующим карданным валом с входными валами пары симметрично расположенных винтовых домкратов, каждый из которых установленных на несущем поворотном столе посредством соответствующего кронштейна домкрата с возможностью изменения углового положения домкрата с выдвижной трубой в вертикальной плоскости, и пару симметрично расположенных опорных кронштейнов, каждый из которых жёстко установлен на несущем поворотном столе относительно соответствующего кронштейна домкрата со стороны противолежащей входному валу домкрата. При этом в верхней зоне каждого кронштейна домкрата предусмотрено посадочное гнездо, выполненное с возможностью установки в нём с возможностью вращения оси, предусмотренной на основании выдвижной трубы домкрата. В верхней зоне выдвижной трубы домкрата предусмотрено средство шарнирного присоединения головки блоков антенн. В верхней зоне каждого опорного кронштейна предусмотрен элемент фиксации с посадочным гнездом, выполненным с возможностью установки в нём оси головки блоков антенн. Угловое положение головки блоков антенн задаётся путём соответствующего управляемого электромотором выдвижения выдвижной трубы домкрата, который одновременно имеет возможность беспрепятственного поворота вокруг его шарнирного соединения с кронштейном домкрата. Благодаря шарнирному соединению головки блока антенн с опорным кронштейном, угловое положение головки блока антенн задаётся и поддерживается в двух «точках», что определяет высокую точность и стабильность задания угла наклона блоков антенн. Кроме того, такая конструкция практически исключает возможность «заклинивания» в механической части, что обеспечивает её высокую надёжность.

В предпочтительных формах реализации электромеханическое устройство поворота головки блоков антенн может быть установлено на поворотном столе с возможностью поворота на 90° по часовой стрелке и против часовой стрелки.

В предпочтительных формах реализации для предупреждения поломки механической части при возможном выходе за пределы установленного диапазона угловых перемещений в горизонтальной и вертикальной плоскостях заявляемый механизм развёртывания может быть оборудован защитными концевыми выключателями электромеханического устройства поворота головки блоков антенн и электромеханического устройства наклона головки блоков антенн, соответственно.

Кроме того, предпочтительным является также выполнение электромеханического устройства поворота головки блоков антенн и электромеханического устройства наклона головки блоков антенн с возможностью принудительной их фиксации в транспортном и рабочем положениях.

Описанные выше и другие преимущества заявляемого механизма развёртывания будут рассмотрены ниже более подробно на примере одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм реализации, проиллюстрированной с помощью чертежей, на которых схематично представлены:

фиг. 1 - фрагмент заявляемого механизма развёртывания в виде спереди (с местным разрезом); фиг. 2-4 - электромеханическое устройство наклона с головкой блока антенн в транспортном положении в различных видах;

фиг. 5-7 - электромеханическое устройство наклона с головкой блока антенн в развёрнутом положении в различных видах.

На фиг. 1 изображён фрагмент заявляемого механизма развертывания головки блоков антенн (в виде спереди), а на фиг. 2-7 - более детально электромеханическое устройство наклона головки блоков антенн в различных положениях и различных видах. Механизм развёртывания головки блоков антенн

- 2 024934 включает связанные между собой, с системой управления положением блоков антенн (на чертежах не изображена) и с блоком антенн (головка 1 блоков антенн представлена на фиг. 2-7) электромеханическое устройство 2 поворота головки 1 блоков антенн и электромеханическое устройство 3 наклона головки 1 блоков антенн. Электромеханическое устройство 2 поворота головки 1 блоков антенн установлено на смонтированном на базе (на чертежах не изображена) подвижного объекта опорно-поворотном устройстве 4. Электромеханическое устройство 2 поворота головки 1 блоков антенн содержит связанные между собой электромотор 5 устройства поворота с червячным редуктором и поворотную стойку 6 с несущим поворотным столом 7. Несущий поворотный стол 7 выполнен звездообразным (см. фиг. 4 и 7) и закреплён нижней горизонтальной плоскостью (полкой) на поворотной стойке 6 с внутреннем зубчатым венцом 8, выполняющей роль подшипника, относительно вертикальной оси которой вращается несущий поворотный стол 7. Внутренний зубчатый венец 8 поворотной стойки 6 входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 9, установленной на выходном валу электромотора 5 с червячным редуктором.

Электромеханическое устройство 3 наклона головки 1 блоков антенн установлено на несущем поворотном столе 7 и содержит связанные между собой электромотор 10 устройства 3 наклона с червячным редуктором и пару передаточных механизмов, каждый из которых включает карданный вал 11, шарнирно связанный с винтовым домкратом 12, установленным на несущем поворотном столе 7 посредством кронштейна 13 домкрата 12, шарнирно связанного с головкой 1 блоков антенн и опорный кронштейн 14 с шарниром 15, связанным с осью 16 (см. фиг. 2, 7) головки 1 блоков антенн. Шарниры 15 опорных кронштейнов 14 выполнены с возможность формирования оси вращения для головки 1 блоков антенн.

