JPS6214502A - アンテナ指向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は海事衛星通信等に使用されるアンテナの衛星方
向への指向装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のアンテナ指向装置は、例えば第４図に示す如く構
成されている。即ち、この指向装置は、同図に示す如く
、アンテナ、ジンバル等からなり、アンテナマウントと
も言われ、主として、船上に装備される機構部（１）と
船内に装備される制御部（２）とから構成される。同図
において（３）は基台で、それに支柱（３八）が植立さ
れ、その上端にフォーク状の部分（３Ｂ）が取り付けら
れている。部分（３Ｂ）の両脚にロール軸々受（４１，
（４’）　（（４’）は図示せず）が設けられている。

この基台（３）が船体上に取付けられる。（５）はロー
ルジンバルで、ロール軸々受（４）、　　（４’）と対
応する位置に、ロール軸（６）。

（６′）が夫々固設され、これ等が上記ロール軸々受（
４１、（４’）に夫々回動的に嵌合される。ロールジン
バル（５）はロール軸（６１，（６’）と夫々９０°離
れた位置にピンチ軸々受（７）　、　　（７’）を有し
、これ等にピッチジンバル（８）の対応位置に固設され
たピンチ軸（９）、　　（９’）が夫々回動的に嵌合さ
れる。ピンチジンバル（８）は、ブリッジ（８−１）を
介して上方に突出する円筒部（１０’）を有し、その内
部に方位軸々受（９−１＞　、　　（９−１’）を互い
に上下に離して固設する。

（１０）は方位軸で、これは上記円筒部（１０’）内の
方位軸々受（９−１）　、　　（９−１’）に回動的に
嵌合すると共に、下端に方位歯車（１１）が、又上端に
口字状部材（１２）が夫々固設される。該口字状部材（
１２）は、上記ロール軸（６１，（６’）又はピンチ軸
（９）、　　（９’）と同一の高さの所に、仰角軸（１
３）。

（１３’）を有する。これ等仰角軸（１３）　、　　（
１３’）は、夫々一端はアンテナ（１４）が取付けられ
ている取付部材（１５）　、　　（１５’）の対応位置
に設けた、仰角軸々受（１６）　、　　（１６’）に夫
々回動的に嵌合する。

（エフ）は方位軸（ｌＯ）と平行な軸のまわりに高速で
回転するフライホイールを内蔵するフライホイールユニ
ットで、ピッチジンバル（８）に固定される。

このフライホイールユニッ）（１７）を設けたことで、
ピッチジンバル（８）、口字状部材（１２）、アンテナ
（１４）等からなる部分は、ジャイロケースの一部を構
成し、これ等全体がジャイロとなる。

（１８）はピッチトルカで、基台（３）のフォーク状の
部分（３Ｂ）のロール軸々受（４′）の位置に取付けら
れ、上記フライホイールユニット（１７）ニ対して、非
接触時に上記ロール軸（６）　、　　（６’）のまわり
に、その入力電流に比例したトルクを加え、その結果、
ピッチジンバル（８）以内をピッチ軸（９１。

（９′）のまわりにプリセツションさせる作用を行う。

（１９）はロールトルカで、ピッチジンバル（５）のピ
ッチ軸々受（７′）の位置に取付けられ、上記フライホ
イールユニット（１７）に対して非接触的に上記ピッチ
軸（９）　、　　（９’）のまわりにその入力電流に比
例したトルクを加え、その結果、ピッチジンバル（８）
以内をロール軸＋６１．　　（６’）のまわりにプリセ
ツションさせる作用を行う、　　（２０）はロール傾斜
針で、ピッチジンバル（８）上に取付けられ、ピッチジ
ンバル（８）のロール軸＋６１　、　　（６’）まわり
の傾斜を検出し、その出力は増幅器（２２）を介して、
上記ロールトルカ（１９）にフィードバックされ、ピッ
チジンバル（８）をロール軸＋６）　、　　（６’）ま
わりに関して、當に水平に保持する。　　（２１）はピ
ッチ傾斜計で、ピッチジンバル（８）上に取付けられ、
ピッチジンバル（８）のピンチ軸（９）　、　　（９’
）まわりの傾斜を検出し、その出力は増幅器（２３）を
介してピッチトルカ（１８）にフィードバックされ、ピ
ッチジンバル（８）をピンチ軸＋９１　、　　（９’）
まわりに関して常に水平に保持する。即ち、上記２個の
フィードバックループにより、ピッチジンバル（８）は
常に水平に保持され、その結果、方位軸（１０）は富時
、鉛直に保持されることになる。　　　　”口字状部材
（１２）のピッチジンバル（８）に対する方位角は、そ
の回転子（図示せず）が方位歯車（１１）と噛合してい
るブリッジ（８−１）上に設けた方位角発信器（２４）
によって検出され、制御部（２）に送られる。又、アン
テナ（１４）の口字状部材（１２）に対する仰角も、そ
の回転子（図示せず）が一方の仰角軸（１３）に固定し
た仰角歯車（２５）に噛合している一方の取付部材（１
５）に設けた仰角発信器（２６）によって検出され、同
時に制御部（２）に送られる。制御部（２）においては
、ジャイロコンパス（図示せず）からの船首方位、衛星
の方位角、仰角等をもとに演算を行い、ブリッジ（８−
１）上に設けた方位サーボモータ（２７）及び取付部材
（１５）に設けた仰角サーボモータ（２８）に、増幅器
（２７＾）及び（２８Ａ　）を介して命令を与え、アン
テナ（１４）を所要の衛星方向に指向させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる従来のアンテナ指向装置にあって
は、ピンチジンバルの傾斜を検出するための高価な傾斜
計を２個必要とする。又、上記２個の傾斜計の出力を増
幅するための２個の増幅器が必要である。更に、上記２
個の増幅器により、ピッチジンバルを水平に復元させる
ための２個のトルカが必要である。このように多くの部
品を必要とするため、従来のアンテナ指向装置は高価と
なるばかりでなく、信頼性等が低下する等の問題がある
。

