Результат интеллектуальной деятельности: Корабельная тропосферная радиостанция

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при создании корабельной тропосферной радиостанции. Технический результат состоит в снижение вибрации корабля на работающую в стационарном положении корабельную тропосферную радиостанцию.

Известны тропосферные радиостанции, например, РФ Р-417, Р-423, USA AN/TRC - 121 и др. содержащие приемопередатчики и антенны.

Известна корабельная тропосферная радиостанция патент РФ №2713388 от 05.02.2020 г. кл. Н04В 7/22. Недостатком всех известных тропосферных радиостанций является то, что они не могут быть использованы на кораблях.

К основной причине этого может быть отнесено то, что особенностью распространения тропосферной связи в этих условиях является сложность совмещения в пространстве двух диаграмм направленности, имеющих малые углы раствора, при постоянной смене их положения в пространстве в результате бортовой и килевой качки кораблей, изменении их курсов и вибрации корабля. В то же время использование тропосферных станций на кораблях позволит увеличить дальность связи в оперативно-тактическом соединении кораблей до ≈ 150 км, вместо ≈ 20 км, обеспечиваемую в настоящее время радиостанциями УКВ диапазона. Кроме того, повышается защищенность радиосвязи от преднамеренных помех, обусловленная существенно более узкой диаграммой направленности антенн тропосферных радиостанций по сравнению с диаграммами направленности УКВ радиостанций.

Целью изобретения является снижение вибрации корабля на работающую в стационарном положении корабельную тропосферную радиостанцию.

Поставленная цель достигается тем, что корабельная тропосферная радиостанция, содержащая приемопередатчик, антенну, корабельную антенную установку, в которую от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля в устройство управления корабельной антенной установки подается информация об азимуте корабля, с которым поддерживается тропосферная связь, и угле места области переизлучений в тропосфере, при этом для снижение вибрации корабля на тропосферную радиостанцию при ее работе в стационарном положении соединяют защищаемый от вибрации корабельную тропосферную радиостанцию с источником возбуждения (с корпусом корабля) посредством виброизоляторов, причем виброизоляторы содержат соединенные между собой различные по жесткости упругие элементы, а схему соединения упругих элементов и общую приведенную жесткость виброизолятора изменяют путем устранения или восстановления жестких связей между упругими элементами, чем и достигается снижение вибрации корабельной тропосферной радиостанции при ее работе на корабле.

На Фиг. 1 приведена обобщенная структурная схема устройства КАУ. Обозначения, принятые на Фиг. 1: Файл целеуказаний; Контроллер управления; Навигационная система корабля.

ε₀, φ₀ - угловые координаты угла места и азимута приема и передачи информации;

α - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за килевой качки;

β - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за бортовой качки;

γ - угловые поправки корабельной системы координат относительно топоцентрической системы координат из-за рыскания корабля по курсу.

Ξ - требуемый поворот угломестной оси антенны;

Φ - требуемый поворот азимутальной оси антенны;

Ω - требуемый поворот угла наклона зеркала антенны (угол между прямой, соединяющей края антенны в вертикальной плоскости и горизонтом);

Δ(t) - временной интервал, за который произошли изменения, требующие коррекции положения антенны для поддержания связи.

Принцип функционирования устройства КАУ и математическое обоснование предложенных решений подробно изложены в работе «корабельная антенная установка системы спутниковой связи: Математическая модель, алгоритм управления, вариант построения» Н.Ю. Воробьев, Д.Д. Габриэльян, В.И. Демченко, А.А. Косогор, О.З. Султанов. « Журнал радиоэлектроника» №10, 2015.

Разработанная и используемая в настоящее время в системе спутниковой связи, корабельная антенная установка решает задачу обеспечения связи двух тропосферных станций при условии замены вводимой в устройство управления информации об угловых координатах угла места и азимута спутника (ε₀, φ₀) на угловые координаты угла места области переизлучений электромагнитных импульсов в физически неоднородной тропосфере на высоте 10-15 км (ВИКИПЕДИЯ) и азимута корабля, находящегося на связи.

