Опорно-поворотное устройство (его варианты)
Опорно-поворотное устройство (ОПУ) относится к поворотным опорам антенных систем (АС) с механизмами их подъема и вращения, устанавливаемым на подвижных средствах, например автомашинах, а также к ОПУ спутникового телевидения и измерительных антенных систем. ОПУ имеет в своем составе неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизм вращения платформы вокруг вертикальной оси и подъема АС относительно горизонтальной оси с помощью электропривода и ручных приводов. Механизм вращения и подъема АС выполнены в виде системы соединенных последовательно планетарной и волновой дифференциальной передач. Одна часть этой системы передач используется для передачи вращающего момента от электродвигателя и ручного привода, вторая и третья части системы ответственны за подъем и вращение АС путем фиксации АС или платформы стопорными устройствами. В изобретении решена задача совмещения функций двух механизмов подъема и вращения, ранее выполнявшихся автономными механизмами в одной системе передач, и исключения из состава ОПУ одного из них. Предложенное техническое решение позволяет более рационально использовать полезный объем подвижного средства снизить существенно трудоемкость и стоимость изготовления ОПУ, упростить конструкции механизмов подъема, вращения, ручных приводов, аппаратуры управления, уменьшить их количество, вес и габариты, а также в 2 раза количество электродвигателей в ОПУ. 4 c.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к антеннам, в том числе и к антеннам спутникового телевидения, а более конкретно к поворотным опорам антенн с механизмами их вращения и развертывания, установленных на подвижных объектах, в частности автомашинах.
Известно опорно-поворотные устройство (ОПУ), азимутальная часть которого представляет собой вертикальную колонну, основание которой крепится к фундаменту. (См. А. М. Покрас, А.М.Сомов, Г.Г.Цуриков. Антенны земных станций спутниковой связи. -М.: Радио и связь, 1985, стр. 86-89). Азимутальное вращение антенны обеспечивается благодаря поворачивающейся внутри колонны на двух подшипниках трубе, на которой неподвижно закреплена горизонтальная платформа, на стойках которой установлены подшипниковые узлы, в которых поворачивается угломестная часть ОПУ с помощью винтового толкателя с редуктором, установленным на платформе. Один конец толкателя упирается с помощью гайки с карданным закреплением в нижний угол рамы, другой конец соединен с редуктором. Длина винтового толкателя выбрана из условия обеспечения установки антенны с максимально возможным углом места. Конструкция механизма для поворота антенны по азимуту аналогична: редуктор с двигателем привода устанавливаются на кронштейне колонны, один конец винтового толкателя с помощью гайки с карданным закреплением упирается в специальный подкос на горизонтальной платформе, другой соединен с редуктором привода. Недостатком этого ОПУ является его малый угол поворота вокруг азимутальной оси, обусловливаемый длиной винтового толкателя азимутального механизма и необходимостью его перестановки, а также невозможность выполнения одним из приводом функций обоих приводов несмотря на идентичность конструкций приводов угла места и азимутального. Известна также установка фазированной антенной решетки (ФАР), являющейся составной частью наземной радиолокационной станции (РЛС) и размещенной на передвижном автомобильном фургоне, с приводами, обеспечивающими вращение ФАР по азимуту с целью ее установки в определенной зоне и для наклона ФАР по углу места при развертывании из походного положения в рабочее. (См. Курсовое проектирование механизмов РЭС. Под редакцией проф. Г.И.Рошина. М. "Высшая школа". 1991, с. 43). Установка включает в себя ОПУ, ФАР, привод наклона ФАР с электродвигателем и ручным приводом, прикрепленным к нижней части корпуса ОПУ. Привод наклона установлен вне фургона (на крыше), частота вращения 1...10 об/мин. ОПУ имеет датчик азимута (ДА), выдающий информацию о положении ФАР по азимуту. Установка содержит также привод поворота ФАР по азимуту с электродвигателем и ручным приводом. Корпус ОПУ состоит из двух частей с разъемом поперек оси вала азимутального привода, установленного в конических роликоподшипниках. Недостатком ОПУ установки ФАР является автономность приводом наклона ФАР и приводов поворота ФАР пол азимуту (автоматических и ручных), необходимость в которой необязательна, что приводит к нерациональным затратам средств на изготовление ОПУ и приводов и нерациональному использованию объема автомобильного фургона. Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к заявляемому ОПУ является ОПУ (пат. N 3412404, США, 1968), содержащий устройства подъема рефлектора и поворота его вокруг азимутальной оси, которые выполнены в виде цилиндрических шарниров. Рефлектор антенной системы размещены на вилке шарнира устройства подъема. За счет энергии оператора рефлектор переводится из положения транспортирования в рабочее положение. Подобные конструкции антенных систем применяются совместно с рефлекторами малых размеров. Применение высокоскоростных антенных систем с большими размерами зеркал антенн, снабженных управляемыми автоматизированными и ручными приводами одновременно, приводит к использованию азимутальных и угломестных устройств с большими редукциями и вращающими моментами и сопряжено с большими габаритами антенных систем в целом и приводных устройств ОПУ. Недостатками ОПУ, выбранного в качестве прототипа являются нерациональное использование объема салона автомашины, т.