JPH0568881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アンテナの安定化及び照準を行う装
置に関し、より特定的には、海上にあるためアン
テナの位置調整と加速度とに関して許容し得る公
差より大きい振幅の角運動が生じる船舶に搭載さ
れ、かつ衛星を媒介とする電気通信用アンテナに
適用される。ここで留意すべきこととして、種々
の国際的電気通信機構により推奨されれている多
様なタイプのアンテナは、質量及び慣性に関し
て、又、要求される位置調整精度に関して夫々に
かなり異なる特性を有する。いずれの場合におい
ても、船舶上のアンテナの安定化及び照準を行う
装置は当該アンテナ固有の特性を考慮しなければ
ならない。

船舶に搭載された機器の安定化、及び照準すな
わち位置調整の問題に関してはかなり以前から多
くの解決法が提案されてきた。

これらの解決法のあるもの（例えば軍艦上の遠
隔照準器及び大砲等に係るもの）は極めて複雑
で、地理の北に対する船首の方位（cap）と垂直
線との基準（r′ef′erence）が必要とされる。この
ような方法は商船には適していない。何故なら、
コストが高くつくと共に商船のジヤイロコンパス
では通常船首基準しか得られず垂直線基準が無い
からである。

近年になつて衛星による海洋電気通信専用のア
ンテナの安定化装置が幾つか提案された。その一
例としてM.B.Johnsonの論文「Antennacontrol
for ａ ship terminal for MATISAT」（1978
年３月IEEE Conference刊行物No.160）に記載の
ものが挙げられる。この装置では、方位設定手段
を具備しかつ自由度２のジヤイロスコープ・アセ
ンブリを支持するフレームが台座上に配置されて
おり、前記ジヤイロスコープ・アセンブリの外側
カルダンが方位軸と垂直の回転軸（軸線Ｘ）を有
すると共に内側カルダンが軸線Ｘと直交する回転
軸（軸線Ｙ）を有しており、該アセンブリがアン
テナに接続されてアンテナを位置調整する。

この装置は、通常「方位XY〕形と称され、ア
ンテナの後部に取り付けられて軸線Ｘ及び軸線Ｙ
の安定化を夫々行う２つのジヤイロメータを用い
てアンテナを安定させる。しかし、この装置には
軸線Ｘ用の垂直線基準が必要である。この垂直線
基準は方位軸線上に載置された加速度計又は伏角
計によつて得られるが、加速度計又は伏角計から
の電圧は軸線Ｘの標準角測定とは関係なく、仰角
は時定数の大きいろ波を使用しない限り求め得な
い。

このような特性を有しているため、前述の装置
はトン数が小さく装備費用を抑えなければならな
い商船での使用には不適当である。

１つの揺動デバイスと２つのはずみ車、すなわ
ちホイールを介してローリング軸とピツチング軸
との周りに固定された台を有する４軸フレームも
提案された、位置調整装置は前記台に支持され、
従来の位置調整軸線を中心にアンテナの方位角と
仰角とを設定する。このような装置は明らかに極
めて複雑である。「方位XY〕タイプの３軸フレ
ームを用いる装置も提案されてたが、これは固有
のカルダンを夫々もつ２つのホイールを使用する
ためのコストが高く場所もとる。

本発明の目的は、船舶上のアンテナに必要な位
置調整と安定化とを確実に行い得、しかも、装置
本体を単純構造で小型軽量かつ安価に構成し得
る、船舶上のアンテナの安定化及び照準を行う装
置を提供することにある。