На Фиг. 2 условно изображены две тропосферные станции на земной (водной) поверхности, границы их диаграмм направленности в вертикальной плоскости и область переизлучений. Координаты этой области находится на высоте ≈ 12,5 км на середине расстояния между источниками излучения, что позволяет однозначно определить азимут и угол места области переизлучений. Информация об изменении координат кораблей, обеспечивающих тропосферную связь, поступает в устройство управления КАУ от автоматизированной информационно-управляющей подсистемы корабля, получающей информацию от спутников, от корабельных радиолокационных станций и от самих тропосферных корабельных станций, поддерживающих связь между собой.

На фиг.3 и фиг.4 представлены чертежи виброизолятора, разработанного для реализации заявляемого изобретения.

На фиг.5 представлены схемы соединения упругих элементов, соответствующие чертежам виброизолятора, показанным на фиг.3 и фиг.4.

Виброизолятор (фиг.3) содержит защищаемый от вибрации объект 1 корабельную тропосферную радиостанцию, соединенный с источником возбуждения вибрации 2 (корпусом корабля) посредством различных по жесткости упругих элементов.

Упругие элементы 3 и 4 имеют жесткость С₁, а упругие элементы 5 и 6 имеют жесткость С₂.

Между упругими элементами 3, 4, 5 и 6 установлена жесткая связь, состоящая из болтов 7, 8, 9, 10, 11 и 12, гаек 13, 14, 15, шайб 16, 17 и 18, оси 19, перемычек 20, 21, 22 и пластин 23 и 24.

Схема рассмотренного соединения упругих элементов виброизолятора представлена на фиг.3а. Для верхнего блока упругих элементов, при параллельном соединении этих элементов, приведенный коэффициент жесткости С_в составляет: C_в=C₁+C₂; аналогично для нижнего блока упругих элементов приведенный коэффициент жесткости С_н составляет: С_н=С₁+С₂.

Так как верхний и нижний блоки упругих элементов последовательно соединены, то приведенная жесткость виброизолятора С /Гоберман А.А. Прикладная механика колесных машин. М., Машиностроение, 1974, с. 26/:

Эта приведенная жесткость виброизолятора соответствует, рабочему ее режиму.

При переходе к вибрации корабля устраняется жесткая связь между парой упругих элементов 3-4 и парой упругих элементов 5-6, путем удаления гаек 13 и 14, шайб 16 и 17, болтов 9 и 12 и пластин 23 и 24 (фиг.3). Схема соединения и общая приведенная жесткость виброизолятора изменяется.

Полученная схема соединения упругих элементов представлена на фиг.5б. Эта же схема в упрощенном виде показана на фиг.5в.

Для левого блока двух упругих элементов с жесткостью С₁ и С₂, соединенных последовательно, приведенный коэффициент жесткости С_л составляет

Для правого блока двух упругих элементов с жесткостью С₁ и С₂, соединенных последовательно, приведенный коэффициент жесткости С_п составляет

Так как левый и правый блоки упругих элементов соединены параллельно, то приведенная жесткость виброизолятора С /Гоберман А.А. Прикладная механика колесных машин. М., Машиностроение, 1974, с. 26/:

При переходе к рабочему режиму работы, устраненные жесткие связи между упругими элементами виброизолятора восстанавливают (фиг.5). Приведенная жесткость виброизолятора определяется по формуле (1).

Итак, за счет устранения или восстановления жестких связей между различными по жесткости упругими элементами, схему их соединения и общую приведенную жесткость виброизолятора можно изменять для того, чтобы она соответствовала выбранному режиму работы (рабочему или транспортному). Например, при соотношении жесткостей упругих элементов C₂=2C₁, по формуле (1) виброизолятор, показанный на фиг.3, будет иметь общую приведенную жесткость:

По формуле (2) при устранении жесткой связи между упругими элементами этот же виброизолятор, показанный на фиг.4, будет иметь общую приведенную жесткость

Это обеспечивает более высокий уровень виброзащиты корабельной тропосферной радиостанции 1.