Кронштейны 13 домкратов 12 и опорные кронштейны 14 закреплены на верхней горизонтальной плоскости (полке) звездообразного несущего поворотного стола 7. Опорные кронштейны 14 выполнены в виде опор с элементами фиксации (на чертежах не показаны), в верхней зоне которых расположены посадочные гнёзда 17, в которые укладываются оси 16, расположенные на головке 1 блоков антенн (см. фиг. 2, 7). К опорным кронштейнам 14, при помощи осей (изображены на фиг. 1, но позициями не обозначены) крепятся кронштейны 13 с закрепленными на них домкратами 12, обеспечивающими наклон головки 1 блоков антенн в вертикальной плоскости относительно опорных кронштейнов 14 (см. фиг. 5). В основании выдвижной трубы 18 домкратов 12 установлена ось (позицией на чертежах не обозначена), которая упирается в посадочные гнезда (позициями на чертежах не обозначены) кронштейна 13, с элементами фиксации (на чертежах не показаны), осей, установленных на головке 1 блоков антенн. К входным валам домкратов 12 присоединены карданные валы 11, которые также присоединены к выходному валу электромотора 10 с червячным редуктором.

Заявляемый механизм развёртывания головки блоков антенн функционирует следующим образом.

Механизм развёртывания головки блоков антенн, смонтированный на базе подвижного объекта и находящийся в транспортном положении (фиг. 2-4) переводят в рабочее (развёрнутое) положение.

Как уже было упомянуто выше в заявляемом механизме развёртывания электромеханическое устройство 2 поворота головки 1 блоков антенн и электромеханическое устройство 3 наклона головки 1 блоков антенн выполнены с возможностью принудительной их фиксации в транспортном положении, для чего предусмотрены соответствующие, например механические, средства фиксации (на чертежах не изображены). В рассматриваемой форме реализации предусмотрены средства фиксации положения звездообразного несущего поворотного стола 7 и средства фиксации положения осей домкратов 12. Упомянутые средства фиксации снимаются.

При необходимости устанавливают/проверяют связь механизма с автоматической/автоматизированной системой управления положением блоков антенн (в частности, с блоком/пультом управления), которая на чертежах не изображена ввиду несущественности форм её реализации в рамках заявляемого механизма развёртывания, а также известности специалистам в данной области техники принципов организации такой системы.

Работа электромеханических устройств (развёртывание головки 1 блоков антенн в рабочее положение) начинается включением с пульта управления подачи электропитания к электромоторам 5 и 10 электромеханических устройств поворота 2 и наклона 3 головки 1 блоков антенн, соответственно. Сначала срабатывает установленный в корпусе опорно-поворотного устройства 4 электромотор 5 с червячным редуктором электромеханического устройства 2 поворота головки блоков антенн (фиг. 1, фиг. 5-7), который передает вращающий момент на шестерню 9, через которую передает вращающий момент на поворотную стойку 6 с внутренним зубчатым венцом 8 и поворачивает в рабочее положение (на заданный угол) звездообразный несущий поворотный стол 7 с установленными на нём устройством 3 наклона головки 1 блоков антенн и головкой 1 блоков антенн.

После этого срабатывает установленный на верхней поверхности несущего поворотного стола 7 электромотор 10 с червячным редуктором из состава электромеханического устройства 3 наклона головки 1 блоков антенн (фиг. 1, фиг. 5-7), который передает вращающий момент на карданные валы 11, далее крутящий момент передается на входные валы винтовых домкратов 12, которые, в свою очередь, выдвигают выдвижную трубу 18 и благодаря шарнирным соединениям домкрата 12 с кронштейном 13 домкрата и с карданным валом 11 обеспечивают беспрепятственный наклон головки 1 блоков антенн в вертикальной плоскости относительно осей опорных кронштейнов 14. При этом наклон головки 1 блоков ан- 3 024934 тенн обеспечивается также благодаря наличию шарниров 15 в верхней зоне опорных кронштейнов 14, на которых предусмотрены посадочные гнёзда 17 для осей головки 1 блоков антенн. Шарниры 15 опорных кронштейнов 14, таким образом, представляют собой оси вращения, относительно которых наклоняется головка 1 блоков антенн.

Для контроля за выполнением процесса поворота и наклона головки 1 блоков антенн в электромеханических устройствах предусмотрены концевые выключатели, которые ввиду очевидности для специалистов в данной области техники возможных форм их реализации на чертежах не показаны и в рамках настоящего описания рассматриваться не будут.

Перевод заявляемого механизма развёртывания головки блоков антенн в транспортное положение производится в обратной последовательности (см. фиг. 2-4).

