Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода антенн, телекамер и т.п.

Известно опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижное основание и установленную на нем на трех штоках раму для закрепления антенны [1]. Один из этих штоков имеет фиксированную длину, а два других - регулируемую. Недостатком этого опорно-поворотного устройства является малый угол поворота рамы, что ограничивает ее применение работой с искусственными спутниками Земли, находящимися на стационарных орбитах.

Этого недостатка лишено опорно-поворотное устройство, содержащее первый поворотный механизм, состоящий из первого основания и установленного на нем поворотного относительно первичной оси узла, и смонтированный на последнем второй поворотный механизм, состоящий из жестко закрепленного на поворотном узле второго основания и установленной на нем поворотной относительно вторичной оси, перпендикулярной первичной, платформы в виде плиты, установленной на валу, при этом первый и второй поворотные механизмы снабжены первым и вторым приводами поворотного узла и поворотной платформы соответственно, и приводы подключены посредством проводов к электрическим соединителям, выбранное в качестве прототипа [2].

Недостатком такого опорно-поворотного устройства является его низкая надежность, что вызвано наличием снаружи устройства подвижных проводов, зубчатых колес приводов и т.п. элементов конструкции. При вращении элементов опорно-поворотного устройства существует возможность зацепления подвижных проводов за неподвижные элементы конструкции и их обрыва, а также заклинивания передач приводов при попадании посторонних предметов, песка и т.п. Указанные недостатки также требуют принятия специальных мер предосторожности, что удорожает эксплуатацию устройства. Кроме того, упомянутые меры предосторожности могут быть приняты при использовании опорно-поворотного устройства для привода антенн земных станций спутниковой связи и практически невозможны при использовании опорно-поворотного устройства для привода антенн космических аппаратов из-за крайне высокой насыщенности пространства элементами конструкции этих аппаратов. Таким образом, возможность использования устройства ограничена его применением в наземных системах наведения.

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение надежности опорно-поворотного устройства и расширение возможностей его использования.

Эта задача решается за счет того, что в известном опорно-поворотном устройстве, содержащем первый поворотный механизм, состоящий из первого основания и установленного на нем поворотного относительно первичной оси узла и смонтированный на последнем второй поворотный механизм, состоящий из жестко закрепленного на поворотном узле второго основания и установленной на нем поворотной относительно вторичной оси, перпендикулярной первичной оси, платформы в виде плиты, установленной на валу, при этом первый и второй поворотные механизмы снабжены первым и вторым приводами поворотного узла и поворотной платформы соответственно, и приводы подключены посредством проводов к электрическим соединителям, согласно изобретению каждое основание выполнено цилиндрическим, поворотный узел выполнен в виде полого вала с установленным на нем неподвижно зубчатым колесом, полый вал поворотного узла и вал поворотной платформы размещены внутри первого и второго оснований соответственно, один конец полого вала выполнен выступающим со стороны торца первого основания, и второе основание закреплено на этом конце, при этом внутренняя полость первого основания сообщена с внутренней полостью второго основания через внутренний объем полого вала, на валу поворотной платформы установлено неподвижно зубчатое колесо, а плита посредством кронштейнов закреплена на противоположных концах вала поворотной платформы, выступающих из второго основания, причем привод каждого поворотного механизма размещен внутри соответствующего основания в кольцевом пространстве между ним и соответствующим валом, а электрические соединители размещены на противоположном выступающему концу полого вала торце первого основания, и провода, соединяющие привод второго поворотного механизма с электрическими соединителями, проложены внутри полого вала. В результате решается задача повышения надежности опорно-поворотного устройства, т. к. подвижные провода защищены основаниями от возможности зацепления за неподвижные элементы конструкции и их обрыва, а также устраняется возможность заклинивания передач приводов при попадании посторонних предметов. Также достигается расширение возможностей использования опорно-поворотного устройства за счет его использования для привода антенн космических аппаратов.

На чертеже приведен пример конкретного исполнения опорно-поворотного устройства, продольный разрез.

