NO125467B - - Google Patents

Description

Skipsradar med to apparater og antenner.

Foreliggende oppfinnelse angår en skipsradar som har ett radarapparat med minst en antenne som roterer om en asimutakse for avsøkning av omgivelsene, og minst et ytterligere radarapparat med en antenne som er beregnet på å rotere om en asimutakse og en elevasjonsakse for å følge mål som oppdages av det første radarapparat, der begge antenner er montert på en felles søyle som er stabilisert om to koplanare ortogonale akser.

Et system med antenner for en søkeradar og en målfølge-radar montert på en felles søyle er velkjent. I slike radarsystemer blir målfølgeantennen rettet mot et mål ved innstilling av den for holdsvis smale stråle for søkeantennen i den asimutte retning for dette mål, som er angitt av det første radarapparat og ved hevning av antennestrålen inntil ekko mottas fra målet.

Når begge antenner er montert på en felles stabilisert søyle, er imidlertid oppbygningen i de kjente radarsystemer slik at man ikke kan følge et mål uavhengig av avsøkningsoperasjonen. Under avsøkningsoperasjonen kan heller ikke noe mål følges, og når et mål følges, kan antennesystemet ikke rotere i asimut og avsøkningen blir derved avbrutt.

Hensikten med oppfinnelsen er å komme frem til en skipsradar der antennene for både målfølgning og avsøkning er stabilisert på en meget hensiktsmessig måte og der både avsøkningsoperasjonen og måfølgeoperasjonen kan foregå uavhengig av hverandre, samtidig med at det frie ''utsyn" disse antenner må ha, blir oppnådd.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at antennen, som skal følge et oppdaget mål, er montert på den øvre ende og søke-antennen på den nedre ende av søylen, mens stabiliseringen frembringes av et gyroskopisk styrt servosystem og to konsentriske slingrebøyle-rammer hvis sentrum ligger på søylens lengdeakse og omtrent midtveis mellom antennen, med den ytre slingrebøyleramme stivt opphengt, parallelt med skipsdekket, på den indre vegg av en i det vesentlige kuleformet radarkuppel som omslutter de to antenner.

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at den ytre slingrebøyleramme er forsynt med et antall armer som ligger i bøylens plan og tjener til fast opphengning av rammen parallelt med dekket.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås skal den i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1, rent skjematisk, viser et kjent stabiliseringssystem,

fig. 2 viser, delvis i snitt, en utførelsesform for et antennesystem som anvendes i radarapparatet i henhold til oppfinnelsen, hvori stabiliseringssystemet på fig. 1 er anvendt og

fig. 3 viser, i perspektiv, dette antennesystem.

På de forskjellige figurer er deler som svarer til hverandre betegnet med samme henvisningstall.

På fig. 1 betegner tallet 1 en plate eller en plattform

som skal stabiliseres. Denne plattform er kardansk opphengt ved hjelp av to slingrebøylerammer 2 og 3 og to koplanare aksler H og 5 som

står i rett vinkel på hverandre. Hvis plattformen eller legemet som skal stabiliseres er ombord på et skip er akselen 5 fast forbundet med den indre slingrebøyleramme, og den er i flukt med skipets midt-skipslinje og dreibart lagret i slingrebøylerammen 3 som er fast forbundet med skipet. Den indre slingrebøyleramme 2 er forsynt med to servomotorer 6 og 7- Ved hjelp av tannhjulsoverføringer 8, 9 og 10,

11 vil disse servomotorer når de styres riktig, kunne svinge legemet

1 som skal stabiliseres om akslene 4 og 5, slik at legemet for eksempel plattformen, vil holde seg i en bestemt stilling i forhold til et referanseplan. Denne stabile referanse frembringes av gyroskop 12 og 13 hvis tilhørende hus 14 og 15, slik man ser det på figuren, er festet til endene av akselen 4 som er forbundet med det legeme som skal stabiliseres og som har sine ender stikkende ut fra slingre-bøylerammen 2. De to gyroskop har to frihetsgrader. Gyroskopet 12 har en rotasjonsakse som ligger i horisontalplanet og er orientert i en bestemt retning (f.eks. mot nord), og gyroskopet betegnes derfor . gjerne som asimutgyroskop eller retningsgyroskop som meddeler syn-kroniseringsdata for anvendelse blant annet til de beregninger som er nødvendige for å finne avvikelser fra asimut på grunn av at skipet girer. Da gyroskopet 12 ikke tar noen direkte del i stabiliseringene av legemet 1 skal gyroskopet ikke behandles nærmere her.