е. высокий процент заполнения объема салона автомашины в ущерб радиоаппаратуре станции крупногабаритными поворотной опорой, электроприводами с механизмами и ручными приводами, блоками управления вращением и развертыванием антенной системы, высокие трудоемкость и стоимость изготовления ОПУ и аппаратуры управления, сложность конструкций механизмов подъема и вращения антенной системы, а также большая величина момента инерции вращающихся масс, размещенных на платформе, и значительный транспортируемый вес на подвижном объекте. Сущность изобретения является решение задачи расширения функциональных возможностей одного отдельного механизма путем совмещения выполняемых им функций с придаваемыми ему дополнительными функциями, выполнявшимися ранее до совмещения другим автономным механизмом и неидентичными с функциями первого механизма и его удаления из состава ОПУ. При осуществлении изобретения достигается более рациональное использование объема кузова машины путем размещения радиоаппаратуры в высвободившемся объеме, ранее занимавшемся крупногабаритными ОПУ, вдвое большим количеством механизмов, приводов (автоматических, ручных) и электроаппаратуры управления. Объединение в одном электрическом приводе нескольких функций позволяет существенно (в несколько раз) снизить трудоемкость и стоимость изготовления ОПУ и электроаппаратуры. ОПУ (вариант 1 фиг. 1) содержит неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизмы подъема и вращения АС, переходную часть антенны с возможностью ее фиксации относительно платформы по крайней мере в крайних положениях. Механизмы подъема и вращения АС ОПУ выполнены в виде системы из двух передач простой планетарной и волновой дифференциальной, генератор которой соединен с электродвигателем одним или несколькими и ручным приводом посредством одной или нескольких механических передач, одно колесо волновой передачи соединено с ее корпусом, другое с выходным валом. Выходной вал волновой передачи посредством механической передачи одной, например конической, или нескольких передач соединен при помощи колеса-сателлита с платформой, выполненной с возможностью фиксации стопорным устройством относительно неподвижного основания. ОПУ (вариант 2 фиг. 4) содержащее неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизмы вращения платформы и подъема антенны, переходную часть антенны с возможностью ее фиксации относительно платформы по крайней мере в рабочем положении отличается тем, что механизмы выполнены в виде системы из планетарной дифференциальной передачи (ПДП), водило которой соединено по крайней мере с одним приводом, одно ее центральное колесо соединено посредством корпуса передачи с переходной частью антенны, а другое с выходным валом, соединенным одной или несколькими механическими передачами с вращающейся платформой, которая посредством сателлита и водила и неподвижного колеса может быть зафиксирована относительно неподвижного основания стопорным устройством. Отличительной особенностью варианта 3 фиг. 5 ОПУ является выполнение механизмов подъема и вращения АС в виде установленной вертикально волновой дифференциальной передачи, генератор волн которой соединен по крайней мере с одним приводом, одно ее колесо соединено с корпусом передачи, другое посредством ее выходного вала и механической передачи с платформой, которая может быть зафиксирована стопорными устройством. Корпус передачи соединен с валом вращения антенны одной или несколькими механическими передачами. Отличительная особенность варианта 4 фиг. 6 ОПУ состоят в том, что механизмы подъема и вращения АС выполнены в виде системы из простой и планетарной дифференциальной передачи, водило которой соединено с приводом, одно ее центральное колесо соединено с корпусом передачи, а другое - посредством механической передачи с вращающейся платформой, которая фиксируется стопорным устройством относительно неподвижного основания. Корпус передачи в варианте 4 соединен с валом вращения антенны посредством одной или нескольких передач. Фиг. 1. Конструктивная схема ОПУ с волновой дифференциальной передачей (ВДП) и креплением АС к ее корпусу (вариант 1) Фиг. 2. Сечение А-А. Фиксация стоек переходной части антенны и опор-стоек платформы Фиг. 3. Выносной элемент 1. Конструкция рабочего органа стопорного устройства. Стопор во впадине платформы. Фиг. 4. Конструктивная схема ОПУ с планетарной дифференциальной передачей (ПДП) и креплением антенной системы (АС) к ее корпусу (вариант 2) Фиг. 5. Конструктивная схема ОПУ с ВДП и соединением АС с корпусом ВДП посредством передачи (вариант 3) Фиг. 6. Конструктивная схема ОПУ с ПДП и соединением АС с корпусом ПДП посредством передачи (вариант 4) Механизмы подъема (развертывания) и вращения АС, их автоматизированные электрические приводы и ручные приводы, блоки управления подъемом АС, блоки аппаратуры вращения АС по выполняемым им функциям и составу являются в данном и подобных ему сложных опорно-поворотных устройствах сугубо автономными. Исключение составляют лишь выносные пульты управления, устанавливаемые в разных местах (машинах). Однако эти события, подъем и вращение АС во времени, происходят последовательно одно за другим. Выполнение обеих функций подъема и вращения АС одним механизмом с электроприводом, ручным приводом и совмещенной электроаппаратурой управления, вытекает принципиально и возможно в большинстве случаев практически, т.к. основные параметры, например вращающие моменты и скорости подъема и вращения АС, близки по величине или совпадают, а в других случаях могут быть оптимизированы постановкой дополнительных ступеней механических передач и электродвигателей большей мощности или установкой нескольких электродвигателей. Вращающие моменты механизмов вращения и подъема в большинстве случаев находятся в пределах (150...350) кгм, скорости - (1... 20)o/сек, передаточные отношения - 4




