мобильное антенное устройство

Формула изобретения

Мобильное антенное устройство, содержащее смонтированные на транспортном средстве защитный кожух с крышкой, антенну, ползун, направляющую, гидроцилиндр, отличающееся тем, что на крышке защитного кожуха расположены шарниры, ползун, одна часть которого жестко связана с антенной, другая часть шарнирно со штоком гидроцилиндра на проушине с шарниром, а направляющая ползуна жестко связана с крышкой защитного кожуха, причем продольные оси ползуна, антенны, направляющей и крышки защитного кожуха параллельны между собой.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Данное техническое решение относится к устройствам для установки антенн на подвижных объектах и может быть применено в различных транспортных средствах, например:

- в устройстве поворота и защиты антенны типа БШДА для различных подвижных объектов, в том числе БМП, БМД в различных модификациях;

- в летательных аппаратах;

- в мобильной бронированной радиолокационной станции разведки типа СНАР-10М1;

- на подвижном посту технического наблюдения типа ОБЗОР-ТМ;

- в командно-штабной машине Р-149 БМР;

- на боевой машине разведки типа БРМ-3К.

Уровень техники

Аналогом данного технического решения является антенное устройство из состава КОМПЛЕКСА РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ PRP-25 «ГУНИЦА» ВС РЕСПУБЛИКИ ПОЛЬША (см. журнал «Зарубежное военное обозрение», 11/2010, стр.50-53).

Антенная система включает в себя два мачтовых устройства, оснащенных гидравлическими подъемниками высотой до 9 м.

Первое мачтовое устройство, получившее обозначение ZMA-25, предназначено для приема сигналов от бортовых и навигационных РЛС в диапазоне 0,5-18 ГГц. В него входят: биконическая и вращающаяся пеленгаторная антенны под обтекателем, малошумящие предварительные усилители, автоматический антенный коммутатор, цепи встроенного контроля работоспособности и калибровки и высокочастотный приемный модуль.

Второе мачтовое устройство - MAD-25 обеспечивает прием навигационных и идентификационных сигналов. В него входят антенны: биконическая типа ADO-26, работающая в диапазоне 750-1500 МГц, приемник КРНС «Навстар», диагностические типа PAD-25-2, осуществляющие передачу проверочных сигналов в диапазоне 0,5-18 ГГц.

Недостатком данного комплекса радиотехнической разведки PRP-25 является значительное время развертывания до 0,3 ч (18 мин). Такая большая продолжительность определяется в основном из-за последовательного цикла работы устройств, в том числе антенных, а также значительных размеров приводных устройств.

Другим аналогом заявляемого технического решения является МОБИЛЬНАЯ АНТЕННАЯ УСТАНОВКА (патент на изобретение RU № 2265262 C1, заявка 2004110756/09 от 08.04.2004, опубликовано 27.11.2005, МПК H01Q 1/32, патентообладатель Открытое акционерное общество «Конструкторское бюро специального машиностроения» (RU)).

1. Мобильная антенная установка, содержащая смонтированное на транспортном средстве основание, на котором поворотно закреплена снабженная гидроцилиндрами поворота подъемная мачта с антенной, выносные опоры, устанавливаемые с возможностью контактирования с грунтом, причем подъемная мачта включает рычаги с взаимным шарнирным сочленением, образующие верхнюю и нижнюю секции подъемной мачты с возможностью входа верхней секции в нижнюю при складывании подъемной мачты, на верхней секции мачты закреплена опорная платформа для опорно-поворотного устройства антенны, отличающаяся тем, что она снабжена промежуточной платформой, при этом опорная платформа закреплена шарнирно с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, расположенной перпендикулярно плоскости поворота подъемной мачты, а опорно-поворотное устройство антенны смонтировано на промежуточной платформе, которая шарнирно закреплена на опорной платформе с возможностью поворота относительно другой горизонтальной оси, при этом оси поворота упомянутых платформ расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем антенная установка снабжена следящими приводами поворота соответственно опорной и промежуточной платформ и датчиками горизонтирования промежуточной платформы, которые электрически связаны соответственно с упомянутыми следящими приводами, при этом промежуточная платформа выполнена с возможностью самоустановки в заданное положение относительно опорной платформы при складывании подъемной мачты в транспортировочное положение.

