WO1992013304A1 - Dispositif d'orientation et d'ajustement selon au moins l'une des trois directions de l'espace, de la position d'une piece notamment d'une antenne d'emission ou de reception d'ondes electromagnetiques - Google Patents

Dispositif d'orientation et d'ajustement selon au moins l'une des trois directions de l'espace, de la position d'une piece notamment d'une antenne d'emission ou de reception d'ondes electromagnetiques Download PDF

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WO1992013304A1
WO1992013304A1 PCT/FR1992/000041 FR9200041W WO9213304A1 WO 1992013304 A1 WO1992013304 A1 WO 1992013304A1 FR 9200041 W FR9200041 W FR 9200041W WO 9213304 A1 WO9213304 A1 WO 9213304A1
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orientation
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antenna
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Pierre Robert
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Pierre Robert
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation

Definitions

  • the present invention relates to a guidance device and adjustment, according to at least one of the three spatial directions, the position of a part including a receiving antenna or e mission 'electromagnetic waves.
  • This invention applies generally to all cases where it is necessary to orient and adjust, in at least one of the three directions of space, the position of at least one part and mainly bulky, heavy or bulky parts. This is the reason why this device can be used in different fields of application, either as an orientation and adjustment device according to any one of the three orthogonal directions of the space associated with machine tools, elevators. , cranes, or all types of lifting, tilting, etc., or as a device for orienting and adjusting parts (guns, radars, antennas, turrets, etc.) which are carried on vehicles of all kinds: trucks, tanks, ships, missiles, planes, rockets, satellites.
  • antennas currently used have variable directivity.
  • the antennas currently used have variable directivity.
  • the directivity properties are essential and they are characterized by various parameters and mainly by the radiation intensity and by the gain.
  • the gain is here defined as the relative ratio of the radiation intensity as a function of the direction to the maximum radiation intensity which would be produced by a reference antenna to which the same ⁇ power would be supplied.
  • the reference antenna is often a half-wave antenna made up of a simple conducting wire half a wavelength long and fed in its center.
  • these antennas also have characteristics of energy efficiency, shapes and aerodynamics, dimensions, resistance to external agents, as well as an ability to maintain satisfactory properties in an appropriate frequency band.
  • the size of the antennas is a function of the wavelength of the waves which they receive or which they emit and the value of its gain which is
  • This device consists of a support B on which are arranged two structures C, D, possibly independent which allow positioning of the antenna A in two orthogonal directions of space.
  • a first direction which is parallel to an axis called azimuth and a second direction which is parallel to an axis called site.
  • the structure C arranged on the support B by suitable means comprises a toothed crown E with which a pinion F is engaged.
  • This pinion F is coupled to the output of a reduction gear G associated with a motor H to set in motion this structure C in a direction parallel to the axis of azimuth.
  • the structure C arranged above the ring gear E, is a casing which comprises two bearings IJ arranged symmetrically on either side of a median plane and supporting the structure D.
  • the structure D is composed of a shaft mechanical O carrying at its ends two arms K and L.
  • This casing comprises a motor M coupled to a reduction gear N whose output is associated by kinematics appropriate to the mechanical connecting shaft O.
  • This shaft O placed perpendicular to the azimuth axis and parallel to the site axis is arranged in the bearings and it is associated by a kinematics suitable for the pinion P by the toothed crown Q to set in motion the two arms K and L, in a direction parallel to l 'site axis.
  • the connecting shaft and the ring gear along the so-called "elevation" axis located in the casing has the consequence of requiring a bulky, heavy and bulky casing and placing the entire architecture holding and supporting the antenna above this casing.
  • the location of the architecture for supporting and supporting the antenna and the source is of a mechanical design which increases the inertia by increasing the distance from the antenna's center of gravity to the evaluation axis.
  • this connecting shaft which mechanically secures the two arms prevents any relative movement autonomous of one arm with respect to another, which considerably limits the possibilities of adjusting the antenna installation plane.
  • the object of the present invention is to provide a device for orientation and adjustment, in at least one direction of space, of the position of a moving part which is different from the devices currently known by presenting a design. simple mechanics, easy maintenance and great flexibility of use.
  • the subject of the invention is a device for orienting and adjusting the position, in at least one direction of space, of the position of a part, of the type comprising a support for at least one structure comprising positioning and orientation means associated by kinematics suitable for drive means, characterized in that it comprises separate motor members and arranged to drive advantageously autonomous positioning and orientation means and in that 'It comprises on the one hand means to coordinate the operation of the drive members and on the other hand means to make up for the mechanical play existing between the drive members and the drive means in engagement.
  • 5 it comprises two structures, preferably independent, a structure connected by kinematics suitable for drive means and a structure comprising advantageously autonomous arms arranged symmetrically on either side of a median plane, and ⁇ each connected to drive means;
  • the structure associated with the arms consists of 2 Q a casing which has an internal space which delimits a housing which extends from its free end to a dimension located in its lower part below an axis called elevation ; it has a non-mechanical connection
  • the stiffness of the non-mechanical 3Q control link is at least equal to the stiffness of an equivalent mechanical link
  • the control is a control in position and speed;
  • the casing comprises at least one pair of reducers which are arranged in its lower part below the elevation axis on either side of a median plane, the output of each of these reducers being associated by kinematics suitable for corresponding drive means, and in that a shaft associated by means of connection to at least one motor provides a mechanical connection between these reducers;
  • the casing comprises in its lower part, below the elevation axis, arranged symmetrically on either side of a median plane, at least two pairs of geared motors associated by kinematics suitable for drive means , and servo means for enslaving in torque on the one hand a pair of two motors according to a relative difference equivalent to an increase and, on the other hand a pair of two motors according to a relative difference equivalent to a decrease equal to l 'increase so that their sum is zero, in order to make up for mechanical play;
  • the casing comprises in its lower part, below the elevation axis, arranged symmetrically on either side of a median plane, two pairs of motors associated by kinematics suitable for drive means in engagement on associated orientation means and in that it includes servo means for enslaving in pairs on the one hand a pair of two motors according to a relative difference equivalent to an increase and, on the other hand a pair of two motors according to a relative difference equivalent to a decrease equal to the increase so that their sum is zero, in order to make up for the mechanical play;
  • It includes elastic means for maintaining the associated pinions by kinematics suitable for the drive means;
  • - It comprises at least one key associated with a mechanical connecting shaft between two reduction gears associated by kinematics suitable for drive means to create a polarization torque;
  • information processing means having at least one memory comprising suitable information for determining and managing the relative movement of the structures in different and orthogonal directions of space two by two;
  • - It includes means for detecting variations in parameters such as the relative deviation of the stresses exerted or the variation of the angular deviation with respect to a predetermined threshold;
  • Figure 1 is a schematic view, in cross section, of a conventional device for positioning an antenna and which illustrates the prior art.
  • Figure 2 is a schematic view, in cross section, of an antenna positioning device according to the invention whose electronic beam was shown on the one hand in a horizontal position and on the other hand in a vertical position.
  • Figure 3 is a schematic view illustrating the drive members and the drive means of the device in a direction parallel to the azimuth axis.
  • Figure 4 is a schematic view illustrating the drive members and the drive means of the device in a direction parallel to the site axis.
  • Figure 5 is a schematic view, in cross section, of the interior arrangement of the antenna positioning means in a direction parallel to the azimuth axis and in a direction parallel to the site axis.
  • FIG. 6 is a schematic view which illustrates the principle of the synchronization of the arms which incorporates a play catch-up.
  • FIG. 7 is a schematic view which illustrates the principle of the motorization of the azimuth axis which incorporates a play catch-up .
  • FIG. 8 is a schematic view which illustrates the principle of backlash according to the invention when the external torque is less than twice the polarization value of the motor torque.
  • Figure 9 is a schematic view which illustrates the principle of backlash according to the invention when the external torque is greater than twice the polarization of the engine torque.
  • Figure 10 is a schematic view which illustrates an alternative embodiment in which the polarization of the torque is achieved by means of a mechanical connection between two high speed motor members.
  • Figure 11 is a schematic view, in cross section, which illustrates an alternative embodiment according to which the device comprises a shaft ensuring the mechanical connection between the two motor members coupled to pinions which are engaged with a crown. 11
  • FIG. 12 is a schematic view in longitudinal section of a pinion made up of two distinct sectors.
  • Figure 13 is a view which shows a device according to the invention which incorporates an orientation structure of the antenna in a direction perpendicular to the azimuth axis and to the site axis.
  • Figure 14 is a schematic view in section along the line XIII-XIII of Figure 13.
  • a Figure 15 is a schematic view which illustrates the operation of the antenna in any direction of space through the third axis which allows gimbal type operation.
  • Figure 16 is a schematic view illustrating ⁇ e operation of the antenna according to one altazimutale direction, and wherein the cone 3 "corresponds to the region where the azimuthal velocity becomes very large.
  • Figure 17 is a schematic view which illustrates the "gimbal" operation of the antenna orientation means.
  • Figure 18 is a schematic view which illustrates the operation of the antenna in a direction of the azimuthal space seen along a vertical.
  • FIG. 19 is a schematic view which illustrates the determination of the so-called waiting points as a function of the trajectory of a mobile such as a satellite.
  • Figure 20 is a schematic view which illustrates a trajectory of a mobile, which requires a rotation of 90 ° of the azimuth axis during cardan type operation to find the meeting point.
  • a device for orientation and adjustment, in at least one direction, of a moving part which, here, is a transmitting or receiving antenna.
  • electromagnetic waves can be used in all other types of applications in which it is necessary to position at least one movable part in at least one of the three orthogonal directions of space, whatever whatever its conformation and its dimensions.
  • This device comprises a support of a conventional type such as a mast or a barrel 1 which is surmounted by a structure 2 fixed to it by any known means such as bolts, and which comprises a horizontal toothed crown 3 surmounted by a housing 4.
  • a support of a conventional type such as a mast or a barrel 1 which is surmounted by a structure 2 fixed to it by any known means such as bolts, and which comprises a horizontal toothed crown 3 surmounted by a housing 4.
  • This casing 4 comprises, in its lower part, below a so-called elevation axis, two pairs of separate motors 5a . 5_b and 5j5., 5çl arranged symmetrically on either side of a horizontal median plane.