Формула изобретения
1. Опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизм вращения вращающейся платформы вокруг вертикальной оси и механизм подъема с установленной переходной частью антенны относительно горизонтальной оси с возможностью ее фиксации по крайней мере в рабочем положении относительно вращающейся платформы, отличающееся тем, что механизмы подъема и вращения выполнены в виде системы из волновой дифференциальной передачи и простой планетарной передачи, одновенцовый сателлит которой соединен с неподвижным колесом, закрепленным жестко на неподвижном основании, и установлен в цилиндрическом шарнире закрепленной на вращающейся платформе опоры, генератор волн волновой дифференциальной передачи соединен по крайней мере с одним приводом, одно колесо волновой дифференциальной передачи соединено посредством ее корпуса, установленного в шарнирах стоек вращающейся платформы, с установленной переходной частью антенны, а другое колесо - с ее выходным валом, который посредством по крайней мере одной механической передачи соединен с вращающейся платформой, выполненной с возможностью фиксации относительно неподвижного основания стопорным устройством. 2. Опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизм вращения вращающейся платформы вокруг вертикальной оси и механизм подъема с установленной переходной частью антенны относительно горизонтальной оси с возможностью ее фиксации по крайней мере в рабочем положении относительно вращающейся платформы, отличающееся тем, что механизмы подъема и вращения выполнены в виде системы из дифференциальной планетарной передачи и простой планетарной передачи, одновенцовый сателлит которой соединен с неподвижным колесом, закрепленным жестко на неподвижном основании, и установлен в цилиндрическом шарнире закрепленной на вращающейся платформе опоры, водило дифференциальной планетарной передачи соединено по крайней мере с одним приводом, одно ее центральное колесо соединено посредством корпуса этой передачи, установленного в шарнирах стоек вращающейся платформы, с установленной переходной частью антенны, а другое колесо с выходным валом, который посредством по крайней мере одной передачи соединен с вращающейся платформой, выполненной с возможностью фиксации относительно неподвижного основания стопорным устройством. 3. Опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизм вращения вращающейся платформы вокруг вертикальной оси и механизм подъема с установленной переходной частью антенны относительно горизонтальной оси с возможностью ее фиксации по крайней мере в рабочем положении относительно вращающейся платформы, отличающееся тем, что механизмы подъема и вращения выполнены в виде системы из волновой дифференциальной передачи и простой планетарной передачи, одновенцовый сателлит которой соединен с неподвижным колесом, закрепленным жестко на неподвижном основании, генератор волн волновой дифференциальной передачи установлен на вращающейся оси сателлита простой планетарной передачи, соединены по крайней мере с одной механической передачей и одним приводом, одно колесо волновой дифференциальной передачи соединено с установленной переходной частью антенны посредством ее корпуса, установленного в шарнирах вращающейся платформы, зубчатого колеса, закрепленного на ее корпусе, и зубчатого колеса, закрепленного на валу установленной переходной части антенны, другое колесо волновой дифференциальной передачи соединено с осью сателлита и при помощи неподвижного колеса с вращающейся платформой, которая выполнена с возможностью фиксации относительно неподвижного основания стопорным устройством. 4. Опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижное основание, вращающуюся платформу, механизм вращения вращающейся платформы вокруг вертикальной оси и механизм подъема с установленной переходной частью антенны относительно горизонтальной оси с возможностью ее фиксации по крайней мере в рабочем положении относительно вращающейся платформы, отличающееся тем, что механизмы подъема и вращения выполнены в виде системы из дифференциальной планетарной передачи и простой планетарной передачи, одновенцовый сателлит которой соединен с неподвижным колесом, закрепленным жестко на неподвижном основании, и установлен в цилиндрическом шарнире закрепленной на вращающейся платформе опоры, водило дифференциальной планетарной передачи соединено по крайней мере с одним приводом, одно ее центральное колесо соединено с установленной переходной частью антенны посредством установленного в шарнирах стоек вращающейся платформы корпуса передачи и пары зубчатых колес, закрепленных на ее корпусе и на валу вращения установленной переходной части антенны, а другое центральное колесо посредством центрального колеса, установленного жестко на неподвижном основании, сателлита и водила соединено с вращающейся платформой, которая выполнена с возможностью фиксации непосредственно или при помощи ее конструктивных элементов относительно неподвижного основания стопорным устройством.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6