本発明によれば、前記目的は、船首方位基準出
力用のジヤイロコンパスを搭載した船舶上のアン
テナの安定化及び照準を行う装置であつて、方位
軸線のまわりに回転自在に船舶に支持された可動
部材と、方位軸線に直交する第１の軸線のまわり
に回転自在に可動部材に支持された第１のカルダ
ンと、第１の軸線と直交する第２の軸線のまわり
に回転自在に第１のカルダンに支持された第２の
カルダンと、第２の軸線と直交する照準軸を有
し、第２のカルダンに固定されたアンテナと、第
２の軸線と直交する回転軸のまわりに回転自在に
第２のカルダンに支持されており、アンテナの慣
性に比べて大きい角運動量を有しており、回転軸
を中心として連続回転する単一のフライホイール
と、第１のカルダンに第１の軸線のまわりのトル
クを作用すべく可動部材に設けられた第１のトル
クモータと、第１のカルダンの第１の回転角を検
出する第１の検出器と、第２のカルダンに前記第
２の軸線のまわりのトルクを作用すべく第１のカ
ルダンに設けられた第２のトルクモータと、第２
のカルダンの第２の回転角を検出する第２の検出
器と、第１のカルダンの方向を変更するために前
述の検出された第１の回転角を第２のトルクモー
タにフイードバツクし、第２のトルクモータを駆
動する第１のフイードバツク手段と、第２のカル
ダンの方向を変更するために前述の検出された第
２の回転角を第１のトルクモータにフイードバツ
クし、第１のトルクモータを駆動する第２のフイ
ードバツク手段と、可動部材の方位を検出する方
位検出器と、可動部材を方位軸線のまわりに回転
させるべく船舶上に設けられた駆動モータと、船
舶上に設けられており、ジヤイロコンパスから出
力された船首方位基準と方位検出器によつて検出
された可動部材の方位とに基づいて、第１の軸線
とフライホイールの回転軸とが互いにほぼ直交す
る正規位置近傍に第１のカルダン及び第２のカル
ダンが維持されるように駆動モータの回転角を制
御する制御手段とを備える船舶上のアンテナの安
定化及び照準を行う装置によつて達成される。

本発明の船舶上のアンテナの安定化及び照準を
行う装置によれば、第１のフイードバツク手段は
第１の検出器により検出された第１の回転角を第
２のトルクモータにフイードバツクして第２のト
ルクモータを駆動し、第２のトルクモータは第２
のカルダンに第２の軸線のまわりのトルクを作用
して第１のカルダンの方向を変更し、又、第２の
フイードバツク手段は第２の検出器により検出さ
れた第２の回転角を第１のトルクモータにフイー
ドバツクして第１のトルクモータを駆動し、第１
のトルクモータを第１のカルダンに第１の軸線の
まわりのトルクを作用して第２のカルダンの方向
を変更し、しかも、制御手段は、船舶に搭載され
たジヤイロコンパスから出力された船首方位基準
と方位検出器によつて検出された可動部材の方位
とに基づいて駆動モータの回転角を制御して可動
部材を方位軸線のまわりに回転し、第１の軸線と
フライホイールの回転軸とが互いにほぼ直交する
正規位置近傍に第１のカルダン及び第２のカルダ
ンを維持する。従つて、本発明の装置によれば、
船舶の姿勢が正常な場合、制御手段が駆動モータ
の回転角を制御することにより、第１の軸線と前
記フライホイールの回転軸とが互いにほぼ直交す
る正規位置近傍に第１のカルダン及び第２のカル
ダンを維持するため、アンテナの仰角が小さく船
舶が旋回した時に生じ得る。第１の軸線とフライ
ホイールの回転軸とがほぼ平行になる禁止形態を
防止し得る。加えて、第１のフイードバツク手段
第１の検出器にて検出された第１の回転角に基づ
いて歳差運動により第１のカルダンの方向を変更
し、第２のフイードバツク手段は第２の検出器に
て検出された第２の回転角に基づいて歳差運動に
より第２のカルダンの方向を変更するため、アン
テナが照準すべき方向、例えば衛星の方向の変化
に対してアンテナの向きを容易かつ高速に変更し
得、海が荒れている際等に船舶のローリング、ピ
ツチング、ヨーイングにより生じるアンテナの方
位誤り及び仰角誤りも補正し得る。又、連続回転
するフライホイールは単一であると共にアンテナ
の慣性に比べて大きい角運動量を有しているた
め、装置本体を小型軽量かつ安価に構成し得、ト
ン数が小さく、方位基準用ジヤイロコンパスのみ
備えており、垂直線基準のない商船に容易に搭載
し得、しかも、歳差運動によるアンテナの照準誤
りを極めて小さい値に維持し得る。その結果、船
舶上のアンテナに必要な位置調整と安定化とを確
実に行い得、しかも、装置本体を単純構造で小型
軽量かつ安価に構成し得る。