Stabiliseringsgyroskopet 13 har en rotasjonsakse som ved hjelp av vanlige gyroskopiske styreanordninger holdes nøyaktig verti-kalt. Dette gyroskop,som kan betegnes som vertikalgyroskopet,avgir ved sine to utgangsklemmer 16 og 17 i form av synkroanordninger, to feilspenninger med en gang gyroskophuset 15 beveges ut fra null-stillingen som bestemmes av den vertikale rotasjonsakse for vertikal-gyroskopet. Disse feilspenninger påtrykkes gjennom de respektive servoforsterkere 18 og 19 til henholdsvis servomotorene b" og 7 som vipper det legeme som skal stabiliseres slik at feilspenningene reduseres til null.

I det følgende skal et utførelseseksempel for et skips-radarsystem i henhold til oppfinnelsen beskrives mer i detalj under henvisning til fig.. 2 og 3, og så langt det er mulig under henvisning til begge disse figurer samtidig.

På fig. 2 betegner henvisningstallene 20 og 21 ~fco bølge-ledere som hver er tilknyttet et eget, ikke vist 3 radarapparat. Det første av disse to radarapparater er kontinuerlig i drift og forbundet med en søkeantenne 22. Den søkeantenne som her er vist er av den type som sveiper rommet i et skruelinjemønster. Den består av en kombinasjon av en utstrålingsanordning 23 og en reflektor 24, og den drives av en motor 26 slik at den kontinuerlig roterer om asimutakselen 25. Samtidig beveger drivmotoren 26,ved hjelp av en over-føring 26',armen 27 forholdsvis langsomt opp og ned. Reflektoren 24 er ved hjelp av stangen 28 koplet til armen 27, og vil derfor under rotasjonen om asimutakselen 25, langsomt vippe om akselen 29 slik at man får det nevnte skruelinjemønster.

Det annet av de to radarapparater er tilkoplet en følge-antenne 30. Denne antenne er av den type som består av en reflektor 31 med et par ikke viste utstrålingsanordninger som mates alterna-tivt i par ved hjelp av en monopulsanordning 32. I mottakeren i det annet radarapparat blir hvert par av samtidig mottatte ekkosignaler på kjent måte sammenliknet i amplitude eller fase, noe som fører til to styrespenninger som, sålenge målet som skal følges "sees"

av følgeantennen, danner et mål. for den avvikelse det oppsøkte og fulgte mål har fra antennens akse 33. Disse styrespenninger (se fig. 3) føres henholdsvis til motorene 34 og 35 som ved rotasjon om asimutakselen 25' og elevasjonsakselen 36 styrer følgeantennen 30 slik at denne holdes rettet mot det mål som skal følges. Radarsystemet som er beskrevet hittil er beregnet for skipsbruk, og for dette formål er det ønskelig at søkeantennen 22 og følgeantennen 30 stabiliseres i forhold til en uforanderlig referanse.

I henhold til oppfinnelsen har man fått en fordelaktig skipsradar av den beskrevne art ved at følgeantennen 30 monteres på den øvre ende og søkeantennen 22 ved den nedre ende av en støtte eller bærer 37 som er felles for begge antenner, og som på kjent måte, som beskrevet under henvisning til fig. 1, blant annet ved hjelp av to konsentriske slingrebøylerammer 2 og 3 og gyroskopstyrte servosystemer 6-19 stabiliseres om to koplanare akser 4 og 5 som står i rett vinkel på hverandre, og der den ytre slingrebøyleramme 3 er festet parallelt med dekket til innerveggen av en i det vesentlige kuleformet radarkuppel 40 som omslutter de to antenner og er forbundet med skipet.

Ved å anvende bare et enkelt stabiliseringssystem for sta-bilisering av de to antenner oppnår man god økonomi samtidig med at totalvekten for systemet reduseres vesentlig og samtidig med at det ikke kan finnes avvikelser eller feil når det gjelder stabiliser-

ingen av de to antenner i forhold til hverandre.

Ved den utførelse som er vist på figurene er slingrebøyle-akslene 4 og 5 hule, og støtten eller bæreren 37 er også utført som en hul søyle. Bølgelederne føres gjennom den hule søyle og de hule aksler, og ved hjelp av de nødvendigvis dreibare bølgelederskjøter og bølgeledere 20, 21 får man forbindelse til hvert av radarappa-ratene fra den tilhørende antenne.

