RU2314607C1

RU2314607C1 - Stabilizing device

Info

Publication number: RU2314607C1
Application number: RU2006117868/09A
Authority: RU
Inventors: Борис Менделевич Герцовский (RU); Борис Менделевич Герцовский; Сергей Станиславович Коблов (RU); Сергей Станиславович Коблов; Валерий Павлович Суслович (RU); Валерий Павлович Суслович
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют"
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2008-01-10

Abstract

FIELD: antenna engineering, stabilizing antennas mounted on mobile objects.

SUBSTANCE: proposed stabilizing device incorporating fixed base, stabilized platform, gimbal suspension, turn angle transducers, servomotors, and servomechanisms has its gimbal suspension axes aligned with stabilization axes; first section of suspension is secured on fixed base and second one, on stabilized platform. Servomechanisms whose axes are aligned with stabilization axes are hinged at one end on fixed base and at other end, on stabilized platform through rocker arm. Ball-and-screw couples are used as servomechanisms.

EFFECT: enlarged capability of building antenna stations, enhanced precision of stabilization, simplified design.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для стабилизации антенн, установленных на подвижных объектах.The invention relates to antenna technology and can be used to stabilize antennas mounted on moving objects.

Известно стабилизированное опорно-поворотное устройство (А.с. СССР №1688326), содержащее азимутальную платформу, основание, кардановы подвесы, приводы поворота, стабилизаторы и центрирующий механизм.Known stabilized rotary support device (AS USSR No. 1688326) containing an azimuth platform, a base, cardan suspensions, rotation drives, stabilizers and a centering mechanism.

Известно также антенное устройство сопровождения спутников (заявка на изобретение РФ №94007055), содержащее неподвижное основание, стабилизированную платформу, размещенную в кардановом подвесе, гироскопические стабилизационные элементы, антенну, приводы, преобразователь координат, датчики углов поворота, усилители мощности, акселерометры, блоки коррекции, интеграторы, фильтры, сумматоры. Данное устройство является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения.Also known is a satellite antenna tracking device (application for the invention of the Russian Federation No. 94007055) containing a fixed base, a stabilized platform placed in a gimbal, gyroscopic stabilization elements, antenna, drives, coordinate converter, angle sensors, power amplifiers, accelerometers, correction units, integrators, filters, adders. This device is the closest analogue (prototype) of the claimed invention.

Недостатками данных устройств являются невысокая точность стабилизации и сложность конструкции.The disadvantages of these devices are the low stabilization accuracy and design complexity.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала технических средств указанного назначения, а именно создание устройства для полной стабилизации различных устройств, в частности, антенн.The problem to which the invention is directed, is to expand the arsenal of technical means of this purpose, namely the creation of a device for the complete stabilization of various devices, in particular antennas.

Техническими результатами при реализации изобретения являются, в частности, повышение точности стабилизации, упрощение конструкции и технологии изготовления, повышение прочности, жесткости и надежности конструкции, уменьшение массы, снижение расчетной мощности двигателей, повышение эксплуатационных характеристик, расширение возможностей построения антенных постов.The technical results in the implementation of the invention are, in particular, improving the accuracy of stabilization, simplifying the design and manufacturing technology, increasing the strength, rigidity and reliability of the structure, reducing weight, reducing the rated power of the engines, increasing operational characteristics, expanding the capabilities of building antenna posts.

Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают нижеприведенные отличительные признаки. Устройство стабилизации состоит из неподвижного основания, стабилизированной платформы, первого и второго исполнительных двигателей, первого и второго исполнительных механизмов, оси которых не совпадают с осями стабилизации, датчиков углов поворота и карданова подвеса, оси которого совпадают с осями стабилизации и первое звено подвеса закреплено на неподвижном основании, а второе - на стабилизированной платформе, причем крепление первого звена карданова подвеса осуществляется при помощи стоек. Крестовина карданова подвеса выполнена с отверстием. В качестве исполнительных механизмов использованы шариковинтовые пары. Допустимые углы поворота датчиков углов поворота превышают допустимые углы поворота стабилизированной платформы в 2 и более раз.The impact on the achievement of these technical results is exerted by the following distinguishing features. The stabilization device consists of a fixed base, a stabilized platform, the first and second actuators, the first and second actuators, the axes of which do not coincide with the stabilization axes, the rotation angle sensors and the cardan suspension, the axes of which coincide with the stabilization axes and the first suspension link is fixed to the fixed base, and the second - on a stabilized platform, and the first link of the gimbal is mounted using racks. The crosspiece of the gimbal is made with a hole. Ball screws are used as actuators. The permissible rotation angles of the rotation angle sensors exceed the permissible rotation angles of the stabilized platform by 2 or more times.