以下添付図面に基づく非限定的実施例を挙げて
本発明をより詳細に説明する。

第１図には照準軸Ｚをもつ螺旋アンテナ１０の
制御と位置調整とを行う装置が示されている。こ
の装置はジヤイロコンパス１４を備えた船舶１２
に搭載するためのものであり、ジヤイロコンパス
１４は船舶方位（船舶の基準線と地理上の北との
間の角θ）を出力１６から送出する。該装置は
「方位XY」と称するタイプのフレームを有する。
このフレームは方位軸線Ｇを規定する支承又はピ
ボツトをもち船舶に固定された台座１８を備えて
おり、角度検出器２４の出力信号により方向を与
えられる可動部２２が、方位用歯車付モータ２０
の作用下で前記方位軸線Ｇの周りを回転し得る。
可動部２２は、ジヤイロスコープシステムのケー
スに固定されると共に、方位軸線Ｇと直交する仰
角軸線Ｘを規定する支承２６を介して外側カルダ
ン２８を支持している。外側カルダン２８はトル
クモータ３０と角度検出器３２とを備えており、
軸線Ｘと直角の軸線Ｙを規定する支承３４を介し
て内側カルダン３６を支持している。内側カルダ
ン３６にはトルクモータ３８と角度検出器４０と
が具備される。第１図の実施例ではアンテナ１０
は内側カルダン３６に固定されている。

内側カルダン３６の内部ではジヤイロスコープ
ホイール４１がモータ（図示せず）により角運動
量Ｈ→をもつて照準軸Ｚを中心に一定速度ωで回転
する。後述の如く、角運動量Ｈ→はアンテナの慣性
と要求される安定化精度とに応じた最小値を示さ
れなければならない。

ホイール４１及びアンテナ１０は内外両カルダ
ン３６，２８は静的釣合状態におかれるように配
置される。

参考までに、例えばホイール４１とこれを支持
するカルダンとからなるような自由度２の自由ジ
ヤイロスコープの性質を簡単に説明しておこう。

周知のように角運動Ｈ→の方向は空間中で任意の
方向を占め得、支承内の摩擦トルクを考慮しなけ
れが加速に関係なく中立平衡を維持する。外部ト
ルクの合計はゼロであり、角運動Ｈ→の方向は絶対
空間中で固定される。

ただし、この性質は移動に伴つて軸線Ｘが角運
動Ｈ→と平衡になることはないという条件下でしか
存続しない。何故なら、軸Ｘが角運動Ｈ→と平行に
なるとこの「禁止形態
（configurationinterdite）」と称する位置では自
由度が消失するからである。

任意のルートをとり得る船舶上に自由度２の装
置を直接載置した場合は、角運動Ｈ→が水平であれ
ばヨーイング軸を中心とす船舶の旋回により前記
禁止形態が生じ得ることは明白である。

本発明では、船舶の姿勢が正常である時にカル
ダンが正規位置（軸戦Ｘ，Ｙ及びＺが３直角３面
角を規定）におかれるような照準角をほぼ確実に
可動部２２に与えるべく方位軸線Ｇを中心に可動
部２２の配向を行うことにより前述の如き禁止形
態を回避する。そのためには歯車付モータ２０を
下記の種々の信号を組み合わせるための加算回路
４２からなる位置調整ループで制御する。

一 船舶の船首方位θが示すジヤイロコンパス１
４の出力１６からの信号、 一 船舶の姿勢が正常である場合の方位の表示入
力４４からの信号、 一 反作用信号を送出する角度検出器２４からの
信号。

加算回路４２から送出された信号は増幅器４６
により歯車付モータ２０を作動させるに十分なレ
ベルに増幅される。

なお、歯車付モータ２０は可逆的となるに足る
十分な減速比を有していると有利である。このよ
うにすれば船舶に加えられる水平加速によつて生
じ得るトルクが方位軸線Ｇを中心とする配向に影
響を及ぼすことはない。

前述の如く位置調整はジヤイロスコープホイー
ル４１の歳差運動を利用して行われる。

ここで、モータ３８により自由度２のジヤイロ
スコープの内側カルダン３６にトルクCiが加えら
れると、外側カルダン２８に軸線Ｘを中心とした
速度ω_e ω_e＝Ci／Ｈ Sinφ の歳差運動が生じ、従つて水平線に対する仰角
φの変化、即ち軸線Ｘを中心とする回転が生じ
る。