更に、各ｐ！４斜計から対応するトルカに到る配線が、
ロール軸やピンチ軸等の回転軸を通るので、ｎＪ撓電電
路はスリップリング等を必要とし、装置全体の信頼度が
これによっても低下する。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、基台と、該基台に対して水平且つ互いに直角
な２個の軸まわりの回転の自由度をもって支持した鉛直
軸方向のスピン軸を有するフライホイールユニットと、
該フライホイールユニットに対して、方位制御機構及び
仰角制御機構を介して取付けたアンテナと、上記フライ
ホイールユニットのスピン軸を略々鉛直方向に保持する
起立ループとよりなるアンテナ指向装置において、上記
起立ループを、第２の基台と、該第２の基台にとりつけ
たモータと、円環状の空洞を有し上記モータにより低速
回転駆動される回転容器と、該回転容器の上記円環状空
洞の一部を満たす作動液とより成る機械式起立装置で構
成し、上記回転容器の回転軸と上記フライホイールユニ
ットのスピン軸とが平行となるように上記機械式起立装
置を上記フライホイールユニットに取付けたアンテナ指
向装置である。

〔作用〕

本発明の上述したアンテナ指向装置によれば、鉛直方向
のスピン軸を有し、ジンバルによって船体から自由に支
持したジャイロケースに、内部に粘性液を封入した円環
を、スピン軸と平行な軸線のまわりに低速一定速度で回
転する起立装置を取付けることにより、スピン軸を常時
鉛直に保持させるようになし、このジャイロケースに、
方位制御系及び仰角制御系を介してアンテナを取付ける
ことにより、アンテナを常時、所定の衛星方向に指向さ
せるようにしたものである。

″″０“°　　　　　　　　　　　　　　　ｌ第１図は
本発明のアンテナ指向装置の一実施例を示す斜視図であ
る。同図において、第４図に示す従来例と同一の部材は
同一の番号を付し、それ等の説明は省略する。

第４図に示す従来例と第１図の本発明の実施例との相違
する点は、第４図の例におけるロール傾斜針（２０）、
増幅器（２２）　、ロールトルカ（１９）及びピンチ傾
斜針（２１）、増幅器（２３）　、ピッチトルカ（１８
）からなる２系統の起立系をなくし、それ等の代わりに
第２図に示す起立装置（４０）をピッチジンバル（８）
（図においてはフライホイールユニット（１７）の−ト
部）に取付けた点にある。

第２図に示す如く、フライホイール（１７−１）を内蔵
するフライホイールユニッ）（１７）の下ＩＩＳに、断
面コ字状の基台（４０−１）をその連結部（４０−ＩＡ
　）が下になるように取付ける。基台（４０−１）は、
その中央部に於て連結部（４０−ＩＡ　）より上方に突
出する軸受保持部（４０−２）を有し、その内部に、垂
直方向に於て離間している例えば２個の玉軸受（４０−
３）　、　　（４０−３Ａ）の外輪を夫々嵌合保持する
。

該玉軸受（４０−３）　、　　（４０−３Ａ　）の内輪
に、上部にフランジ（４０−４）を有する軸（４０−５
）を嵌合する。

尚、軸（４０−５）をフライホイール（１７−１）のス
ピン軸と略平行となす、又、フランジ（４０−４）に接
触して、外周に円環状の空洞部（４０−６）を有する回
転容器（４Ｏ−７）の円盤部（４０−８）の中央開孔（
４０−９）を軸（４０−５）に嵌合する。一方、上記軸
（４０−５）の下端を、カップリング（４０−１０＞　
　（同図にはコイルスプリングを用いている）を介して
、図示せずも減速機構を内蔵するモータ（４０−１１）
の駆動軸（４０−１２）と連結し、回転容器（４０−７
）を低速回転駆動する。又、上記回転容器（４０−７）
の空洞部（４０−６）内には、シリコン油等の高粘性の
作動液（４０−１３）を、その半ばを満たすように充填
する。

モータ（４０−１１”）としては、原理的には、略々一
定回転数が保持できればどのようなタイプのものでも使
用可能であるが、現在、タイミングモータ等の名称で市
販されている極数が多く、低速型のタイプが望ましい。