В предлагаемом изобретении исполнительные механизмы одним концом шарнирно опираются на неподвижное основание, а другим - на стабилизированную платформу через коромысло и обеспечивают одновременную стабилизацию по двум взаимно перпендикулярным осям стабилизации. Оси исполнительных механизмов не совпадают с осями стабилизации, что позволяет освободить оси стабилизации для размещения на них датчиков углов поворота и элементов высокочастотных поворотных сочленений для передачи энергии на стабилизированную платформу. Одновременная работа двух исполнительных механизмов для стабилизации по двум осям снижает нагрузку на каждый механизм. При расположении их под углом ~45° к осям стабилизации нагрузка на каждый из них снижается в

раза, что позволяет снизить мощность исполнительных двигателей. Кроме того, при вращающейся внешней нагрузке на оси стабилизации нагрузка на исполнительные механизмы и исполнительные двигатели распределяется более эффективно. В качестве исполнительных механизмов используются шариковинтовые пары, преобразующие вращательное движение исполнительного двигателя в поступательное движение винта или гайки. В качестве исполнительных двигателей могут применяться, в частности, высокомоментные электродвигатели. Применение шариковинтовых пар и высокомоментных электродвигателей упрощает конструкцию и технологию изготовления, а также повышает надежность. Для получения необходимого радиуса приложения сил при создании крутящего момента на осях стабилизации используется коромысло, закрепленное на стабилизированной платформе, что позволяет конструировать устройства стабилизации в широком диапазоне моментов и мощностей и расширяет возможности построения антенных постов. С целью повышения точности стабилизации в качестве датчиков углов поворота могут использоваться, в частности, цифровые датчики угловых перемещений, установленные так, что допустимые углы поворота датчиков в 2 и более раз превышают допустимые углы поворота стабилизированной платформы. Карданов подвес выполнен в виде крестовины с отверстием, через которое на стабилизированную платформу могут проходить элементы ВЧ тракта.In the present invention, the actuators at one end are pivotally supported on a fixed base, and at the other on a stabilized platform through the beam and provide simultaneous stabilization along two mutually perpendicular axes of stabilization. The axes of the actuators do not coincide with the stabilization axes, which allows the stabilization axes to be freed up to accommodate rotation angle sensors and elements of high-frequency rotary joints for transferring energy to a stabilized platform. The simultaneous operation of two actuators for stabilization along two axes reduces the load on each mechanism. When they are located at an angle of ~ 45 ° to the stabilization axes, the load on each of them decreases in

times, which reduces the power of the executive motors. In addition, with a rotating external load on the stabilization axis, the load on the actuators and actuators is distributed more efficiently. Ball screw pairs are used as actuators, which convert the rotational motion of the actuator into the translational motion of a screw or nut. As actuating motors, in particular, high-torque electric motors can be used. The use of ballscrews and high-torque electric motors simplifies the design and manufacturing technology, and also increases reliability. To obtain the required radius of application of forces when creating torque on the stabilization axes, a beam mounted on a stabilized platform is used, which allows the construction of stabilization devices in a wide range of moments and powers and expands the possibilities of building antenna posts. In order to increase the stabilization accuracy, as sensors of rotation angles, in particular, digital angular displacement sensors can be used, such that the permissible rotation angles of the sensors are 2 or more times the permissible rotation angles of the stabilized platform. Cardan suspension is made in the form of a cross with a hole through which elements of the RF path can pass to a stable platform.

На чертеже приведена кинематическая схема устройства стабилизации.The drawing shows a kinematic diagram of a stabilization device.