  • each of the motors 5a_, 5b_, 5c., 5d. is associated with a reduction gear 6a., 6b., 6c., 6d coupled to a pinion 7a, 7Jb, 7c., 7d_.
  • the paired pinions 7a_ and 7b and the paired pinions 7c. and 7d are arranged symmetrically on either side of a vertical median plane parallel to an axis said to be of azimuth as illustrated in FIG. 4. They mesh with the toothed crown 3 while ensuring a displacement of the structure 2 according to a direction parallel to the azimuth axis in a determined direction such as that represented by the arrow FI.
  • the casing 4 has, in its lower part, below a so-called elevation axis, two other pairs of motors 8a. . 8b and 8c., 8d_ arranged symmetrically on either side of a vertical median plane parallel to the axis of azimuth.
  • the output of these motors 8a., 8a., 8c., 8d_ is associated with a reduction gear 9a., 9 ⁇ ., 9c., 9d. coupled to a pinion
  • the pair of pinions 10a_, 10b., And the pair of pinions 10ç_, 10ji are arranged symmetrically on either side of a vertical median plane parallel to a azimuth axis as shown in Figure 5.
  • Sprockets 10a., 10b. associated with the reducers 9a., 9b coupled to the motors 8a., 8b mesh on a vertical toothed ring 11a . associated with an arm 12a . in order to ensure its displacement in a direction parallel to the site axis in a determined direction such as that illustrated by the arrow F2.
  • each arm 12a., 12b is autonomous so that each of these arms 12a., 12b can be moved independently.
  • each of the arms 12a., 12b there is a support plate 13 which has a fixed central orifice 14. This plate 13 is fixed by bolts 15 and carries rods 16 which support an antenna 17.
  • the antenna comprises in order to ensure its operation of the elements, not shown to simplify the figures, which are on the one hand powered elements and on the other hand unpowered elements.
  • the elements supplied are the antenna elements which are connected directly to the transmitter or to the receiver associated with the antenna. Unpowered elements are not connected directly but are coupled to elements connected by induction or electromagnetic radiation.
  • the elements supplied are either wires of length substantially close to a wavelength and they are called in this case doublets or half a wavelength, or antennas with long wires, or plates or volumes of various forms. For short wavelengths these supplied elements can be either more or less flared waveguides, or helices.
  • the non-powered elements are either guiding elements when they are placed in front of the powered elements, or wires generally of half a wavelength.
  • the reflective elements are either conductive planes, or arrays of wires which play the same function or else reflectors of appropriate shapes such as a dish of paraboloid of revolution at the focus on which is placed a primary source which can be a doublet for example.
  • the casing 4 has an internal space 20 which extends from its upper end to a dimension Z situated below the elevation axis.
  • This internal space 20 of flared shape determines a housing inside which is placed a support such as a barrel 22 which includes the electronic elements necessary for the operation of the antenna.
  • a first vertical position in which the antenna emits or receives waves in a substantially vertical direction.
  • a second horizontal position after rotation by appropriate means, of 90 ° in a determined direction, in which the antenna emits or receives electromagnetic waves in a direction substantially
  • the positioning of the barrel 22 inside the space 20 allows the antenna 17 and the barrel 22 to be brought closer to the elevation axis.
  • Q Thanks to this positioning of the barrel 22 inside the housing, the dimensions of the casing 4 are reduced. This reduces the mass and the inertia of the device.
  • the antenna 17 is placed in a lower position so that it is subjected to stresses exerted by the less important external elements. This reduction in the effects of external stresses and in particular those resulting from the torque, due to the phenomenon of wind resistance is appreciable because it reduces the risk of damage.
  • each of the four motors 5a_, 5b, 5g., and 5d . respectively drives a pinion 7a., 7b., 7ç_, 7d . which meshes with the horizontal ring gear generating an azimuthal displacement of the casing 4.
  • each of the four motors 8a., 8b, 8c., 8d. respectively drives the pinion 10a., 10b, 10c., 10d.
  • the pinions 9a., 9b mesh with the toothed crown 11a. and the pinions 9ç_, 9d. mesh on the ring gear 11b by generating a possibly independent displacement of Q each of the arms 12a., 12b autonomous in a direction perpendicular to the azimuth axis and parallel to the site axis.
  • the pinions 7a., 71b, 7c., 7 ⁇ i which attack the horizontal toothed crown 3 and the pinions 10 ⁇ a, 10b., 10s., lOd which attack the two vertical toothed crowns lia., 11b. are small.
  • the combined effect of the number of pinions and their small dimensions as well as the increase in the reduction ratio makes it possible to obtain a reduction in the torque of the reducers associated with the pinions.
  • the value of the torque of each gearbox is therefore divided at least by four.
  • the reduction in the size of the motor members (motors and associated reducers) as well as of the pinions promotes their distribution and their arrangement in the lower part of the casing 4 below the so-called elevation axis.
  • the arrangement of these drive members is of a simple design which facilitates maintenance.
  • the replacement of defective members is facilitated by their low weight and their reduced size.
  • the housing of the barrel 22 inside the space 20 offers the possibility of having the devices associated with the antenna and with the electronic means ensuring its functioning and in particular, as shown in FIG. 2, rotating joints are placed at proximity to fut 22 as well as power and data transmission cables for information received or transmitted.
  • the motors 5a., 5b., 5c., 5d are controlled. in couples. This enslavement in pairs makes it possible to make up for the clearances by taking account of the external torques exerted at the level of the antenna and in particular of the torque resulting from the phenomenon of catch in the wind.
  • the mechanical play is compensated for by an increase in torque of + DC, the torque of the motors 5a., 5b and by a decrease in torque of -DC the torque of the motors 5ç_, 5jd.
  • the backlash is obtained by a total variation of torque which is zero because the increase in + DC of the motor torque of the motors 5a., 5b is compensated for by a corresponding decrease of -DC in the motor torque of the motors 5c., 5d.
  • the pair of motors 56c. and 56d. which in this case is not subject to any variation in its engine torque, provides almost zero engine torque.
  • the external torque exerted on the antenna corresponds to a variation in torque of more than 2 DC
  • one of the motors of the pair of motors 5a_, 5b is subjected to a variation of its motor torque of C / 2 + DC.
  • one of the motors in the 5jb, 5d motor pair. is subjected to a variation in its motor torque of C / 2 + DC in the same direction as that of the pair of motors 5a, 5b.
  • the ring gear is only subjected to the two opposing motor couples of each pair of motors 5a ./ 5b and 5c., 5d. In this case, the two opposing couples catch up on the play and provide prestress to the ring gear. Whatever the value of the external torque, there is always a pinion which is in contact with the teeth of the horizontal ring gear. This cancels the mechanical play resulting from the transmission of movements, differences in drive and wear phenomena.
  • This cancellation of the mechanical play increases the precision of the positioning of the antenna in this direction of space and, therefore, increases the quality of reception or emission of electromagnetic waves.
  • e backlash is done here at the motors and thus the accuracy is increased compared to a conventional mechanical backlash performed at the drive means.
  • This control of the position and speed of the slave motors by the master motor is advantageously achieved by means of a control of the type described in the document FR A-2-585.523.
  • This enslavement consists in:
  • a device is used to control the speed and the position of a slave motor relative to a master motor, a device which comprises:
  • a disc fixed on the rotor of the master motor which comprises at its periphery "codings" such as lines alternately white and black, these codings being read by an optical reader which delivers a first family ⁇ which comprises a high number of pulses (a) corresponding to the level differences between the black lines and the white lines successively encountered,
  • a counter which determines the number of pulses (x) delivered by the optical reader during a determined time (dt) less than that necessary for the fastest rotor to perform a revolution
  • a multiplier which delivers a second family ⁇ of pulses after a multiplication of each pulse of the first family ⁇ by a coefficient of 1 / Nm
  • - a counter which determines the number of pulses (y) delivered by the optical reader during a determined time (dt) lower than that necessary for the fastest rotor to carry out a turn
  • - a multiplier which delivers a fourth family ⁇ d pulses after a multiplication of each pulse of the third family T by a coefficient 1 / Ne, the speeds (m) of the master motor, the speeds (We) of the slave motor and the numbers (Nm) and (Ne) being connected by the relationship
  • a comparator which on the one hand temporally compares the pulses of the second family ⁇ and the pulses of the fourth family ⁇ and on the other hand produces a control signal as a function of this comparison
  • the two motors are operated from their own power source.
  • a first family is delivered on the rotor of the master motor of 100 pulses.
  • the first 50 pulses are counted before the fastest rotor of the master or slave motor has completed a full revolution.
  • a second family is delivered on the rotor of the 200-pulse slave motor.
  • the first 100 pulses are counted before the fastest rotor of the master or slave motor has completed a full revolution.
  • Ne ⁇ 2 and Nm 1 to define the Ne / Nm ratio.
  • This ratio defines the reduction ratio and is determined as a function of the speed values (Wm) and (We) which it is desired to obtain.
  • the speed of the slave motor rotor (We) is controlled and maintained identical to that (Wm) of the rotor of the master motor.
  • a control signal is delivered to vary the speed of the slave motor until these families of pulses are in phase and the desired speeds (Wm) and (We) are obtained.
  • the control of the position and the speed of the slave motors by a master motor is obtained by a motor torque loop which has a large bandwidth.
  • the stiffness of a connection is defined by the quotient of the axial force acting on the connection element by the variation in the length of the resulting element.
  • This stiffness of the electronic link depends on the precision with which the control between the rotors of the motors is carried out.
  • electronic means of the capacitive, inductive or other type are provided to detect any abnormal variation of a duration greater than a predetermined duration in which the device is in an abnormal operating range. .
  • this detection can determine the value of a limit angle comprised between the arms.
  • it may be the detection of an excessive stress which is exerted on the arms or any other parameters on which the proper functioning of the antenna depends.
  • This information is transmitted by known means to a microprocessor which comprises at least one memory having specific data and adapted to their management.
  • a pair of reducers 30a., 30b is associated with a toothed ring 31a. secured to arm 32a. and a pair of reducers 30ç_, 30d., is associated with a toothed ring 31b secured to the arm 32b.
  • These two pairs of reducers 30a., 30b., 30c., 30d are arranged in the space 20 of the casing below the elevation axis.
  • the inputs of the reducers 30a. and 30c . and reducers 30b and 30d are respectively coupled by a connecting pinion 33a., 33b.