モータ３０によつて加えられる駆動トルクCe
の効果はモータ３０側で次の２つの作用に分解さ
れる。

一 外側カルダン２８の平面と直角な成分；こ
れは支承２６に吸収される。

− 内側カルダン３６の平面と直角な成分；これ
はCe／Sinφに等しく、速度ω_iの内側カルダン
の歳差運動を誘起し、かつジヤイロスコープ・
トルクHω_iと釣合う。

要約すれば、カルダンの一方にトルクが作用す
ると他方のカルダンの方向が歳差運動によつて変
化し、従つていずれか一方のカルダンにトルクを
加えれば角運動Ｈ→の方向を任意の所定方向に向け
ることができる。

しかし乍ら、前述の説明はカルダンが完全な平
衡状態にありかつホイールが空間中で完全に固定
されていることを前提とする。実際には全ての位
置での不釣合を完全に抹消して不等弾性効果
（effets ′ｄ aniso′elasticit′e）を回避すること
は不可能であり、そのため位置調整に偏移又は偏
差が生じる。このようなズレは周期的に調整しな
ければならない。

前述の指摘は又、確立された歳差運動を前提と
するが、実際にはトルクを加えることと歳差運動
の角速度の発生との間には遷移相が存在する。計
算によればトルクを加えた時点でパルス
（pulsation）ω_pの周期的章動運動が生じる。例え
ば外側カルダン２８にトルクC_eを瞬間的に作用
させると、歳差運動に加えて、 − 内側カルダン３６の方向と軸線Ｘとの間の角
βの変化、 − パルスω_p及び最大振幅C_e／Hω_pの内側カル
ダン３６の章動運動 が生じる。尚、角βの最大値はC_eI₁／H²である。
（I₁は回転軸Ｙを中止とする内側カルダン３６の
慣性を表わす）。

章動運動の振幅を制限するためにはトルクC_e
及びC_iの間を小さくして角運動量Ｈ→の値をできる
だけ大きくしなければならない。トルクC_e及びC_i
の値を小さくするためには位置調整速度を低下さ
せる必要がある（実際には数度／秒のオーダー）。

一般に、船舶の電気通信用アンテナは広い視準
領域（champ de vis′ee）を得るべく上方構造
部、例えばマストの先端に設置される。従つてフ
レームはローリング、ピツチング、ヨーイングの
角運動の作用下におかれるのみならず激浪
（lev′ee）、偏向（embard′ee）及び水平方向の周
期的加速の作用も受ける。実際にはローリング及
びピツチングの振幅は±30°まで許容し得る。

以上使用条件を規定したので、次に安定化及び
位置調整の実施法と必要な精度を得るための条件
とについて説明する。

安定化 アンテナの安定性は、ホイール４１のジヤイロ
スコープ的堅さ（raideur gyroscopique）により
受動的に確保される。カルダンが平衡状態にあれ
ば、すなわち各回転アセンブリの重心はその軸上
にあれば、加速及び角運動によるトルクの発生が
皆無であり、ゼロに等しい平均値をもつ周期的残
留歳差運動のみがローリング及びピツチング周期
に先立ち十分に長い間存続するにすぎない。この
歳差運動は照準誤りを形成し、角運動量Ｈ→が十分
に大きければ極めて小さい値を維持する。実際に
は必要な精度は数度を越えない程度であるため、
前記の動きは殆んど問題にならない。

但しここで留意すべきこととして、角度検出器
３２及び４０は安定化操作に伴うカルダンの動き
を測定するが、一方でケースは±30°に達し得る
ローリング及びピツチングの作用下におかれる。
モータ３０及び３８の始動によつて生じる周期的
寄生歳差運動の発生を回避するためには、ジヤイ
ロスコープシステムの時定数が十分大きく、その
ため前記寄生歳差運動が必要精度より小さい値を
維持する場合以外は、角度検出器３２及び４０の
出力信号をろ波する必要がある。

第２図では各角度検出器３２又は４０に続いて
位相遅れ回路４８又は５０からなるフイルタが配
置されている。このフイルタは１分のオーダーの
時定数を有し得る。このようにすると軸線Ｘの角
度検出器３２の出力信号には平均仰角を表わす成
分しか残らず、ローリング及びピツチングに起因
する成分は除去される。但し、自動トラツキング
動作により補正される傾斜誤りは存続し得る。