Død masse i form av balanseringsvekter som man gjerne må anvende sammen med stabiliserte antenner er praktisk talt unngått ved den konstruksjon som er vist på fig. 2 og 3 fordi plaseringen og vekten av søkeantennen 22 sikrer at tyngdepunktet for konstruk-sjonen ligger omtrent midt i slingrebøylesystemet. Om det ønskes kan det nevnte tyngdepunkt justeres slik at det blir liggende nøyaktig i midten av slingrebøylesystemet ved hjelp av en liten motvekt 41 som sees på fig. 2.

Radarkuppelen 40 er utført av armert plast og omfatter, som vist på fig. 2, to halvkuler. Por å øke styrken i den nedre halvkule i radarkuppelen er det ønskelig at denne omfatter en dobbeltvegget laminert konstruksjon. Den er videre utstyrt med to braketter 42

og 43 også av armert plast, og på disse hviler to armer 38 og 39 ved hjelp av hvilke den ytre slingrebøyleramme 3 holdes fast parallelt med dekket. En spesielt viktig fordel ved denne opphengnings-måte for den ytre slingrebøyleramme 3 er åt bæresøylene eller liknende som periodisk ville avbryte den frie sikt fra søkeantennen 22 når denne roterer, unngås fullstendig. Det skulle være klart at den stivhet man har i kuleformen på radarkuppelen gir en meget god styrke for understøttelse av armene 38, 39, og derfor også for understøttelse av den ytre slingrebøyleramme 3.

Ved bunnen er kuppelen 40 lukket av en plate 44 som bølge-lederne 20 og 21 stikker gjennom. Radarkuppelen bæres av en fagverk-liknende konstruksjon 45 som er forankret til skipet ved hjelp av tre par ben 46, 46'. Da radarkuppelen beskytter antennen mot vær og vind behøver motorkraften for drift av systemet ikke være stor fordi motoren ikke skal overvinne noe vindtrykk eller dreiemomenter som skyldes vinden.

I radarsystemet i henhold til oppfinnelsen slik den er beskrevet ovenfor, er det således anvendt et stabiliseringssystem av den type som er vist på fig. 1, der gyroskophusene er direkte forbundet med det legeme eller den gjenstand som skal stabiliseres. Denne konstruksjon har den fordel at varierende deformasjoner i skipet på grunn av rulling og duving ikke kan påvirke stabiliseringen. Hvis unøyaktigheten som frembringes på grunn av skipets deformasjoner er av mindre betydning eller hvis unøyaktighet korri-geres på en eller annen måte er det mulig å anbringe gyroskopene i avstand fra det legeme eller den gjenstand som skal stabiliseres, for eksempel i skipets metasentrum.

En ytterligere modifikasjon av den utførelsesform som er beskrevet ovenfor kan man få ved å anvende en ytre slingrebøyleramme 3 med slike dimensjoner at den kan bæres direkte av innerveggen av radarkuppelen, hvorved armene 33°S 39 kan utelates.

Det skal videre påpekes at søkeantennen 22 og følgeantennen 30 kan erstattes av andre antennetyper idet søkeantennen 22 f.eks. godt kan ha en slik oppbygning at den radarstråle som sendes ut av antennen har høy elevasjon, f.eks. vifteformet eller cosec 2-formet, mens følgeantennen 30 kan være av en slik utførelse at den utsendte stråle beveger seg langs en sirkel med liten diameter, hvorved man får en konisk sveiping. Sluttelig skal man merke seg at senderne i det første og annet radarapparat kan kombineres til en enkel sender hvis effekt deles mellom de to antenner av en effektdeler.

Claims (2)

1. Skipsradar, omfattende et radarapparat med minst en antenne som er dreibar om en asimutakse for avsøkning av omgivelsene, og minst ett ytterligere radarapparat med en antenne som kan rotere om en asimutakse og en elevasjonsakse for å følge mål som oppdages av det første radarapparat, der begge antenner er montert på en felles søyle som er stabilisert om to koplanare ortogonale akser, karakterisert ved at antennen, som skal følge et oppdaget mål, er montert på den øvre ende og søkeantennen på den nedre ende av søylen, mens stabiliseringen frembringes av et gyroskopisk styrt servosystem og to konsentriske slingrebøylerammer hvis sentrum ligger på søylens lengdeakse og omtrent midtveis mellom antennene, med den ytre slingre-bøyleramme stivt opphengt, parallelt med skipsdekket, på den indre vegg av en i det vesentlige kuleformet radarkuppel som omslutter de to antenner.

2. Skipsradar som angitt i krav 1, karakterisert v e d at den ytre slingrebøyle er forsynt med et antall armer som ligger i bøylens plan og tjener til fast opphengning av rammen parallelt med dekket.