  • the mechanical stiffness of the pinions 33a., 33b is advantageously divided by the reduction ratio existing between these reducers 30_a, 30_b, 30c., 30d . just as the inertia is divided by the square of the reduction ratio.
  • a mechanical connecting shaft 34 connects by a suitable kinematics the reducers 30a. and 30ç_.
  • This connecting shaft 34 is coupled to a ring gear 35 on which a pinion 36 associated with the output of a motor 37 meshes.
  • a kinematic connection between the motor and the connecting shaft by any means other mechanical arrangement such as a combination of possibly toothed belts and / or chains with sprockets or other equivalent means.
  • this variant can also be implemented to allow movement in a direction parallel to the azimuth axis of the casing.
  • each reducer 40a., 40b. is associated with a pinion 41a., 41b which meshes with a ring gear secured to an arm 42a_, 42b ..
  • pinions 50 which comprise two distinct sectors which each delimit a half pinion 51 and 52.
  • a mechanical device secured to an elastic means such as a spring, selectively keeps the teeth of one of the half pinions 51 of the ring gear apart while the teeth of the other half pinion 52 are engaged with the ring gear.
  • the force for spacing the teeth of one of the half pinions 51 is very high compared to the force transmitted to the ring gear to allow the meshing of the teeth of the other half pinion 52. This is the reason for which, to better distribute the forces exerted on each half pinion 51, 52, there is a torsion shaft 53 coaxial with the pinion axis 54.
  • Another conceivable solution consists in engaging the pinions in the teeth of the crown by a radial force exerted by means of suitable mechanical devices such as a spring or any preferentially elastic pressure means.
  • toothed crowns which have excellent concentricity. Such toothed rings must be robust and resistant to significant forces and constraints and perfectly machined.
  • the device according to the invention allows positioning of the antenna in a direction perpendicular to the azimuth axis and to the site axis.
  • FIGS. 13 and 14 represent an embodiment in which each of the two vertical arms 60 and 61, advantageously autonomous and arranged symmetrically on either side of a vertical median plane, is surmounted by a horizontal plate 62 on which are subjected by appropriate means the antenna and its was not represented.
  • the arm 60 has at each of its ends an electric actuator 63 and 64 and the arm 61 has at each of its ends a hinge 65 and 66.
  • These electric jacks 63, 64 allow pivoting, in a direction perpendicular to the azimuth axis and perpendicular to the site axis, of the antenna and its support (not shown).
  • the positioning of the antenna and its sound is automatically replaced in a direction parallel to the azimuth axis by a positioning in a direction parallel to the direction of space which is perpendicular both to the azimuth axis and to the site axis.
  • This third axis is of course initially initialized at the origin, so as to be in perfect coincidence with the satellite observed. According to the invention, it is thus possible to position the antenna in two of the three directions of space independently of the third and advantageously to modify the position and the orientation of the antenna in at least one of these three directions of the space depending on the satellite position.
  • interpolation is performed by calculating means by a polynomial and preferably by a third degree polynomial passing through the three points PI, P2 and P3.
  • the antenna scans an angular sector AZ1- AZ2 to find itself in a direction that allows to follow the trajectory of the satellite again, that is to say at the point P of waiting for the satellite which has been calculated. It is understood that the antenna scans this angular sector in a time suitable for being in position when passing from the satellite to point P.
  • Figure 19 illustrates a passage at the zenith of the satellite at an angle of 4.2 ".
  • the antenna scans an extreme angular sector of 90 ° in a direction perpendicular to the axis of azimuth and to the axis of the site. This movement of the antenna takes place here in a time close to 8.4 seconds, ie at a linear speed of 12 meters per second. This speed is sufficient to allow the antenna to be at the point P in phase with the passage of the satellite.
  • the positioning device according to the invention operates as illustrated in FIG. 17 in cardan joint.
  • This transformation of the value of the angles is done by calculating means of the microprocessor type which includes in memory appropriate information for the processing of these data. Likewise, this microprocessor performs the calculation by known mathematical methods such as resolutions, interpolations or similar techniques, of the stroke of the jacks which allow an appropriate positioning of the antenna.
  • the trajectory of the satellite is perfectly known and it is thus possible to control the positioning of the antenna and its sound in the directions of the space appropriate at the appropriate time. Outside the solid angle cone at the top of 3 °, the antenna is positioned and its antenna was in a position such as that shown in Figure 17. In this position, we can follow the evolution of the trajectory of the satellite by positioning the antenna in a direction perpendicular to the azimuth axis and a direction parallel to the site axis.
  • the synchronization of the tilting of the antenna is controlled by regulation in position of the electric motors which supply the associated jacks.
  • This synchronization here is advantageously identical to that which has been described above and will therefore not be repeated.
  • any other regulation device which makes it possible to synchronize the control of electric motors supplying associated jacks.
  • the invention is not limited to the single embodiment which has been described above. It is thus possible to envisage devices, in accordance with the invention, which allow positioning of a part only in a determined direction of space or in two orthogonal directions.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Dispositif d'orientation et d'ajustement de la position, selon au moins une direction de l'espace, de la position d'une pièce, du type comprenant un support (1) pour au moins une structure (2, 4) comportant des moyens de positionnement et d'orientation associés par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement. Il comporte des organes moteurs (5a, 5b, 5c, 5d, 6a, 6b, 6c, 6d, 8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b, 9c, 9d, 30a, 30b, 30c, 30d, 37, 40a, 40b, 46) distincts et agencés pour entraîner des moyens de positionnement et d'orientation (3, 11a, 11b, 12a, 12b, 31a, 31b, 32a, 32b, 35, 42a, 42b, 44, 60, 61) avantageusement autonomes et en ce qu'il comporte d'une part des moyens devant coordonner le fonctionnement des organes moteurs (5a, 5b, 5c, 5d, 6a, 6b, 6c, 6d, 8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b, 9c, 9d, 30a, 30b, 30c, 30d, 37, 40a, 40b, 46) et d'autre part des moyens devant rattraper le jeu mécanique existant entre les organes moteurs (5a, 5b, 5c, 5d, 6a, 6b, 6c, 6d, 8a, 8b, 8c, 8d, 9a, 9b, 9c, 9b, 30a, 30b, 37, 40a, 40b, 46) et les moyens d'entraînement (7a, 7b, 7s, 7d, 10a, 10s, 10c, 10d, 33a, 33b, 36, 41a, 41b, 45) en prise.

Description

DISPOSITF D'ORIENTATION ET D'AJUSTEMENT SELON
AU MOINS L'UNE DES TROIS DIRECTIONS DE L'ESPACE,
DE LA POSITION D'UNE PIECE NOTAMMENT D'UNE
ANTENNE D'EMISSION OU DE RECEPTION D'ONDES
ELECTROMAGNETIQUES
La présente invention a pour objet un dispositif d'orientation et d'ajustement, selon au moins l'une des trois directions de l'espace, de la position d'une pièce notamment d'une antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques.
Cette invention s'applique d'une manière générale à tous les cas où il est nécessaire d'orienter et d'ajuster, selon au moins l'une des trois directions de l'espace, la position d'au moins une pièce et principalement de pièces volumineuses, lourdes ou encombrantes. C'est la raison pour laquelle ce dispositif peut être utilisé dans différents domaines d'application, soit comme dispositif d'orientation et d'ajustement selon l'une quelconque des trois directions orthogonales de l'espace associé à des machines outils, des élévateurs, des grues, ou de tous types d'engins de levage, de basculement, etc., soit comme dispositif d'orientation et d'ajustement de pièces (canons, radars, antennes, tourelles, etc) qui sont embarquées sur des véhicules de toutes sortes : camions, chars, navires, missiles, avions, fusées, satellites.
Il est aussi possible d'avoir recours à ce dispositif dans des appareils du type théodolite qui permettent un déplacement de pièces selon deux directions orthogonales de l'espace ou bien encore dans des appareils qui autorisent un mouvement associé aux trois directions de l'espace. Dans de nombreux secteurs, il est en effet nécessaire de connaître avec précision la position selon au moins deux directions de l'espace d'un objet. C'est la raison pour laquelle il est indispensable soit de mesurer des angles horizontaux et verticaux et en particulier des azimuts et des hauteurs, soit de suivre, selon les trois directions de l'espace l'évolution de mobiles ou de projectiles divers tels que des fusées, des satellites, des avions, des bombes, etc.
Toutefois, une application particulièrement intéressante de ce dispositif réside dans son utilisation pour le positionnement d'une antenne d'émission ou de réception d'ondes électromagnétiques.
A cet effet, dans le domaine de l'émission et de la réception des ondes électromagnétiques pour obtenir une orientation appropriée des antennes d'émission et de réception des ondes, on utilise actuellement différents dispositifs dont la fonction est d'assurer un
Figure imgf000004_0001
positionnement correct des antennes ainsi que des organes électroniques associés. Les antennes utilisées actuellement possèdent une directivité variable. On distingue ainsi d'une part les antennes isotropes qui rayonnent dans toutes les directions de l'espace, et d'autre part les antennes équidirectives < 5 qui rayonnent quasi uniformément dans les directions voisines d'un plan généralement horizontal.
Or, quelle que soit la nature de l'antenne les propriétés de directivité sont essentielles et elles se caractérisent par divers paramètres et principalement par 10 l'intensité de rayonnement et par le gain.
Le gain est ici défini comme le rapport relatif de l'intensité de rayonnement en fonction de la direction à l'intensité de rayonnement maximale qui serait produite par une antenne de référence à laquelle serait fournie la même ζ puissance. L'antenne de référence est souvent une antenne demi onde constituée d'un simple fil conducteur long d'une demi longueur d'onde et alimenté en son centre.
Généralement, ces antennes présentent aussi des caractéristiques de rendement en énergie, de formes et 20 d*aérodynamisme, de dimensions, de résistance aux agents extérieurs, ainsi qu'une aptitude à conserver des propriétés satisfaisantes dans une bande de fréquences appropriée.
C'est la raison pour laquelle, les antennes qui sont conçues pour répondre à ces exigences ont des 25 dimensions variables suivant les utilisations auxquelles elles sont destinées.
En effet, la dimension des antennes est fonction de la longueur d'ondes des ondes qu'elles reçoivent ou qu'elles émettent et de la valeur de son gain qui est
30 proportionnelle au carré de la fréquence de fonctionnement. A cette fin, dans les domaines tels que ceux des faisceaux
<| hertziens, des radiocommunications et de la radioastronomie, on emploie généralement des antennes à réflecteurs souvent paraboliques qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres de diamètre.
