CC BY
76УДК 681.532.8
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАЛОГАБАРИТНОГО ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВУХОСНОГО ОПОРНО-ПОВОРОТНОГО УСТРОЙСТВА
Е. О. Андреева*, А. Ф. Блинов, М. А. Крамичев
АО «Научный центр прикладной электродинамики» Российская Федерация, 190103, г. Санкт-Петербург, Рижский просп., 26 *E-mail: evgeniaya.andreeva@scaegroup.com
Рассмотрены особенности проектирования малогабаритных высокоскоростных двухосных опорно-поворотных устройств.
Ключевые слова: опорно-поворотное устройство.
FEATURES OF DESIGNING OF A COMPACT HIGH-SPEED BIAXIAL ROTARY SUPPORT
Е. О. Andreeva*, А. F. Blinov, М. А. Kramichev
JSC "Scientific Center of Applied Elektrodynamics" 26, Rizhskiy Av., Saint-Peterburg, 190103, Russian Federation E-mail: evgeniaya.andreeva@scaegroup.com
The paper considers features of designing compact high-speed biaxial rotary support.
Keywords: rotary support.
Наведение антенных систем (АС) осуществляется при помощи опорно-поворотных устройств (ОПУ). Особенности проектирования ОПУ определяются количеством осей наведения, диапазоном углов наведения по этим осям, требованиями по размещению ОПУ с установленной на нем антенной на объекте, требованиями к точности, скоростям и ускорениям наведения антенны, требованиями к прочности и устойчивости к внешним воздействующим факторам и т.д. [1].
При помощи электроприводов ОПУ и аппаратно-программного комплекса, входящего в состав ОПУ, по командам от системы управления верхнего уровня, осуществляется наведение луча АС в пространстве. Контроль за угловым положением осей ОПУ осуществляется при помощи датчиков углового положения.
Исходные положения для проектирования малогабаритного высокоскоростного двухосного ОПУ заключались в следующем:
- в качестве АС может применяться рупорная антенная решетка или однозеркальная параболическая антенна;
- диапазон углов наведения по азимуту - ±180°, по углу места - 0...88°;
- скорость перемещения луча антенны должна быть не менее 360 °/с по азимуту и 180 °/с по углу места;
- основным режимом, который должны реализовать электропривода наведения, являлся режим позиционирования;
- предельная погрешность наведения по азимуту и углу места не должна превышать 1,5°.
На основании исходных данных:
1. Проработаны две конструктивные схемы ОПУ, как для рупорной антенной решетки, так и для одно-зеркальной параболической антенны:
- с расположением электроприводов наведения по азимуту и углу места на указанных осях;
- с эксцентричным расположением электроприводов наведения.
2. Определены инерционные нагрузки и суммарные моменты нагружения исполнительных осей приводов наведения ОПУ для выбора приводов наведения.
3. В качестве электроприводов наведения, с целью обеспечения их максимально компактной конструкции, были выбраны моментные двигатели с волновым редуктором.
4. В качестве кабельного перехода с вращающейся части ОПУ на неподвижную была использована конструктивная схема кабельного барабана, отработанная на ОПУ с малыми скоростями наведения (до 3 °/с).
Результаты конструктивной проработки ОПУ по первой схеме показаны на рис. 1 и 4, по второй -на рис. 2, 3, 5 и 6.
По результатам конструктивной проработки выявлено, что наиболее оптимальным вариантом построения ОПУ является первая схема, обладающая наименьшими габаритно-массовыми характеристиками.
Наиболее проблемным вопросом в рассмотренных вариантах ОПУ является кабельный барабан, конструктивное исполнение которого, с учетом заданных скоростей наведения, требует тщательной стендовой отработки.
При проведении расчетного обеспечения проектирования:
- определены инерционные моменты, как основная составляющая суммарных моментов нагружения осей наведения для выбора приводов наведения ОПУ;
Системы управления, космическая навигация и связь
- разработаны полномасштабные конечно-элементные модели ОПУ в программном комплексе «ЛК8У8»;
- выполнены расчеты ОПУ на прочность, расчет деформаций и частот собственных колебаний ОПУ с АС.
Рис. 1. ОПУ с рупорной антенной решёткой: 1 - решётка рупорная антенная; 2 - электропривод угломестный; 3 - барабан кабельный; 4 - электропривод азимутальный; 5 - датчик углового положения по азимуту
Рис. 2. ОПУ с использованием шарового погона с внутренним зацеплением: 1 - решетка рупорная антенная; 2 - погон шаровой; 3 - корпус датчика углового положения; 4 - электропривод; 5 - корпус датчика углового положения; 6 - барабан кабельный; 7 - погон шаровой; 8 -электропривод
Рис. 3. ОПУ с использованием шарового погона с наружным зацеплением: 1 - решетка рупорная антенная; 2 - погон шаровой; 3 -датчик углового положения; 4 - электропривод; 5 - электропривод; 6 - датчик углового положения; 7 - погон шаровой; 8 - барабан кабельный
Рис. 4. ОПУ с однозеркальной параболической антенной: 1 - антенна однозеркальная параболическая; 2 - электропривод; 3 - барабан кабельный; 4 - электропривод; 5 - датчик угла положения
Рис. 5. ОПУ с использованием шарового погона с внутренним зацеплением: 1 - антенна параболическая зеркальная; 2 - погон шаровой; 3 - корпус датчика углового положения; 4 - электропривод; 5 - корпус датчика углового положения; 6 - барабан кабельный;
7 - погон шаровой; 8 - электропривод
Рис. 6. ОПУ с использованием шарового погона с наружным зацеплением: 1 - антенна зеркальная параболическая; 2 - погон шаровой; 3 - датчик углового положения; 4 - электропривод; 5 - электропривод; 6 - датчик углового положения; 7 - погон шаровой;
8 - барабан кабельный
Полученные большие запасы прочности конструкции ОПУ и малые угловые отклонения луча антенны, обусловленные деформациями ОПУ, а также высокие собственные частоты ОПУ свидетельствуют о достаточной жесткости и прочности металлоконструкций ОПУ для обеспечения его работоспособности.
Библиографическая ссылка
1. Климатические воздействия на антенные системы / Р. Б. Байрамов, И. В. Баум, А. М. Воробьев
и др.; отв. ред. Л. Е. Рыбакова; АН ТССР, Науч.-произв. об-ние «Солнце». Ашхабад : Ылым, 1988. 404 с.
Reference
1. Klimaticheskiye vozdeystviya na antennyye sis-temy / R. B. Bayramov, I. V. Baum, A. M. Vorob'yev i dr.; otv. red. L. E. Rybakova; AN T-SSR, Nauch.-proizv. ob-niye «Solntse». Ashkhabad : Ylym, 1988. 404 р.
© Андреева Е. О., Блинов А. Ф., Крамичев М. А., 2017