Опорно-поворотное устройство содержит первый поворотный механизм 1, состоящий из первого основания 2 и установленного на нем поворотного узла 3, способного вращаться относительно первичной оси 4. На поворотном узле 3 смонтирован второй поворотный механизм 5, состоящий из жестко закрепленного на поворотном узле 3 второго основания 6 и установленной на нем поворотной платформы 7, способной вращаться относительно вторичной оси 8, перпендикулярной первичной оси 4. Поворотная платформа 7 выполнена в виде вала 9 с закрепленной на нем плитой 10. Первый 1 и второй 5 поворотные механизмы снабжены первым 11 и вторым 12 приводами поворотного узла 3 и поворотной платформы 7 соответственно. Приводы 11 и 12 подключены посредством проводов 13 и 14 к электрическим соединителям 15 и 16 соответственно. Каждое из оснований 2 и 6 выполнено цилиндрическим. Поворотный узел 3 выполнен в виде полого вала 17 с установленным на нем неподвижно (в данном примере запрессованным) зубчатым колесом 18. Полый вал 17 поворотного узла 3 и вал 9 поворотной платформы 7 размещены внутри первого 2 и второго 6 оснований соответственно на подшипниках 19. Один конец 20 полого вала 17 выполнен выступающим со стороны торца 21 первого основания 2. Второе основание 6 закреплено на конце 20 посредством выполненного в стенке основания 6 отверстия 22, охватывающего конец 20, и зафиксировано установочным винтом 23. При этом внутренняя полость 24 первого основания 2 сообщена с внутренней полостью 25 второго основания 6 через внутренний объем 26 полого вала 17. На валу 9 поворотной платформы 7 установлено неподвижно (в данном примере запрессовано) зубчатое колесо 27. Плита 10 закреплена на противоположных концах вала 9 поворотной платформы 7, выступающих из второго основания 6, посредством кронштейнов 28, зафиксированных на валу штифтами 29. Приводы 11 и 12 каждого из поворотных механизмов 1 и 5 размещены внутри соответствующих цилиндрических оснований 2 и 6 в кольцевых пространствах 30 и 31 между ними и соответствующими валами 17 и 9. Электрические соединители 15 и 16 размещены на противоположном выступающему концу 20 полого вала 17 торце 32 первого основания 2. Провода 14, соединяющие привод 12 второго поворотного механизма 5 с электрическим соединителем 16, проложены внутри полого вала 17 первого поворотного механизма 1. В данном примере конкретного исполнения провода 14 выведены на один соединитель 16, но при наличии в составе привода 12 аппаратуры контроля положения и т.п. возможен вывод проводов на несколько соединителей, что и отражено в формуле изобретения. Каждый из приводов 11 и 12 выполнен в виде установленных на плате 33 электродвигателей 34, находящихся в зацеплении с шестернями 35 валов последних блоками зубчатых колес 36, размещенных в подшипниках 37. Платы 33 приводов 11 и 12 закреплены на основаниях 2 и 6 соответственно посредством болтов 38. Плита 10 закреплена на кронштейнах 28 болтами 39 и служит для монтажа полезной нагрузки - антенны, телекамеры и т.п. (не показана). Зубчатые колеса 18 и 27 находятся в зацеплении с шестернями блоков 36 приводов 11 и 12 соответственно. Основания 2 и 6 выполнены разборными, их части соединены между собой штифтами 40.

Опорно-поворотное устройство работает следующим образом: при подаче питающего напряжения на электродвигатель 34 привода 11 первого поворотного механизма 1 вращается вал электродвигателя с шестерней 35. Далее вращение передается на блок зубчатых колес 36 и с его шестерни - на зубчатое колесо 18, запрессованное на полом валу 17. Таким образом, поворотный узел 3 вращается относительно первичной оси 4, приводя во вращение относительно этой оси второе основание 6, жестко закрепленное на полом валу 17 поворотного узла 3. При подаче питающего напряжения на электродвигатель 34 привода 12 второго поворотного механизма 5 вращается вал электродвигателя с шестерней 35. Далее вращение передается на блок зубчатых колес 36 и с его шестерни - на зубчатое колесо 27, запрессованное на валу 9 поворотной платформы 7. Таким образом, поворотная платформа 7 вращается относительно вторичной оси 8, приводя через кронштейны 28 во вращение относительно этой оси плиту 10 с полезной нагрузкой. При этом провода 14, проходящие внутри полого вала 17 и закрепленные неподвижно в двух точках - на электрическом соединителе 16 с одного своего конца и на электродвигателе 34 привода 12, испытывают скручивание на величину, равную углу поворота второго основания 6. Поскольку этот угол невелик - обычно ± 180^o, при использовании устройства для наведения антенн земных станций спутниковой связи - см. [3] и ±90^o при использовании устройства для наведения антенн космических аппаратов, длина проводов 14 значительна, а жесткость проводов на кручение мала, то деформации поворота проводов весьма незначительны, находятся в пределах упругой деформации и не приводят к нарушению их целостности. Следует отметить, что в конструкции прототипа присутствуют те же самые значения деформаций кручения проводов. Так как каждое из оснований 2 и 6 выполнено цилиндрическим, а приводы 11 и 12 каждого из поворотных механизмов 1 и 5 размещены внутри соответствующих цилиндрических оснований 2 и 6 в кольцевых пространствах 30 и 31 между ними и соответствующими валами 17 и 9, то при вращении валов не происходит интерференции их элементов с элементами приводов. В результате использования изобретения решается задача повышения надежности опорно-поворотного устройства, т. к. подвижные провода защищены основаниями от возможности зацепления за неподвижные элементы конструкции и их обрыва, а также устраняется возможность заклинивания передач приводов при попадании посторонних предметов. Также решается задача расширения возможностей использования опорно-поворотного устройства за счет его применения для привода антенн космических аппаратов.

Указанные преимущества - повышение надежности и расширение возможностей использования опорно-поворотного устройства - позволяют рекомендовать заявленное техническое решение к использованию в космических аппаратах.

Литература
1. А.М. Покрас, В.М. Цирлин, Г.Н. Кудеяров, Системы наведения антенн земных станций спутниковой связи, М., "Связь", 1978, стр.79, рис. 4.8.

2. Там же, стр. 87, рис. 4.20. (прототип).

3. Там же, стр. 73.