On comprend ainsi l'intérêt de l'accroissement des dimensions des antennes. En effet, grâce à cette augmentation du diamètre des antennes d'une part on élargit le spectre des ondes électromagnétiques qui peuvent être émises ou reçues en augmentant en outre les possibilités d'émission et de réception des ondes selon des longueurs d'ondes courtes et d'autre part on accroit le gain.
Toutefois, l'accroissement du diamètre des
10 antennes, lorsqu'elles sont mécaniquement orientables, a pour conséquence d'augmenter la masse à manoeuvrer et l'inertie, et donc de nécessiter l'utilisation de dispositifs d'orientation et de positionnement de l'antenne volumineux. '*> Or, dans de nombreuses applications, il est fondamental que ces dispositifs soient légers, résistants et peu encombrants.
On imagine que ces dispositifs actuellement utilisés sont mal adaptés et qu'ils posent des problèmes de 0 résistance aux contraintes exercées par les agents extérieurs et notamment vis-à-vis du couple résultant du phénomène de prise au vent.
C'est ainsi que les dispositifs de positionnement actuellement connus et utilisés incorporent des mécanismes 5 de commande et de mise en mouvement de l'antenne qui sont d'une conception complexe difficile à réaliser et d'une construction très encombrante.
Par exemple, on voit en se référant à la figure 1, un dispositif actuellement utilisé pour le positionnement 0 d'une antenne parabolique A selon deux directions orthogonales de l'espace.
Ce dispositif est constitué par un support B sur lequel sont agencées deux structures C, D, éventuellement indépendantes qui permettent un positionnement de l'antenne A selon deux directions orthogonales de l'espace. Une première direction qui est parallèle à un axe dit d'azimut et une seconde direction qui est parallèle à un axe dit de site.
La structure C, agencée sur le support B par des moyens adaptés comporte une couronne dentée E avec laquelle un pignon F est en prise. Ce pignon F est accouplé à la sortie d'un réducteur G associé à un moteur H pour mettre en mouvement cette structure C selon une direction parallèle à l'axe d'azimut.
La structure C, agencée au-dessus de la couronne dentée E, est un carter qui comporte deux paliers I J disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian et supportant la structure D. La structure D est composée d'un arbre mécanique O portant à ses extrémités deux bras K et L. Ce carter comprend un moteur M accouplé à un réducteur N dont la sortie est associée par une cinématique appropriée à l'arbre de liaison mécanique O. Cet arbre O, placé perpendiculairement à l'axe d'azimut et parallèlement à l'axe de site est disposé dans les paliers et il est associé par une cinématique appropriée au pignon P par la couronne dentée Q pour mettre en mouvement les deux bras K et L, selon une direction parallèle à l'axe de site.
L'utilisation de l'arbre de liaison et de la couronne dentée selon l'axe dit "d'élévation" situé dans le carter a pour conséquence de nécessiter un carter volumineux, lourd et encombrant et de placer l'ensemble de l'architecture de maintien et de support de l'antenne au- dessus de ce carter. Il en résulte que pour assurer un positionnement adapté de l'antenne, l'emplacement de l'architecture de maintien et de support de l'antenne et de la source est d'une conception mécanique qui accroit l'inertie par augmentation de la distance du centre de gravité de l'antenne à l'axe d'évaluation.
Enfin, cet arbre de liaison qui assujettit mécaniquement les deux bras empêche tout mouvement relatif autonome d'un bras par rapport à un autre ce qui limite considérablement les possibilités de réglage du plan de pose de l'antenne.
Pour remédier à ces inconvénients, il est connu d'avoir recours à un positionnement de l'antenne par des dispositifs électroniques statiques qui peuvent faire varier les phases relatives d'alimentation des éléments rayonnants constitutifs de l'antenne. Toutefois, ces dispositifs sont très onéreux, d'une conception complexe et d'une maintenance peu aisée.
De plus, ces dispositifs sont d'un emploi restreint en raison de la limitation du secteur de balayage sous lequel ils peuvent être utilisés.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'orientation et d'ajustement, selon au moins une direction de l'espace, de la position d'une pièce mobile qui est différent des dispositifs actuellement connus en présen-tant une conception mécanique simple, un entretien facile et une grande souplesse d'utilisation. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'orientation et d'ajustement de la position, selon au moins une direction de l'espace, de la position d'une pièce, du type comprenant un support pour au moins une structure comportant des moyens de positionnement et d'orientation associés par une cinématique appropriée à des moyens d*entraînement caractérisé en ce qu'il comporte des organes moteurs distincts et agencés pour entraîner des moyens de positionnement et d'orientation avantageusement autonomes et en ce qu'il comporte d'une part des moyens devant coordonner le fonctionnement des organes moteurs et d'autre part des moyens devant rattraper le jeu mécanique existant entre les organes moteurs et les moyens d'entraînement en prise. Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- la sortie des organes moteurs est en "prise directe" avec les moyens d'entraînement associés par une cinématique appropriée;
5 il comporte deux structures, de préférence indépendantes, une structure reliée par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement et une structure comportant des bras avantageusement autonomes disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, et \ reliés chacun à des moyens d'entraînement;
- il comporte trois structures, de préférence indépendantes, une structure reliée par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement, une structure comportant des bras avantageusement autonomes disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, et
^ reliés chacun à des moyens d'entraînement et une structure comportant des supports avantageusement autonomes disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, et reliés respectivement à des moyens de pivotement;
- la structure associée aux bras est constituée par 2Q un carter qui comporte un espace interne qui délimite un logement qui s'étend depuis son extrémité libre jusqu'à une cote située dans sa partie inférieure en dessous d'un axe dit d'élévation; il comporte une liaison non mécanique
25 d'asservissement entre au moins un moteur dit maître et au moins un moteur dit esclave pour coordonner le mouvement des moyens de positionnement et d'orientation avantageusement autonomes;
- la raideur de la liaison non mécanique 3Q d'asservissement est au moins égale à la raideur d'une liaison mécanique équivalente;
- l'asservissement est un asservissement en position et en vitesse; - le carter comprend au moins une paire de réducteurs qui sont disposés dans sa partie inférieure en dessous de l'axe d'élévation de part et d'autre d'un plan médian, la sortie de chacun de ces réducteurs étant associée par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement correspondants, et en ce qu'un arbre associé par des moyens de liaison à au moins un moteur assure une liaison mécanique entre ces réducteurs;
- un unique moteur assure l'entraînement des deux réducteurs;
- le carter comporte dans sa partie inférieure, en dessous de l'axe d'élévation, disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, au moins deux paires de motoréducteurs associés par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement, et des moyens d'asservissement pour asservir en couple d'une part une paire de deux moteurs selon un écart relatif équivalent à une augmentation et, d'autre part une paire de deux moteurs selon un écart relatif équivalent à une diminution égale à l'augmentation afin que leur somme soit nulle, dans le but de rattraper le jeu mécanique;
- le carter comporte dans sa partie inférieure, en dessous de l'axe d'élévation, disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, deux paires de moteurs associés par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement en prises sur des moyens d'orientation associés et en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement pour asservir en couple d'une part une paire de deux moteurs selon un écart relatif équivalent à une augmentation et, d'autre part une paire de deux moteurs selon un écart relatif équivalent à une diminution égale à l'augmentation afin que leur somme soit nulle, dans le but de rattraper le jeu mécanique; - il comporte des moyens élastiques pour assurer le maintien des pignons associés par une cinématique appropriée aux moyens d'entraînement;
- il comporte des pignons divisés en deux secteurs distincts délimitant deux demi-pignons;
- il comporte au moins une clavette associée à un arbre de liaison mécanique entre deux réducteurs associés par une cinématique appropriée à des moyens d'entraînement pour créer un couple de polarisation; - il comporte des moyens de traitement de l'information ayant au moins une mémoire comportant des informations adaptées pour déterminer et gérer le mouvement relatif des structures selon des directions de l'espace différentes et orthogonales deux à deux; - il comporte des moyens de détection des variations de paramètres tels que l'écart relatif des contraintes exercées ou la variation de l'écart angulaire par rapport à un seuil prédéterminé;
- il comporte des moyens de sauvegarde et de sécurité pour permettre un fonctionnement en cas d'arrêt non désiré de l'alimentation en énergie.
L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin schématique annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif.
La figure 1 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un dispositif classique de positionnement d'une antenne et qui illustre l'état de la technique.
La figure 2 est une vue schématique, en coupe transversale, d'un dispositif de positionnement d'une antenne selon l'invention dont le fut électronique est représenté d'une part en position horizontale et d'autre part en position verticale. La figure 3 est une vue schématique illustrant les organes moteurs et les moyens d'entraînement du dispositif selon une direction parallèle à l'axe d'azimut.
La figure 4 est une vue schématique illustrant les organes moteurs et les moyens d'entraînement du dispositif selon une direction parallèle à l'axe de site.
La figure 5 est une vue schématique, en coupe transversale, de l'agencement intérieur des moyens de positionnement de l'antenne selon une direction parallèle à l'axe d'azimut et selon une direction parallèle à l'axe de site.
La figure 6 est une vue schématique qui illustre le principe de la synchronisation des bras qui incorpore un rattrapage de jeu. La figure 7 est une vue schématique qui illustre le principe de la motorisation de l'axe d'azimut qui incorpore un rattrapage de jeu.
La figure 8 est une vue schématique qui illustre le principe du rattrapage de jeu conforme à l'invention lorsque le couple extérieur est inférieur à deux fois la valeur de polarisation du couple moteur.
La figure 9 est une vue schématique qui illustre le principe du rattrapage de jeu conforme à l'invention lorsque le couple extérieur est supérieur à deux fois la polarisation du couple moteur.
La figure 10 est une vue schématique qui illustre une variante de réalisation dans laquelle la polarisation du couple est réalisée au moyen d'une liaison mécanique entre deux organes moteurs de grande vitesse. La figure 11 est une vue schématique, en coupe transversale, qui illustre une variante de réalisation selon laquelle le dispositif comporte un arbre assurant la liaison mécanique entre les deux organes moteurs accouplés à des pignons qui sont en prise avec une couronne. 11
La figure 12 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un pignon composé de deux secteurs distincts.