Устройство стабилизации содержит неподвижное основание 1, стабилизированную платформу 2 и карданов подвес 3, оси которого совпадают с осями стабилизации 4 и 5, причем первое звено карданова подвеса 3 закреплено на неподвижном основании 1 с помощью стоек 6 и 7, а второе - на стабилизированной платформе 2. Датчики углов поворота 8 и 9, в качестве которых могут быть использованы цифровые датчики угловых перемещений, установлены на осях стабилизации 4 и 5. Исполнительные механизмы 10 и 11 выполнены в виде шариковинтовых пар и соединены с исполнительными двигателями 12 и 13, в качестве которых могут применяться высокомоментные электродвигатели. При этом исполнительные механизмы 10 и 11 шарнирно закреплены одним концом на неподвижном основании 1, а другим - на стабилизированной платформе 2 через коромысло 14. Оси исполнительных механизмов 15 не совпадают с осями стабилизации 4 и 5.The stabilization device comprises a fixed base 1, a stabilized platform 2 and gimbal suspension 3, the axes of which coincide with the stabilization axes 4 and 5, the first link of the gimbal suspension 3 mounted on a fixed base 1 using struts 6 and 7, and the second on a stabilized platform 2 The angle sensors 8 and 9, which can be used as digital sensors of angular displacements, are installed on the stabilization axes 4 and 5. Actuators 10 and 11 are made in the form of ballscrews and connected to the actuator motors 12 and 13 as a high-torque motors which may be used. In this case, the actuators 10 and 11 are pivotally fixed at one end to a fixed base 1, and to the other on a stabilized platform 2 through the beam 14. The axes of the actuators 15 do not coincide with the stabilization axes 4 and 5.

Работа устройства стабилизации происходит следующим образом. При отклонении стабилизированной платформы 2 от заданного положения, команды от датчиков углов поворота 8 и 9 через систему управления поступают на исполнительные двигатели 12 и 13, которые передают движение на исполнительные механизмы 10 и 11, преобразующие вращательное движение электродвигателей в поступательное движение винта или гайки. При вращении обоих исполнительных механизмов 10 и 11 в одну сторону и, следовательно, перемещении винта или гайки в одну сторону происходит поворот стабилизированной платформы 2 вокруг оси стабилизации 4, т.е. происходит стабилизация по одной оси. При вращении исполнительных механизмов 10 и 11 в разные стороны происходит поворот стабилизированной платформы 2 вокруг другой оси стабилизации 5, т.е. происходит стабилизация по другой оси. При подаче сигналов одновременно от обоих датчиков углов поворота 8 и 9 происходит одновременный поворот стабилизированной платформы 2 вокруг обеих осей стабилизации 4 и 5, т.е. полная стабилизация по обеим осям.The operation of the stabilization device is as follows. When the stabilized platform 2 deviates from the set position, commands from the rotation angle sensors 8 and 9 are transmitted through the control system to the actuators 12 and 13, which transmit the motion to the actuators 10 and 11, which convert the rotational movement of the electric motors into the translational movement of a screw or nut. When both actuators 10 and 11 rotate in the same direction and, therefore, move the screw or nut in one direction, the stabilized platform 2 rotates around the stabilization axis 4, i.e. stabilization occurs on one axis. When the actuators 10 and 11 rotate in different directions, the stabilized platform 2 rotates around another stabilization axis 5, i.e. stabilization occurs on the other axis. When applying signals from both the angle sensors 8 and 9 simultaneously, the stabilized platform 2 rotates simultaneously around both stabilization axes 4 and 5, i.e. full stabilization on both axes.

Claims

1. The stabilization device, consisting of a fixed base, a stabilized platform, a cardan suspension and two angle sensors, characterized in that it contains a rocker, first and second actuators, first and second actuators, pivotally fixed at one end to a fixed base, and the other - on a stabilized platform through the beam, and the axes of the actuators do not coincide with the axes of stabilization, and the axes of the cardan suspension coincide with the axes of stabilization, and the first link in weight is fixed on the fixed base, and the second - on a stabilized platform.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ball screws are used as actuators.

3. The device according to claim 1, characterized in that the crosspiece of the cardan suspension is made with a hole.

4. The device according to claim 1, characterized in that the permissible rotation angles of the rotation angle sensors are 2 or more times the permissible rotation angles of the stabilized platform.

5. The device according to claim 1, characterized in that the fastening of the first link of the cardan suspension is carried out using racks.