船舶がヨーイング又は傾斜の動きを示す場合の
方位軸線Ｇを中心とする安定化はジヤイロコンパ
ス１４により発信され船舶の船首方位θを表わす
信号の変化に応じて行われる。

位置調整 アンテナの照準すなわち位置調整はアンテナ１
０を衛星の方向に向けておくための操作であり、
従つて船舶に対する衛星の方向が変化する度に行
われなければならない。この衛星の方向の変化は
船舶の位置変更又は船首方位変更の結果生じる。

衛星の方向は通常その方位角と仰角とによつて
規定される。方位角A_zは衛星の方向と地理の北
との間の水平面上における角度であり、仰角E_lは
衛星の方向と水平線とにより垂直面上に形成され
る角度である。これら２つの角度は船舶の経度L_p
及び緯度L_aの関数である。

第２図の実施例では、衛星、通常は静止衛星の
位置に関して記憶されたデータと、ジヤイロコン
パス１４からの船首方位θ並びに表示された経度
L_p及び緯度L_aで構成される入力データとに応じ
て衛星方位角A_z及び仰角E_lを計算する計算機５２
が具備されている。角A_z及びE_lを求めるためには
従来の三角法計算を行わなければならないが、こ
の計算法は公知であるためここでは説明しない。

例えば、方位角に比例する電圧等で構成された
出力信号は加算器４２に与えられ、加算器４２は
更に角度検出器２４からのフイードバツク信号も
受容する。その結果、発信される誤り信号は方位
制御装置の性能をある程度向上させる位相進み補
正回路５４を介して増幅器４６に送られる。

実際には、角度検出器２４を多巻電位差計で構
成し、これを可動部２２に固定されていて歯車付
モータ２０の出力ピニオンと咬み合う歯車５６に
減速歯車装置を介して接続するとよい。

船舶位置の連続する２つの表示（経度及び緯
度）間には勿論時間差が存在する。従つて、船舶
の進行には表示された位置と実際の位置との間の
誤りが生じ、この誤りは増大していく。第２図の
実施例ではこの誤りを自動トラツキング手段で補
正する。自動トラツキング手段は偏差測定計（′
ecartem′etre）５８を含んでおり、偏差測定計が
仰角誤りの補正と方位角誤りの補正とに夫々対応
する出力電圧（tensions de sortie）ΔX及びΔY
を送出する。この場合、内側カルダン３６のトル
クモータ３８の制御ループは信号El及びΔXと検
出器３２からのろ波された信号とを受容するアナ
ログ加算器６０を有する。出力信号は２象限
（deuxquadrans）増幅器６２で増幅されるか又は
モータ３８を制御すべく有極リレーに送られる。

同様にして、トルクモータ３０の制御ループは
検出器４０の他に加算器６４及び増幅器６６を備
えている。但し、方位角決定は基本的に歯車付モ
ータ２０によつて行われるため、モータ３０は内
側カルダン３６が正規位置に対してほぼずれない
ようにする目的でのみ作動することになる。

方位角での回転がゆつくり行われると、角度検
出器４０はモータ３０を作動させ、かつアンテナ
１０の位置調整を維持するための信号を送出す
る。

本発明の装置は更に、アンテナ１０に与えられ
た方位角及び仰角の実際の値を可視化する手段６
８も有し得、この可視化手段６８は場合によつて
はろ波の後で角度検出器３２及び４０の出力電圧
を表示するボルトメータで構成される。

これら３つの制御ループが閉鎖されるとホイー
ル４１は宇宙に対して、すなわち静止衛星に対し
て固定された状態になる。

第２図の装置に代えて、より簡単で極めて経済
的な第３図の如き装置を使用してもよい。この装
置には方位角及び仰角を計算する計算機は含まれ
ていないため、これら角度の値は、例えば固定プ
ログラム計算機７０により別に計算して計算機５
２に代わるコンソール７２上に表示する必要があ
る。他の部分は第２図の装置の場合と変わらな
い。