La figure 13 est une vue qui représente un dispositif selon l'invention qui incorpore une structure d'orienta-tion de l'antenne selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et à l'axe de site.
La figure 14 est une vue schématique faite en coupe selon la ligne XIII-XIII de la figure 13. a figure 15 est une vue schématique qui illustre le fonctionnement de l'antenne selon une direction quelconque de l'espace grâce au troisième axe qui permet un fonctionnement de type cardan.
La figure 16 est une vue schématique qui illustre ιe fonctionnement de l'antenne selon une direction altazimutale, et pour laquelle le cône de 3" correspond à la zone où la vitesse azimutale devient très grande.
• La figure 17 est une vue schématique qui illustre le fonctionnement "cardan" des moyens d'orientation de l'antenne.
La figure 18 est une vue schématique qui illustre le fonctionnement de l'antenne selon une direction de l'espace azimutal vue suivant une verticale.
La figure 19 est une vue schématique qui illustre la détermination des points dits d'attente en fonction de la trajectoire d'un mobile tel qu'un satellite.
La figure 20 est une vue schématique qui illustre une trajectoire d'un mobile, qui nécessite une rotation de 90° de l'axe d'azimut pendant le fonctionnement de type cardan pour retrouver le point de rendez-vous.
En se reportant au dessin, et en particulier à la figure 2, on voit un dispositif d'orientation et d'ajustement, selon au moins une direction, d'une pièce mobile qui, ici, est une antenne d'émission ou de réception des ondes électromagnétiques. Mais un tel dispositif de positionnement peut être utilisé dans tous autres types d'applications dans lesquels il est nécessaire de réaliser le positionnement d'au moins une pièce mobile selon au moins l'une des trois directions ortho-gonales de l'espace, quelle que soit sa conformation et ses dimensions.
Ce dispositif comprend un support d'un type classique tel qu'un mât ou un fut 1 qui est surmonté d'une structure 2 fixée à lui par tous moyens connus tels que des boulons, et qui comporte une couronne dentée 3 horizontale surmontée d'un carter 4.
Ce carter 4 comporte, dans sa partie inférieure, en dessous d'un axe dit d'élévation deux paires de moteurs distincts 5a.5_b et 5j5., 5çl disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan médian horizontal.
La sortie de chacun des moteurs 5a_, 5b_, 5c., 5d. est associée à un réducteur 6a., 6b., 6c., 6d accouplé à un pignon 7a, 7Jb, 7c., 7d_. Les pignons appairés 7a_ et 7b et les pignons appairés 7c. et 7d sont disposés symétriquement de part et d'autre d'iin plan médian vertical parallèle à un axe dit d'azimut comme illustré à la figure 4. Ils s'engrènent sur la couronne dentée 3 en assurant un déplacement de la structure 2 selon une direction parallèle à l'axe d'azimut dans un sens déterminé tel que celui représenté par la flèche FI.
Le carter 4 comporte dans sa partie inférieure, en dessous d'un axe dit d'élévation deux autres paires de moteurs 8a.. 8b et 8c., 8d_ disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan médian vertical parallèle à l'axe d'azimut.
La sortie de ces moteurs 8a., 8a., 8c., 8d_ est associée à un réducteur 9a.,9È., 9c., 9d. accouplé à un pignon
10a., 10b, 10ç_, lOd. La paire de pignons 10a_, 10b., et la paire de pignons 10ç_, 10ji sont disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan médian vertical parallèle à un axe d'azimut comme montré à la figure 5.
Les pignons 10a., 10b. associés aux réducteurs 9a., 9b accouplés aux moteurs 8a., 8b s'engrènent sur une couronne dentée verticale lia. associée à un bras 12a. afin d'assurer son déplacement selon une direction parallèle à l'axe de site dans un sens déterminé tel que celui illustré par la flèche F2.
Les pignons 10ç_, 10jd associés aux réducteurs 9ç_, 9d accouplés aux moteurs 8ç_, 8d_ s'engrènent sur une couronne dentée 11b associée à un bras 12b afin d'assurer son déplacement selon une direction parallèle à l'axe de site dans un sens déterminé conformément à celui représenté par la flèche F3. On conçoit que le sens de déplacement FI du bras 12a. peut être différent du sens de déplacement F3 du bras 12a..
Selon l'invention, chaque bras 12a., 12b est autonome de sorte que l'on peut déplacer indépendamment chacun de ces bras 12a., 12b.
Pour entraîner, selon une direction parallèle à l'axe d'azimut le carter 4 ou selon une direction parallèle à l'axe de site les bras 12a., 12b, on peut aussi avoir recours à d'autres structures cinématiques qui mettent en oeuvre des moyens mécaniques appropriés éventuellement assujettis tels qu'une combinaison de chaînes et/ou de courroies éventuellement crantées associées à des pignons, des poulies ou tous autres moyens équivalents.
Sur chacun des bras 12a., 12b se trouve une plaque- support 13 qui comporte un orifice central fixé 14. Cette plaque 13 est fixée par des boulons 15 et porte des tiges 16 qui supportent une antenne 17.
L'antenne comporte en vue d'assurer son fonctionnement des éléments, non représentés pour simplifier les figures, qui sont d'une part des éléments alimentés et d'autre part des éléments non alimentés. Les éléments alimentés sont les éléments d'antenne qui sont reliés directement à l'émetteur ou au récepteur associé à l'antenne. Les éléments non alimentés ne sont pas reliés directement mais sont couplés aux éléments reliés par induction ou rayonnement électromagnétique.
Les éléments alimentés sont soit des fils de longueur sensiblement voisine d'une longueur d'onde et ils sont appelés dans ce cas doublets ou d'une demi longueur d'onde, soit des antennes à longs fils, soit des plaques ou des volumes de formes diverses. Pour des courtes longueurs d'ondes ces éléments alimentés peuvent être soit des guides d'ondes plus ou moins évasés, soit des hélices.
Les éléments non alimentés sont soit des éléments directeurs quand ils sont placés en avant des éléments alimentés, soit des fils généralement d'une demi longueur d'onde.
Les éléments réflecteurs sont soit des plans conducteurs, soit des réseaux de fils qui jouent la même fonction ou bien encore des réflecteurs de formes appropriées tels qu'une calotte de paraboloïde de révolution au foyer sur laquelle est placée une source primaire qui peut être un doublet par exemple.
Selon l'invention, le carter 4 comporte un espace interne 20 qui s'étend depuis son extrémité supérieure jusqu'à une cote Z située en dessous de l'axe d'élévation. Cet espace interne 20 de forme évasée détermine un logement à l'intérieur duquel se place un support tel qu'un fut 22 qui comporte les éléments électroniques nécessaires au fonctionnement de l'antenne. En se reportant à la figure 2, on voit que le fut
22 peut être logé dans l'espace interne 20 entre deux positions extrêmes.
Une première position verticale dans laquelle l'antenne émet ou reçoit de ondes selon une direction sensiblement verticale. Une seconde position horizontale, après une rotation par des moyens appropriés, de 90° dans un sens détermi-né, dans laquelle l'antenne émet ou reçoit des ondes électromagnétiques selon une direction sensiblement
5 horizontale.
Il est important de noter que, selon l'invention, le positionnement du fut 22 à l'intérieur de l'espace 20 permet de rapprocher l'antenne 17 et le fut 22 de l'axe d'élévation. Q Grâce à ce positionnement du fut 22 à l'intérieur du logement, on réduit les dimensions du carter 4. Ainsi on réduit la masse et l'inertie du dispositif. De même, en positionnant le fut 22 à l'intérieur de cet espace 20, on place l'antenne 17 dans une position moins élevée de sorte 5 qu'elle est soumise à des contraintes exercées par les éléments extérieurs moins importantes. Cette diminution des effets des contraintes extérieures et notamment celles résultant du couple, dues au phénomène de prise au vent est appréciable car elle réduit les risques d'avaries. o Conformément à la mise en oeuvre représentée sur les figures 4 et 5, chacun des quatre moteurs 5a_, 5b, 5g., et 5d. entraîne respectivement un pignon 7a., 7b., 7ç_, 7d. qui s'engrène sur la couronne dentée horizontale en générant un déplacement azimutal du carter 4. 5 De même, chacun des quatre moteurs 8a., 8b, 8c., 8d. entraîne respectivement le pignon 10a., 10b, 10c., 10d. Les pignons 9a., 9b s'engrènent sur la couronne dentée lia. et les pignons 9ç_, 9d. s'engrènent sur la couronne dentée 11b en générant un déplacement éventuellement indépendant de Q chacun des bras 12a., 12b autonomes selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et parallèle à l'axe de site.
Pour améliorer la cinématique des mouvements selon une direction parallèle à l'axe d'azimut et/ou une 5 direction parallèle à l'axe de site ainsi que pour rattraper les jeux mécaniques, les pignons 7a., 71b, 7c., 7<i qui attaquent la couronne dentée horizontale 3 et les pignons 10ιa, 10b., 10s., lOd qui attaquent les deux couronnes dentées verticales lia., 11b. sont de petites dimensions.
Cette dimension réduite des pignons, nonobstant la diminution d'encombrement qu'elle procure, permet avantageusement d'augmenter le rapport de réduction.
De ce fait, on divise au moins par quatre les efforts exercés sur la denture de la couronne et ainsi on réduit le module des contraintes. Il en résulte que l'on peut utiliser des couronnes dentées moins robustes et, en particulier, dont les dents n'ont pas à subir des traitements de surface et des traitements thermiques connus destinés à accroître leur résistance mécanique à l'usure et aux contraintes et qui accroissent le prix de revient.
L'effet combiné du nombre de pignons et de leurs faibles dimensions ainsi que l'accroissement du rapport de réduction permet d'obtenir une diminution du couple des réducteurs associés aux pignons. On divise de cette façon au moins par quatre la valeur du couple de chaque réducteur.
Grâce à cette réduction du couple, on peut avoir recours à des réducteurs de faibles dimensions qui sont moins encombrants et moins onéreux.
Selon l'invention, la diminution de la taille des organes moteurs (moteurs et réducteurs associés) ainsi que des pignons favorise leur répartition et leur agencement dans la partie inférieure du carter 4 en dessous de l'axe dit d'élévation.