Заявляемый механизм развёртывания головки блоков антенн обеспечивает размещение головки блоков антенн за счёт управляемого наклона в предельном высотном габарите, а также стыковку головки блоков антенн за счёт поворота с основанием РЛС.

Заявляемый механизм развёртывания головки блоков антенн обеспечивает автоматизированное/автоматическое последовательное циклическое тандемное выполнение операций, используемых для развёртывания элементов антенных систем РЛС. Заявляемый механизм развёртывания головки блоков антенн позволяет не только повысить мобильность и сократить время и снизить трудоёмкость выполнения работ по развёртыванию, но и, по сравнению с аналогами, существенно упростить обслуживание, снизить эксплуатационные расходы, повысить надёжность и долговечность системы в целом.

Источники информации:

1. Диняев Н.С., Конструирование механизмов антенн, М.: МАИ, 2002, с. 133-136.

2. Патент ЕА № 004364 В1, опубл. 29.04.2004.

3. Патент ЕА № 004729 В1, опубл. 26.08.2004.

4. Патент И8 № 7 230 581 В2, опубл. 12.07.2007.

Claims (5)

1. Механизм развёртывания головки (1) блоков антенн, установленных на базе подвижного объекта, включающий связанные между собой, с блоком антенн и с системой управления положением блоков антенн электромеханическое устройство (2) поворота головки (1) блоков антенн и электромеханическое устройство (3) наклона головки (1) блоков антенн, отличающийся тем, что электромеханическое устройство (2) поворота головки (1) блоков антенн установлено на опорно-поворотном устройстве (4), которое выполнено с возможностью монтирования на базе подвижного объекта и содержит связанные между собой электромотор (5) устройства (2) поворота с червячным редуктором и поворотную стойку (6) с несущим поворотным столом (7), электромеханическое устройство (3) наклона головки (2) блоков антенн установлено на несущем поворотном столе (7) и содержит связанные между собой электромотор (10) устройства (3) наклона с червячным редуктором и по меньшей мере одну пару передаточных механизмов, каждый из которых включает карданный вал (11), шарнирно связанный с винтовым домкратом (12), установленным на несущем поворотном столе (7) посредством кронштейна (13) домкрата (12), шарнирно связанного с головкой (1) блоков антенн, и опорный кронштейн (14) с шарниром (15), связанным с осью (16) головки (1) блоков антенн, при этом шарниры (15) опорных кронштейнов (14) выполнены с возможностью формирования оси вращения для головки (1) блоков антенн.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что несущий поворотный стол (7) закреплён на поворотной стойке (6) опорно-поворотного устройства (4) со стороны своей нижней поверхности и выполнен звездообразным, а поворотная стойка (6) снабжена внутренним зубчатым венцом (8), выполненным с возможностью вхождения в зацепление с зубчатым венцом шестерни (9), установленной на выходном валу электромотора (5) устройства (2) поворота, установленного в корпусе опорно-поворотного устройства (4).

3. Механизм по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что выходной вал электромотора (10) устройства (3) наклона с червячным редуктором связан соответствующим карданным валом (11) с входными валами пары симметрично расположенных винтовых домкратов (12), каждый из которых установлен на несущем поворотном столе (7) посредством соответствующего кронштейна (13) домкрата (12) с возможностью изменения углового положения домкрата (12) с выдвижной трубой (18) в вертикальной плоскости, при этом электромеханическое устройство (3) наклона головки (1) блоков антенн содержит пару симметрично расположенных опорных кронштейнов (14), каждый из которых жёстко установлен на несущем поворотном столе (7) относительно соответствующего кронштейна (13) домкрата (12) со стороны противолежащей входному валу домкрата (12), причём в верхней зоне каждого кронштейна (13) домкрата (12) предусмотрено посадочное гнездо, выполненное с возможностью установки в нём с возможностью вращения оси, предусмотренной на основании выдвижной трубы (18) домкрата (12), в верхней зоне выдвижной трубы (18) домкрата (12) предусмотрено средство шарнирного присоединения головки (1) блоков антенн, а в верхней зоне каждого опорного кронштейна (14) предусмотрен элемент фиксации с посадочным гнездом (17), выполненным с возможностью установки в нём оси (16) головки (1) блоков

4. Механизм по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что электромеханическое устройство (2) поворота головки (1) блоков антенн установлено на поворотном столе (7) с возможностью поворота на 90°.

5. Механизм по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что оборудован защитными концевыми выключателями электромеханического устройства (2) поворота головки (1) блоков антенн и электромеханического устройства (3) наклона головки (1) блоков антенн.

6. Механизм по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что электромеханическое устройство (2) поворота головки (1) блоков антенн и электромеханическое устройство (3) наклона головки (1) блоков антенн выполнены с возможностью их принудительной фиксации в транспортном и рабочем положениях.

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

Фиг. 4

- 4 024934 антенн.

- 5 024934

Фиг. 6

Фиг. 7