方位調整の目的は、前記禁止形態の生起を回避
することにある。軸線Ｙは仰角が小さい時、即ち
禁止形態が生じ得る条件下でほぼ垂直であり、そ
の後ホイール４１の固定によつて、例えば海が荒
れている場合にカルダンの運動に起因して生じる
ような誤りに誘発された方位誤りが補正される。

次に、質量、慣性及び必要な精度が個々に異な
る種々のアンテナに極めて適している本発明の装
置の機械的部分の具体的構造について説明する。

アンテナ１０の質量はかなり大きく、カルダン
を釣合わせるためには、慣性を増大させる大きな
付加質量を加えるよりもむしろホイール４１を軸
線Ｘ及びＹに対し片寄つた状態におく。

しかし、ジヤイロスコープシステムの全ての位
置偏移は制御ループが閉鎖された時に角検出器３
２及び４０によつて検知されることから平衡残部
（une r′esiduelle d′equilibrage）が許容し得るも
のであつても、通常は可調整錘を用いて軸線Ｘ及
びＹのまわりでの微細な平衡調節を行う。

アンテナ１０の慣性は安定性と章動周波数とに
作用し、この慣性が増加すると所定の安定性に対
してホイール４１の角運動量Ｈ→＝Ｉ・ωが増大す
ることになる。（Ｉはホイール４１の慣性モーメ
ント）。そのため、アンテナ１０を軸線Ｘ及びＹ
に最大限に近づけて慣性を減少させる。それで
も、アンテナ１０の寸法を、例えば指向性の向上
などの目的で大きくした場合には角運動量Ｈ→も増
大する。

角運動量Ｈ→の増加は、慣性をそれ以上増加させ
ないという利点を有するホイール速度ωの増加に
よつて生じ得る。しかし実際には、少なくともボ
ールベアリングからなる支承部材を使用する場合
には、速度6000回／分を越えると十分な寿命（約
50000時間）が得られない。

従つて、ホイール４１の寸法を増大することに
なるが、実際には、周縁速度が120m／秒を越え
てはならないため、この場合は遠心力が限定要因
となる。

従つて、少なくとも従来のベアリングを使用す
る場合には、本発明の装置は中位の大きさのアン
テナ、例えばパラボラアンテナの場合は直径1m
以下のものの安定化しか行えない。整相列形平面
アンテナ（antenne plane a′r′eseau phas′e）の
場合は慣性が小さいため、より大きいサイズのも
のでもよい。

勿論、大きなホイール速度を許容し得るアクテ
イブ・サスペンシヨン磁気ベアリング又は流体力
学的ベアリングを使用すればアンテナの大きさを
より大きくし得る。

次に非限定的実施例として２つの装置を説明す
る。２つの装置の内、一方は４螺旋アンテナの位
置調整に用いられ、他方はパラボアアンテナの位
置調整に用いられる。

第４図は、船舶上で天頂に向けられた４螺旋ア
ンテナ１０の方向決定装置を示している。この船
のローリング及びピツチングはGX平面上での軸
線Ｇに対する無線照準軸Ｚの傾斜角αで表わされ
る。なお、第１図の要素に該当する要素には同一
の符号を付した。第４図にも台座１８に設けられ
た軸受内で回転する方位リング（anneau de
gisement）からなる可動部２２が示されている。
リング２２はカルダン２８を支持しており、カル
ダンはピン７４と軸受２６とを介して軸線Ｘを中
心に旋回し得る。軸線Ｙを中心に旋回し得るカル
ダン３６は図示されていない軸受を介してカルダ
ン２８上で回転する。図から明らかなように「外
側」カルダン２８「内側」カルダン３６の内部に
収められており、機械的製造がより簡単である。
トルクモータ３０はピン７４のまわりに直接配置
される。

カルダン３６にはアンテナ１０とケーシング７
６とが固定されており、ケーシング７６内にはホ
イール４１とその駆動モータ７８（例えばヒステ
リシス・モータ）とが配置されている。アンテナ
１０とホイール４１とは軸線Ｙを挟んで互いがほ
ぼ均衡状態におかれるように配置される。この均
衡は軸線Ｙに関する平衡を得るための可調整錘８
０を用いれば完全に保持され得る。カルダン３６
上で位置調整し得る別の錘８２も軸線Ｙに関する
平衡を保持せしめる。