En cas de défaillance mécanique ou de pannes, l'agencement de ces organes moteurs est d'une conception simple ce qui facilite la maintenance. En outre, le remplacement des organes défectueux est facilité par leur faible poids et leur encombrement réduit. Le logement du fut 22 à l'intérieur de l'espace 20 offre la possibilité de disposer des dispositifs associés à l'antenne et aux moyens électroniques assurant son fonctionnement et notamment, on place, comme montré à la figure 2, des joints tournants à proximité du fut 22 ainsi que des câbles d'alimentation et de transmission des informations reçues ou transmises.
Au contraire, les dispositifs connus, tels que celui représenté sur la figure 1, nécessitent, pour ces éléments indispensables, des montages très complexes.
Afin de rattraper les jeux mécaniques existant entre les différents organes, on asservit les moteurs 5a., 5b., 5c., 5d. en couples. Cet asservissement en couples permet de rattraper les jeux en tenant compte des couples extérieurs exercés au niveau de l'antenne et notamment du couple résultant du phénomène de prise au vent.
A cet effet, comme illustré à la figure 7, on compense le jeu mécanique par une augmentation de couple de +DC, le couple des moteurs 5a., 5b et par une diminution de couple de -DC le couple des moteurs 5ç_, 5jd.
Le rattrapage du jeu est obtenu par une variation totale de couple qui est nulle car on compense l'augmentation de +DC du couple moteur des moteur 5a., 5b par une diminution correspondante de -DC du couple moteur des moteurs 5c., 5d.
En se reportant à la figure 9, on voit que si le couple extérieur exercé sur l'antenne correspond à une variation relative de couple d'au plus de 2 DC, l'un des moteurs de la paire de moteurs 5a_, 5b est soumis à une variation adaptée de son couple moteur afin d'annuler cette variation du couple extérieure. Par exemple, cette variation du couple moteur est C/2+DC.
La paire de moteurs 56c. et 56d. qui n'est dans ce cas soumise à aucune variation de son couple moteur, fournit un couple moteur quasi nul. De même, en se référant à la figure 10, on voit que si le couple extérieur exercé sur l'antenne correspond à une variation de couple de plus de 2DC, l'un des moteurs de la paire de moteurs 5a_, 5b est soumis à une variation de son couple moteur de C/2+DC. Et de même, l'un des moteurs de la paire de moteurs 5jb, 5d. est soumis à une variation de son couple moteur de C/2+DC dans le même sens que celui de la paire de moteurs 5a, 5b..
Par contre, si le couple extérieur exercé sur l'antenne est nul, la couronne dentée est uniquement soumise aux deux couples moteurs antagonistes de chaque paire de moteurs 5a./ 5b et 5c., 5d. Dans ce cas, les deux couples antagonistes rattrapent le jeu et fournissent une précontrainte à la couronne dentée. Quelle que soit la valeur du couple extérieur, on a toujours un pignon qui est en contact avec les dents de la couronne dentée horizontale. On obtient de cette façon une annulation du jeu mécanique résultant de la transmission des mouvements, des différences d'entraînement et des phénomènes d'usure.
Cette annulation du jeu mécanique augmente la précision du positionnement de l'antenne dans cette direction de l'espace et, de ce fait, accroit la qualité de réception ou d'émission des ondes électromagnétiques. e rattrapage de jeu se fait ici au niveau des moteurs et ainsi on augmente la précision par rapport à un rattrapage de jeu mécanique classique effectuée au niveau des moyens d'entraînement.
Pour rattraper les jeux mécaniques existant entre les différents organes et pour permettre une synchronisation du mouvement des bras 12a., 12b., selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et parallèle à l'axe de site, d'une part on asservit en couple les moteurs 8a_, 8b., 8c., 8d. selon le même principe que celui qui a été décrit ci-dessus et d'autre part on asservit la vitesse et la position d'un moteur esclave 8c., 8d_ par rapport à la vitesse et à la position d'un moteur dit maître 8a., 8_o.
Cet asservissement de la position et de la vitesse des moteurs esclaves par le moteur maître est avantageusement réalisé au moyen d'un asservissement du type de celui décrit dans le document FR A-2-585.523. Cette asservissement consiste à :
- élaborer, pour chaque rotor de moteur, une famille d'impulsions sur une fraction de tour de rotation du rotor au cours d'un temps déterminé inférieur à celui nécessaire au rotor pour effectuer un tour complet,
- multiplier, par un facteur déterminé, fonction de la vitesse de rotation du rotor du moteur maître et du rotor du moteur esclave, les impulsions en vue d'obtenir une seconde famille de deux séries d'impulsions,
- comparer ces deux séries d'impulsions,
- commander la vitesse de rotation du rotor du moteur esclave en fonction de cette comparaison afin de synchroniser les deux séries d'impulsions de la seconde famille.
Pour cela, on utilise un dispositif d'asservissement de la vitesse et de la position d'un moteur esclave par rapport à un moteur maître, dispositif qui comprend :
- un disque fixé sur le rotor du moteur maître, lequel comporte à sa périphérie des "codages" tels que des raies alternativement blanches et noires, ces codages étant lus par un lecteur optique qui délivre une première famille α qui comporte un nombre élevé d'impulsions (a) correspondant aux différences de niveaux entre les raies noires et les raies blanches successivement rencontrées,
- un compteur qui détermine le nombre d'impulsions (x) délivrées par le lecteur optique durant un temps déterminé (dt) inférieur à celui nécessaire au rotor le plus rapide pour effectuer un tour, - un multiplicateur qui délivre une seconde famille β d'impulsions après une multiplication de chaque impulsion de la première famille α par un coefficient de 1/Nm,
- un disque fixé sur la périphérie du rotor du moteur dit esclave qui comporte à sa périphérie des codages tels que raies noires et blanches, ces codages étant lus par un lecteur optique qui délivre une troisième famille T qui comporte un grand nombre d'impulsions (b) correspondant aux différences entre les raies noires et les raies blanches successivement rencontrées,
- un compteur qui détermine le nombre d'impulsions (y) délivré par le lecteur optique durant un temps déterminé (dt) inférieur à celui nécessaire au rotor le plus rapide pour effectuer un tour, - un multiplicateur qui délivre une quatrième famille § d'impulsions après une multiplication de chaque impulsion de la troisième famille T par un coefficient 1/Ne, les vitesses ( m) du moteur maître, les vitesses (We) du moteur esclave et les nombres (Nm) et (Ne) étant reliés par la relation
Nm a Wm
Ne b We
un comparateur qui d'une part compare temporellement les impulsions de la seconde famille β et les impulsions de la quatrième famille Φ et d'autre part élabore en fonction de cette comparaison un signal de commande,
- des moyens de commande en vitesse de la rotation du rotor du moteur esclave. Par exemple, si l'on désire commander la vitesse de rotation (We) du rotor d'un moteur esclave en fonction de la vitesse de rotation (Wm) du rotor d'un moteur maître pour que ces deux vitesses (Wm) et (We) soient égales.
On met en fonctionnement les deux moteurs à partir de leur propre source d'alimentation.
On délivre une première famille sur le rotor du moteur maître de 100 impulsions.
On compte les 50 premières impulsions qui sont délivrées avant que le rotor le plus rapide du moteur maître ou du moteur esclave ait effectué un tour complet.
On délivre une seconde famille sur le rotor du moteur esclave de 200 impulsions.
On compte les 100 premières impulsions qui sont délivrées avant que le rotor le plus rapide du moteur maître ou du moteur esclave ait effectué un tour complet.
On introduit les valeurs de Ne ≈ 2 et de Nm = 1 pour définir le rapport Ne/Nm. Ce rapport définit le rapport de réduction et il est déterminé en fonction des valeurs de vitesses (Wm) et (We) que l'on désire obtenir.
On multiplie les 50 impulsions de la première famille par 2 et les 100 impulsions de la seconde famille par 1/2.
On vérifie et l'on compare l'égalité du nombre et la périodicité d'émission des 50 impulsions de la première et des 100 impulsions de la seconde famille après leur multiplication. On commande et on maintient la vitesse du rotor du moteur esclave (We) identique à celle (Wm) du rotor du moteur maître.
Tant que le nombre et la périodicité des familles d'impulsions délivrées après leur multiplication ne sont pas identiques, on délivre un signal de commande pour faire varier la vitesse du moteur esclave jusqu'à ce que ces familles d'impulsions soient en phase et que l'on obtienne les vitesses (Wm) et (We) désirées.
L'asservissement de la position et de la vitesse des moteurs esclaves par un moteur maitre est obtenu par une boucle de couple moteur qui possède une large bande passante.
On définit la raideur d'une liaison par le quotient de la force axiale agissant sur l'élément de liaison par la variation de la longueur de l'élément en résultant.
Ce remplacement de l'arbre mécanique reliant par une cinématique appropriée les deux bras par une liaison électronique d'une raideur électronique équivalente à une raideur mécanique correspondante donne à l'ensemble de la chaîne cinématique une fréquence de résonance élevée ce qui confère des performances dynamiques accrues.
On peut aussi avantageusement grâce à cette liaison électronique obtenir des raideurs qui sont supérieures à la raideur mécanique correspondante et ainsi améliorer le rattrapage de jeu entre les deux bras.
Cette raideur de la liaison électronique dépend de la précision à laquelle l'asservissement entre les rotors des moteurs est réalisé.
En régime transitoire brutal, pour une précision initiale variable entre 25 et 40e et pour un rapport de réduction de l'ensemble de la chaîne cinématique appropriée on obtient une précision d'asservissement comprise entre 30 et 50 millidegrés.
En régime quasi stationnaire ou pour de faibles variations, pour une précision initiale de 1* on obtient une précision d'asservissement comprise entre 1 et 2 millidegrés.
Afin d'éviter toute défaillance de cette régulation, des moyens électroniques du type capteurs capacitifs, inductifs ou autres, sont prévus pour détecter toute variation anormale d'une durée supérieure à une durée prédéterminée dans laquelle le dispositif se trouve dans une plage de fonctionnement anormal. Par exemple cette détection peut déterminer la valeur d'un angle limite compris entre les bras. 23
De même, il peut s'agir de la détection d'une contrainte trop importante qui s'exerce au niveau des bras ou de tous autres paramètres dont dépend le bon fonctionnement de l'antenne.