次に、第３図Ａ及びＢを参照して、本発明に使用する起
立装置（４０）の原理を説明する。第３図人は、フライ
ホイール（１７−１）のスピン軸、すなわち、回転容器
（４０−７）が角度θだけ（Ｘ−Ｘ’）軸のまわりに傾
斜した状態におけるその側断面図、第３図Ｂはその平面
図を夫々示している。尚、第３図人において、Ｈはフラ
イホイール（１７−１）の角運動量を表す。

回転容器（４Ｏ−７）が回転していない場合、作動液（
４０−１３）の表面は水平となるため、第３図Ｂの＜ｉ
ｋｌで示した部分が重くなり、同図Ｔ１で示したトルク
が発生するが、これだけでは傾斜角度θと直角方向にジ
ャイロのプリセツションを生ぜしめるのみで、何等起立
トルクとはならない。

一方、回転容器（４０−７）が、モータ（４０−１１）
によって、矢印（＾ｌ）方向に回転させられている場合
には、回転容器（４０−７）の円環状の空洞部（４０−
６）の底面及び側面と作動液（４０−１３＞　　との粘
性抵抗により、（８１点の液がカキ上げられ、最も深い
液面は回転容器（４０−７）の最大傾斜部分（ａ）から
進んだＣｂｌ側に移動し、この移動した液体によって、
第３図ＢのＴ２に示したトルクが生じることになる。こ
のトルクＴ２は、上向きベクトルであるフライホイール
（１７−１）の角運動量Ｈに作用して、スピン軸の傾斜
角度θを減する方向にジャイロにプリセツションを生せ
しめることで、起立装置として機能することになり、ピ
ッチジンバル（８）を船の動揺等とは無関係に常時水平
に保持せしめることが出来る。

尚、アンテナの感度変化を利用してアンテナを正しく衛
星方向に指向させるステップトラック等の方法が実用化
されているが、これ等の方法を併用できることは、勿論
である。

〔発明の効果〕

本発明によるアンテナ指向装置の効果は次の通りである
。従来の装置における高価な２個の傾斜計、２個の増幅
器、ロールトルカ、ピッチトルカからなる起立ループを
１個の機械式起立装置によって１き換えることができ、
大幅なコストダウンが達成出来る。

更に、従来の装置においては、傾斜針からトルカに至る
配線が、ロール軸やピッチ軸の回転軸を通る為、可撓電
路或いはスリップリング等を必要とし、装置全体の信頼
度を低下させていたが、本発明ではか−る部品が不要な
ので、装置の信頼度が大幅に向上する。

又、従来装置における増幅器を不要としたことにより、
システムの耐環境、温度性能を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアンテナ指向装置の路線的斜視図、第
２図は起立装置の断面図、第３図人及びＢは起立装置の
原理を説明するに供する路線図、第４図は従来のアンテ
ナ指向装置の路線的斜視図である。 図に於て、（１）は機構部、（２）は制御部、（３）は
基台、（４１，（４’）はロール軸々受、（５）はロー
ルジンバル、（６１，（６’）はロール軸、（７）、　
　（７’）はピッチ軸々受、（８）はピッチジンバル、
（９１，（９’）はピッチ軸、（９−１）　、　　（９
−１’）は方位軸々受、（１０）は方位軸、（１１）は
方位歯車、（１２）はコ字状部材、（１３）　、　　（
１３’）は仰角軸、（１４）はアンテナ、（１５）　、
　　（１５’）は取付部材、（１６）　、　　（１６’
）は仰角軸々受、（１７）はフライホイールユニット、
（１７−１）はフライホイール、（２４）は方位角発信
器、（２５）は仰角歯車、（２６）は仰角発信器、（２
７）は方位サーボモータ、（２８）は仰角サーボモータ
、（４０）は起立装置、（４０−１）は基台、（４Ｏ−
７）は回転容器、（４０−１１＞　　はモータ、（４０
−１３＞は作動液を夫々示す。 第２図 起立賛１の動作ａ　１Ｌ１１’ｌ　＋＝働）峰緯口第３
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基台と、該基台に対して水平且つ直角な２個の軸まわり
   の回転の自由度をもって支持した鉛直軸方向のスピン軸
   を有するフライホィールユニットと、該フライホィール
   ユニットに対して方位制御機構及び仰角制御機構を介し
   て取付けたアンテナと、上記フライホィールユニットの
   スピン軸を略々鉛直方向に保持する起立ループとよりな
   るアンテナ指向装置において、上記起立ループを、第２
   の基台と、該第２の基台にとりつけたモータと、円環状
   の空洞を有し上記モータにより定速回転駆動される回転
   容器と、該回転容器の上記円環状空洞の一部を満たす作
   動液とより成る機械式起立装置で構成し、上記回転容器
   の回転軸と上記フライホィールユニットのスピン軸とが
   略々平行となるように上記機械式起立装置を上記フライ
   ホィールユニットに取付けたことを特徴とするアンテナ
   指向装置。