この配置構成では軸線Ｘ，Ｙ及びＧが一点に集
まり、そのためアンテナ保護用レーダドーム８４
に理論上の最小値に近い値を与えることができ
る。

このような配置構成は約15dBから1.5GHzのゲ
インを得るべく使用され、6°の調整精度を必要と
するプロジエクトIMMARSATの規準Ｂのアン
テナ又はプロジエクトPROSATの規準M5のアン
テナに使用し得る。ホイール４１を含むアンテナ
重量が3.8Kgを越えず、ホイール４１が4.82Kg・
m²／秒の慣性モーメントを有し6000回転／分で回
転するとして、フレームをローリング軸から30m
の地点に配置し、角度検出器３２及び４０の出力
に補整回路を具備しない場合、ローリング・ピツ
チング角度±30°までの精度は±1.3°の値を維持し
得る。

第５図に示されている変形例は±2°の精度を要
求する20dBから1.5GHzのゲインを与えるパラボ
アアンテナ１０の安定化と位置調整とに使用され
る。アンテナ１０の慣性は第４図に関して形成さ
れるアンテナ１０の慣性より大きく、ホイール４
１は重量5.5Kgで17Kg・m²／秒の慣性モーメント
を有することになる。なお、第５図でも第４図の
要素に該当する要素には同一符号を付した。

第５図の実施例は、軸線Ｘ及びＹが一点に集ま
らないという点で第４図の実施例とは異なつてい
る。このようにすると、最大ローリング角αが同
一であれば、アセンブリの慣性がより小さくな
る。

実際、軸線Ｘが点Ｏ（第４図参照）で軸線Ｙと
交差していれば軸線Ｙとアンテナ底部Ｓとの間の
距離OSをより長くしなければならず、従つて慣
性がかなり増大することになつたであろう。この
慣性の増大率は距離OSの自乗の２倍である。そ
の代わり第５図の場合にはケース部材
（case′a′e′quipement）８６内に収納し得る均衡
用付加錘を外側カルダン２８の内側表面に配置し
て重心を点Ｏに設定しなければならない。

必要な精度は予応力下のボールベアリング内で
3000回転／分で回転し18Kg・m²／秒の角運動量を
示すホイール４１を使用することで得られる。

本発明はこれ以外にも様々な形態に実施し得、
特に回転アンテナの場合には第１図のホイール４
１の動作を補足するか又はホイール41にとつて代
えるべくアンテナ自体をホイールとして使用して
もよい。

例えば、第６図に示されている装置は円板パラ
ボアアンテナ１０を安定させる装置であり、この
アンテナ１０をモータ７８により軸線Ｚを中心に
回転させて安定化ホイールとして利用する。この
場合にはアンテナ１０と固定部分との間の電気接
続のために回転コンタクトを使用する必要はな
い。

第６図の位置調整装置は第３図のものと同一タ
イプであり、種々の要素は第３図と同一の符号で
示されている。この種の装置は小径アンテナに適
しており、例えば、角速度200回転／分で回転し、
15N・ｍ・ｓの角運動量を示す直径0.85mの円板
アンテナ等どに使用し得る。