Ces informations sont transmises par des moyens connus à un microprocesseur qui comporte au moins une mémoire ayant des données spécifiques et adaptées à leur gestion.
Lorsqu'une valeur transmise de ces paramètres dépasse la valeur du seuil de sécurité, des moyens électroniques appropriés commandent automatiquement l'arrêt de l'alimentation des moteurs. Néanmoins, les moyens électroniques de commande et de régulation restent en fonctionnement pour maintenir le synchronisme des deux bras 12a., 12b par des moyens adaptés tels que des variateurs.
Cet asservissement en position et en vitesse d'un moteur esclave par rapport à un moteur maître bien que très avantageux en raison de la suppression de liaisons mécaniques peut être réalisé dans des variantes par d'autres moyens équivalents.
En effet, dans des variantes de réalisation, il est tout à fait envisageable d'avoir recours à des dispositifs d'asservissement mécaniques et non plus essentiellement électroniques.
Ainsi, selon la variante de réalisation représentée à la figure 10, une paire de réducteurs 30a., 30b est associée à une couronne dentée 31a. solidaire du bras 32a. et une paire de réducteurs 30ç_, 30d., est associée à une couronne dentée 31b solidaire du bras 32b. Ces deux paires de réducteurs 30a., 30b., 30c., 30d sont disposées dans l'espace 20 du carter en dessous de l'axe d'élévation.
Les entrées des réducteurs 30a. et 30c. et des réducteurs 30b et 30d sont respectivement accouplés par un pignon de liaison 33a., 33b. La raideur mécanique des pignons 33a., 33b est avantageusement divisée par le rapport de réduction existant entre ces réducteurs 30_a, 30_b, 30c., 30d. de même que l'inertie est divisée par le carré du rapport de réduction.
Un arbre de liaison mécanique 34 relie par une cinématique appropriée les réducteurs 30a. et 30ç_. Cet arbre de liaison 34 est accouplé à une couronne dentée 35 sur laquelle s'engrène un pignon 36 associé à la sortie d'un moteur 37. On pourrait, bien sûr concevoir une liaison cinématique entre le moteur et l'arbre de liaison par tout autre agencement mécanique tel qu'une combinaison de courroies éventuellement dentées et/ou de chaînes avec des pignons ou d'autres moyens équivalents. Bien évidemment, cette variante peut aussi être mise en oeuvre pour permettre le mouvement selon une direction parallèle à l'axe d'azimut du carter.
Dans une autre variante de réalisation, représentée à la figure 11, il est envisageable d'avoir recours uniquement à deux réducteurs 40a., 40b. disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian dans la partie inférieure du carter en dessous de l'axe d'élévation. La sortie de chaque réducteur 40a., 40b. est associée à un pignon 41a., 41b qui s'engrène sur une couronne dentée solidaire d'un bras 42a_, 42b..
Ces deux réducteurs 40a_, 40b. sont reliés mécaniquement par un arbre 43 sur lequel est agencée une couronne dentée 44 sur laquelle s'engrène un pignon 45 accouplé à la sortie d'un moteur 46. Cet agencement mécanique qui utilise uniquement deux réducteurs peut être utilisé de la même manière pour permettre un mouvement selon une direction azimutale du carter. Les variantes mécaniques qui comportent un unique moteur d'entraînement nécessitent des carters très volumineux en raison de la taille du moteur employé et de son agencement sur des dispositifs de support et de maitien robustes.
On constate aussi que l'utilisation de ces agencements mécaniques seuls ne permet pas de rattraper le jeu mécanique.
Afin de rattraper le jeu mécanique, dans les variantes de réalisation qui prévoient de synchroniser le mouvement relatif des bras autonomes à partir d'au moins deux réducteurs accouplés par un organe de liaison, on introduit une contrainte mécanique entre la sortie des réducteurs accouplés. Pour ce faire, on insère une clavette (ou autre organe équivalent) sur les arbres de liaison existants entre les réducteurs.
Il faut noter que ces moyens mécaniques ne sont pas les seuls envisageables et qu'il est tout à fait possible d'avoir recours à d'autres dispositifs et agencements mécaniques qui permettent de rattraper le jeu mécanique.
Par exemple, comme illustré à la figure 12, on peut utiliser des pignons 50 qui comportent deux secteurs distincts qui délimitent chacun un demi pignon 51 et 52. un dispositif mécanique, non représenté, solidaire d'un moyen élastique tel qu'un ressort, maintient écartées sélectivement les dents de l'un des demi pignons 51 de la couronne dentée pendant que les dents de l'autre demi pignon 52 sont en prise avec la couronne dentée. or, l'effort d'écartement des dents de l'un des demi pignons 51 est très élevé devant l'effort transmis à la couronne dentée pour permettre l'engrènement des dents de l'autre demi pignon 52. C'est la raison pour laquelle, pour mieux répartir les efforts exercés sur chaque demi pignon 51, 52, on dispose un arbre de torsion 53 coaxialement à l'axe du pignon 54.
Toutefois cette solution d'une part génère une usure importante de la denture de la couronne et de chaque demi pignon 51 et 52 et d'autre part nécessite d'utiliser des pignons de taille importante.
Une autre solution envisageable consiste à engager les pignons dans la denture de la couronne par un effort radial exercé au moyen de dispositifs mécaniques appropriés tels qu'un ressort ou tout moyen de pression préférentiellement élastique.
Cependant, il est nécessaire d'exercer, dans ce mode de réalisation, un effort d'appui constant très élevé dont il faut vérifier et régler périodiquement la valeur. De plus il est impératif d'avoir recours à des couronnes dentées qui présentent une excellente concentricité. De telles couronnes dentées doivent être robustes et résistances vis-à-vis d'efforts et contraintes importants et parfaitement usinées.
Il est donc nécessaire ici, contrairement aux dispositifs de rattrapage de jeu de la figure 5 d'avoir recours à des couronnes dentées d'un prix d'achat élevé car elles ont subi des traitements thermiques et des traitements de surface pour améliorer leur solidité et des usinages de précision pour augmenter leur concentricité. Cependant, ces variantes de réalisation plus mécaniques présentent l'avantage d'être d'une conception simple et d'une maintenance aisée.
Il faut noter que le dispositif, selon l'invention, permet un positionnement de l'antenne selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et à l'axe de site.
En effet, il est primordial, lorsque l'on suit par exemple l'évolution de la trajectoire d'un satellite, de pouvoir observer sa trajectoire lors de son passage au zénith par rapport à l'antenne. On comprend aisément les problèmes rencontrés pour suivre l'évolution du satellite lors de son passage au zénith lorsqu'il est observé par une antenne mobile dans un plan d'orientation variable en fonction de son positionnement selon la direction de l'axe de site et de l'axe d'azimut.
Notamment, lorsque le satellite se trouve à l'intérieur d'un cône d'angle solide au moins égal à 3° orienté vers le zénith, on connaît différents dispositifs mécaniques qui permettent des mouvements pour basculer légèrement l'axe d'azimut de l'antenne.
Ces dispositifs sont d'une conception mécanique très complexe et nécessitent l'utilisation d'éléments de commande très élaborés pour coordonner le mouvement de l'antenne dans cette direction avec l'évolution de la trajectoire du satellite. De plus, ils sont difficiles à mettre en oeuvre d'une maintenance peu aisée et d'un coût très élevé.
Les figures 13 et 14 représentent une forme de réalisation dans laquelle chacun des deux bras verticaux 60 et 61, avantageusement autonomes et disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan médian vertical, est surmonté d'une plaque horizontale 62 sur laquelle sont assujettis par des moyens appropriés l'antenne et son fut non représentés.
Le bras 60 comporte à chacune de ses extrémités un vérin électrique 63 et 64 et le bras 61 comporte à chacune de ses extrémités une charnière d'articulation 65 et 66.
Ces vérins électriques 63, 64 permettent un pivotement, selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et perpendiculaire à l'axe de site, de l'antenne et de son support (non représenté).
Bien sûr, il est aussi possible dans des variantes de réalisation d'avoir recours à d'autres agencements utilisant soit des vérins hydrauliques ou pneumatiques. soit des organes mécaniques appropriés qui permettent un pivotement de l'antenne et de son fut.
Lorsque l'on suit automatiquement la trajectoire du satellite en dehors de son passage zénithal, la trajectoire poursuivie est prise en compte, en relevant, par des moyens électroniques appropriés trois points distincts PI, P2 et
P3.
Ces trois points PI, P2, P3 correspondant respectivement au passage du satellite à l'intérieur d'un cône d'angle solide d'angle au sommet de 85e, 86e et de 87e sont projetés sur un plan.
Lorsque le satellite se trouve au point P3, on substitue automatiquement le positionnement de l'antenne et de son fut selon une direction parallèle à l'axe d'azimut par un positionnement selon une direction parallèle à la direction de l'espace qui est perpendiculaire à la fois à l'axe d'azimut et à l'axe de site. Ce troisième axe est bien sûr préalablement initialisé à l'origine, de façon à être en parfaite coïncidence avec le satellite observé. Selon l'invention, on peut ainsi positionner l'antenne selon deux des trois directions de l'espace indépendamment de la troisième et avantageusement modifier la position et l'orientation de l'antenne selon au moins l'une de ces trois directions de l'espace en fonction de la position du satellite.
Pour définir, selon la trajectoire du satellite, les coordonnées d'un point P appelé point d'attente, on effectue par des moyens calculateurs une interpolation par un polynôme et de préférence par un polynôme de troisième degré passant par les trois points PI, P2 et P3.
Cette interpolation est possible car la courbe représentative de la trajectoire d'un satellite est continue et elle ne présente pas de points singuliers c'est-à-dire de points de rebroussement, de points anguleux, etc., et au voisinage du zénith cette trajectoire est quasi rectiligne.
Ainsi, grâce à une précision de l'interpolation et des calculs de 1% on obtient une précision de poursuite du satellite de l'ordre de 0,035°. En se reportant à la figure 19, on voit que selon l'axe perpendiculaire à l'axe d'azimut et perpendiculaire à l'axe de site, l'antenne balaye un secteur angulaire AZ1- AZ2 pour se retrouver dans une direction qui permet de suivre de nouveau la trajectoire du satellite c'est-à-dire au point P d'attente du satellite qui a été calculé. On conçoit que l'antenne balaye ce secteur angulaire en un temps adapté pour être en position au moment du passage du satellite au point P.
La figure 19 illustre un passage au zénith du satellite selon un angle de 4,2". Dans ce cas, on voit que l'antenne balaye un secteur angulaire extrême de 90° selon une direction perpendiculaire à l'axe d'azimut et à l'axe de site. Ce déplacement de l'antenne s'effectue ici en un temps voisin de 8,4 secondes soit à une vitesse linéaire de 12 mètres par seconde. Cette vitesse est suffisante pour permettre à l'antenne de se trouver au point P en phase avec le passage du satellite.
Dans cette position le dispositif de positionnement selon l'invention fonctionne comme illustré à la figure 17 en cardan.
Il est aussi possible dans une variante de réalisation d'effectuer un calcul des angles de l'axe de site et de l'axe perpendiculaire à l'axe de site et à l'axe d'azimut en fonction des données après une rotation de 90°, de la valeur de la mesure des angles de l'axe de site et de l'axe d'azimut dans un repère lié au globe terrestre.
Cette transformation de la valeur des angles est faite par des moyens calculateurs du type microprocesseur qui comporte en mémoire des informations appropriées pour le traitement de ces données. De même, ce microprocesseur effectue le calcul par des méthodes mathématiques connues telles que des résolutions, des interpolations ou des techniques similaires, de la course des vérins qui permettent un positionnement approprié de l'antenne. Dans cette forme de réalisation, on connaît parfaitement la trajectoire du satellite et on peut ainsi commander la mise en place de l'antenne et de son fut selon les directions de l'espace appropriées à l'instant adéquat. A l'extérieur du cône d'angle solide au sommet de 3°, on positionne l'antenne et son fut dans une position telle que celle représentée à la figure 17. Dans cette position, on peut suivre l'évolution de la trajectoire du satellite en positionnant l'antenne selon une direction perpendiculaire à l'axe azimut et une direction parallèle à l'axe de site.
La synchronisation du basculement de l'antenne est commandée par une régulation en position des moteurs électriques qui alimentent les vérins associés. Cette synchronisation ici est avantageusement identique à celle qui a été décrite ci-dessus et ne sera donc pas rappelée. Bien évidemment, il est tout à fait envisageable d'avoir recours à tout autre dispositif de régulation qui permet de synchroniser la commande de moteurs électriques alimentant des vérins associés. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à la seule forme de réalisation qui a été décrite ci-dessus. On peut ainsi envisager des dispositifs, conformes à l'invention, qui n'autorisent un positionnement d'une pièce que selon une direction de l'espace déterminée ou selon deux directions orthogonales.
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Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif d'orientation et d'ajustement de position, selon au moins une direction de l'espace, de position d'une pièce, du type comprenant un support( 1) po au moins une structure (2,4) comportant des moyens positionnement et d'orientation associés par une cinématiq appropriée à des moyens d'entraînement caractérisé en ce qu' comporte des organes moteurs(5a., 51a, 5c., 5d., 6a,, 6_ , 6c., 6 8a., 8b, 8c., 8d, 9a., 9b, 9c., 9d, 30a,, 30b, 30c., 30d, 37, 40 40b, 46) distincts et agencés pour entraîner des moyens positionnement et d'orientation (3, lia., 11b., 12a,, 12b, 31 31t>, 32a., 32b, 35, 42a,, 42b, 44, 60, 61) avantageuseme autonomes et en ce qu'il comporte d'une part des moyens deva coordonner le fonctionnement des organes moteurs (5a., 5b, 5 5â, 6a., 6b, 6c., 6d, 8a., 8b, 8c., 8d., 9a., 9b, 9c., 9d, 30a., 30 30c., 30d., 37, 40â., 40b., 46) et d'autre part des moyens deva rattraper le jeu mécanique existant entre les organes moteu (5a., 5b, 5c., 5d, 6a., 6b, 6c., 6d., 8a., 8b, 8ç, 8d, 9a., 9b, 9 9h, 30a., 30b, 37, 40a, 40b, 46) et les moyens d'entraîneme (7a., 7b, 7s., 7d, 10a,, 10s., 10c., lOd, 33a,, 33b, 36, 41a., 41 45) en prise.
2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé ce que la sortie des organes moteurs (6a., 6b, 6c., 6d,, 9a., 9 9c., 9d., 30â, 30fe, 30c., 30d, 37, 40a,, 40b, 46) est en "pri directe" avec les moyens d'entraînement (7a,, 7b, 7c., 7d, 10 10b, 10c., lOd, 33a., 33b, 36, 41a,, 41b, 45) associés par u cinématique appropriée.
3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comporte deux structures (2, 4) , de préféren indépendantes, une structure (2) reliée par une cinématiq appropriée à des moyens d'orientation (3) et à des moye d'entraînement (5a,, 5b, 5ç_, 5d, 6a,, 6c., 6d,, 6c.) et u structure (4) comportant des bras (12a, 12b, 32a, 32b, 42a 421)) avantageusement autonomes disposés symétriquement de par et d'autre d'un plan médian, et reliés chacun à des moyen d'entraînement (8a,, 8b, 8ç_, 8d, 9a, 9b, 9c., 9d, 30a., 30b, 30c. 30d, 40a, 40b).
4- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce qu'il comporte trois structures, de préférenc indépendantes, une structure (2) reliée par une cinématiqu approprié à des moyens d'entraînement (5a., 5b., 5c., 5d,, 6a., 6b. 6c., 6d), une structure (4) comportant des bras (12a, 12b, 32a, 32b, 42a, 42b) avantageusement autonomes disposés symétri quement de part et d'autre d'un plan médian, et reliés chacu à des moyens d'entraînement (8a,, 8b, 8c., 8jd, 9a,, 9b, 9ç, 9d,, 30a., 30b, 30c, 30d, 40a,, 40b) et une structure comportan des supports (60, 61) avantageusement autonomes disposé symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, et relié respectivement à des moyens de pivotement (62, 63, 64, 65).
5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce que la structure (4) associée aux bras (12a., 12&, 32a, 32b, 42a, 42ç_) est constituée par un carter qui comporte un espac interne (20) qui délimite un logement qui s'étend depuis so extrémité libre jusqu'à une cote située dans sa parti inférieure en dessous d'un axe dit d'élévation.
6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce qu'il comporte une liaison non mécanique d'asservissemen entre au moins un moteur dit maître (5a,, 5b., 8c., 8d) et a moins un moteur dit esclave (5c., 5d,, 8c., 8d pour coordonne le mouvement des moyens de positionnement et d'orientation (3, lia., 11b, 12a,, 12b) avantageusement autonomes. 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce que la raideur de la liaison non mécanique d'asservissement est au moins égale à la raideur d'une liaison mécanique équivalente. 8- dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce que l'asservissement est un asservissement en position en vitesse.
9- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce que le carter (4) comprend au moins une paire de réducteu _•
(40a„ 40b) qui sont disposés dans sa partie inférieure dessous de l'axe d'élévation de part et d'autre d'un pl médian, la sortie de chacun de ces réducteurs (40a,, 40b) éta associée par une cinématique appropriée à des moye d'entraînement en prises sur les moyens d'orientation et positionnement correspondants (41a., 41b, 42a., 42b), et en qu'un arbre (43) associé par des moyens de liaison (44, 45) au moins un moteur (46) assure une liaison mécanique entre c réducteurs (40a., 40b). 10- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé ce qu'un unique moteur (46) assure l'entraînement des de réducteurs.
11- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce que le carter (4) comporte dans sa partie inférieure, dessous de l'axe d'élévation, disposés symétriquement de pa et d'autre d'un plan médian, au moins une paire motoréducteurs (30a,, 30b, 30c., 30d) associés par u cinématique appropriée à des moyens d'entraînement (33a., 33 en prises sur des moyens d'orientation et de positionneme associés (31a., 31b, 32a., 32b) et en ce qu un arbre (3 associé par des moyens de liaison (36) à au moins un mote (47) assure une liaison mécanique entre les réducteu
Figure imgf000035_0001
12- Dispositif selon la revendication 11, caractéri en ce que le carter (4) comporte dans sa partie inférieure, dessous de l'axe d'élévation, disposés symétriquement de pa et d'autre d'un plan médian, deux paires de moteurs (5 5b, 5c., 5d., 8a., 8b, 8c., 8d associés par une cinématiq appropriée à des moyens d'entraine e (7a,, 7*fe*/ 7≤* 7â.r lO-â, °fe, 10ç_, lOd.) en prises sur des moye d'orientation (3, lia,, 11b., 12a,, 12fe) associés et en ce qu' comporte des moyens d'asservissement pour asservir en coup d'une part une paire (5a,, 5b., 8a,, 8b.) de deux moteurs selon écart relatif équivalent à une augmentation et, d'autre pa une paire de deux moteurs (5c., 5jâ, 8c., 8d,) selon un éca relatif équivalent à une diminution égale à l'augmentati afin que leur somme soit nulle, dans le but de rattraper jeu mécanique.
13- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comporte des moyens élastiques pour assurer maintient des pignons (33a_, 33b, 41a, 41b), associés par u cinématique appropriée aux moyens d'entraîneme (30a,, 30b, 30C., 30d, 40a., 40b).
14- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comporte des pignons (50) divisés en deux secteu distincts délimitant deux demi-pignons (51, 52).
15- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comporte au moins une clavette associée à un arbre liaison mécanique entre deux réducteurs associés par u cinématique appropriée à des moyens d'entraînement pour crée un couple de polarisation.
16- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce qu'il comporte des moyens de traitement de l'informatio ayant au moins une mémoire comportant des informations adapté pour déterminer et gérer le mouvement relatif des structur selon des directions de l'espace différentes et orthogonale deux à deux.
17- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé e ce qu'il comporte des moyens de détection des variations d paramètres tels que l'écart relatif des contraintes exercée ou la variation de l'écart angulaire par rapport à un seui prédéterminé. 18- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comporte des moyens de sauvegarde et de sécurité po permettre un fonctionnement en cas d'arrêt non désiré l'alimentation en énergie.
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PCT/FR1992/000041 1991-01-17 1992-01-17 Dispositif d'orientation et d'ajustement selon au moins l'une des trois directions de l'espace, de la position d'une piece notamment d'une antenne d'emission ou de reception d'ondes electromagnetiques WO1992013304A1 (fr)

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