又、軸線Ｚの位置を変更する場合は、ジヤイロ
スコープ歳差運動すなわち軸線Ｘを中心に与えら
れて軸線Ｙを中心とする出力速度を逆方向に誘起
するトルクを使用する。第６図から明らかなよう
に、この実施例では、アンテナが天頂に向けられ
ると軸線Ｚは方位軸線Ｇと交差せずに方位軸線Ｇ
から離れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の主要構成部材を示す
簡略説明図、第２図は第１図の装置の制御回路を
示す図、第３図はより簡単な変形例を示す第２図
の類似の図、第４図及び第５図は本発明の２つの
機械的配置を示す断面図、第６図はホイールが標
準軸を中心に回転するアンテナで構成された変形
例の説明図である。 １０……アンテナ、１２……船舶、１４……ジ
ヤイロコンパス、１８……台座、２０……歯車付
モータ、２４，３２、４０……角度検出器、２８
……外側カルダン、３６……内側カルダン、３
０，３８……トルクモータ、４１……ホイール、
４２……加算回路、４６……増幅器、４８，５０
……位相遅れ回路、５２……計算機、５４……位
相進み補正回路、５８……偏差測定計、６０……
アナログ加算器、６２……２象限増幅器、６８…
…可視化手段、８０……可調整錘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 船首方位基準出力用のジヤイロコンパス１４
   を搭載した船舶上のアンテナの安定化及び照準を
   行う装置であつて、 方位軸線Ｇのまわりに回転自在に船舶に支持さ
   れた可動部材２２と、 前記方位軸線に直交する第１の軸線Ｘのまわり
   に回転自在に前記可動部材に支持された第１のカ
   ルダン２８と、 前記第１の軸線と直交する第２の軸線Ｙのまわ
   りに回転自在に前記第１のカルダンに支持された
   第２のカルダン３６と、 前記第２の軸線と直交する照準軸Ｚを有し、前
   記第２のカルダンに固定されたアンテナ１０と、 前記第２の軸線と直交する回転軸のまわりに回
   転自在に前記第２のカルダンに支持されており、
   前記アンテナの慣性に比べて大きい角運動量を有
   しており、前記回転軸を中心として連続回転する
   単一のフライホイール４１と、 前記第１のカルダンに前記第１の軸線のまわり
   のトルクを作用すべく前記可動部材に設けられた
   第１のトルクモータ３０と、 前記第１のカルダンの第１の回転角を検出する
   第１の検出器３２と、 前記第２のカルダンに前記第２の軸線のまわり
   のトルクを作用すべく前記第１のカルダンに設け
   られた第２のトルクモータ３８と、 前記第２のカルダンの第２の回転角を検出する
   第２の検出器４０と、 前記第１のカルダンの方向を変更するために前
   記検出された第１の回転角を前記第２のトルクモ
   ータにフイードバツクし、前記第２のトルクモー
   タを駆動する第１のフイードバツク手段６０，６
   ２と、 前記第２のカルダンの方向を変更するために前
   記検出された第２の回転角を前記第１のトルクモ
   ータにフイードバツクし、前記第１のトルクモー
   タを駆動する第２のフイードバツク手段６４，６
   ６と、 前記可動部材の方位を検出する方位検出器２４
   と、 前記可動部材を前記方位軸線のまわりに回転さ
   せるべく前記船舶上に設けられた駆動モータ２０
   と、 前記船舶上に設けられており、前記ジヤイロコ
   ンパスから出力された船首方位基準と前記方位検
   出器によつて検出された前記可動部材の方位とに
   基づいて、前記第１の軸線と前記フライホイール
   の回転軸とが互いにほぼ直交する正規位置近傍に
   前記第１のカルダン及び前記第２のカルダンが維
   持されるように前記駆動モータの回転角を制御す
   る制御手段４２，４６，５２，５４とを備える船
   舶上のアンテナの安定化及び照準を行う装置。 ２ 前記第１のフイードバツク手段及び前記第２
   のフイーバツク手段の夫々が低域フイルタを有す
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記フイルタが、位相遅れ回路からなる特許
   請求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 前記船舶が、前記船舶の船首方位、経度及び
   緯度に基づいて、前記第１のフイードバツク手段
   に方位角信号を発信すると共に前記第２のフイー
   ドバツク手段に仰角信号を発信する計算手段を備
   える特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   一項に記載の装置。 ５ 前記計算手段は、照準されるべく対象の方向
   と前記アンテナの照準軸線との偏差を測定する偏
   差測定計を有しており、かつ前記測定された偏差
   を前記第１のフイードバツク手段及び前記第２の
   フイードバツク手段に伝達するように構成されて
   いる特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ 前記第１のカルダンが前記第２のカルダンの
   外側に配置されている特許請求の範囲第１項から
   第５項のいずれか一項に記載の装置。 ７ 前記第１のカルダンが前記第２のカルダンの
   内側に配置されている特許請求の範囲第１項から
   第５項のいずれか一項に記載の装置。 ８ 前記アンテナの照準軸線と前記ホイールの回
   転軸とか同軸的に配列されている特許請求の範囲
   第１項から第７項のいずれか一項に記載の装置。 ９ 前記第１の軸線と前記第２の軸線とが互いに
   交わつていない特許請求の範囲第１項から第８項
   のいずれか一項に記載の装置。