2. Антенная установка по п.1, отличающаяся тем, что следящий привод поворота опорной платформы включает по меньшей мере один исполнительный гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого шарнирно закреплен на опорной платформе, а корпус через коромысло соединен с верхней секцией подъемной мачты, причем на верхней секции подъемной мачты установлен подводной упор, взаимодействующий с коромыслом в рабочем положении антенной установки.

3. Антенная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что следящий привод поворота промежуточной платформы включает по меньшей мере один исполнительный двухштоковый гидроцилиндр, корпус которого шарнирно закреплен на промежуточной платформе, при этом один шток исполнительного двухштокового гидроцилиндра шарнирно закреплен на промежуточной платформе, а другой шток соединен с нуль-установителем, который смонтирован на корпусе исполнительного двухштокового гидроцилиндра.

4. Антенная установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что рычаги, образующие подъемную мачту, выполнены в виде конструкций коробчатого сечения.

5. Антенная установка по п.1, отличающаяся тем, что выносные опоры снабжены гидродомкратами, выполнены поворачивающимися и смонтированы на упомянутом основании с возможностью размещения в транспортировочном положении вдоль транспортного средства в пределах его бокового габарита, при этом антенная установка снабжена включающим упомянутые гидродомкраты гидравлическим приводом вывешивания и горизонтирования, последний электрически связан с датчиками горизонтирования, которые установлены на упомянутом основании.

6. Антенная установка по п.5, отличающаяся тем, что узлы вращения передних и задних выносных поворачивающихся опор разнесены по высоте.

7. Антенная установка по п.1, отличающаяся тем, что подъемная мачта снабжена устройствами фиксации взаимного положения верхней и нижней секций подъемной мачты в транспортировочном положении, а упомянутое основание снабжено подводным устройством фиксации в транспортировочном положении смонтированного на промежуточной платформе опорно-поворотного устройства антенны

8. Антенная установка по п.1, отличающаяся тем, что выносные поворачивающиеся опоры смонтированы каждая с возможностью фиксации своего положения в рабочем положении антенной установки посредством соответствующей переустанавливаемой распорки, соединяемой посредством быстроразъемных соединений соответственно с выносной поворачивающейся опорой и упомянутым основанием.

Недостатком данной установки является большое время развертывания (свертывания) за счет следующих факторов:

- так, длина пути движения антенны при подъеме значительна, потому что сначала работает одна секция, затем последовательно другая;

- подъем (опускание) мачты осуществляется несколькими приводами;

- из-за значительных размеров приводных устройств.

Кроме того, антенная установка не может работать в движении, поскольку для обеспечения работы с заданными характеристиками необходимо установить выносные опоры, снабженные гидродомкратами, которые устанавливаются стационарно, на что тоже затрачивается дополнительное время.

Любая антенная установка предполагает наличие радиопоглощающих и радиоэкранирующих средств. В нашем случае - это радиопоглощающий материал в виде накидки, например, фирмы National Research Corp (см. стр.384-385 книги «СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ», автор Михайлин Ю.А., издательство «Научные основы и технологии», 2009). И эту накидку как в движении, так и во время стоянки необходимо одевать и закреплять, на что также необходимо дополнительное время.

Все вышеперечисленные причины не учитывают наличие кожуха, который должен закрывать исполнительные механизмы. С учетом последнего время развертывания еще больше увеличится.

Таким образом, общее время разворачивания (сворачивания) будет существенно меньше, чем у предлагаемого технического решения.

Следующим аналогом является МОБИЛЬНАЯ АНТЕННАЯ УСТАНОВКА (патент RU № 2276821 C1, заявка 2004128686/09 от 27.09.2004, опубликовано 20.05.2006, МПК H01Q 1/32, патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (RU), содержащая транспортное средство с платформой, выносные опоры с домкратами, основание, опорно-поворотное устройство с приводом вращения, антенну, состоящую из панелей, механизмы складывания панелей, механизмы подъема-опускания антенны и защитный кожух, отличающаяся тем, что антенна выполнена по меньшей мере из трех вертикальных панелей, при этом центральная панель жестко закреплена на силовом стволе, в котором размещена аппаратура, а боковые панели шарнирно связаны с ней, причем в транспортном положении антенна опущена центральной панелью на платформу транспортного средства, боковые панели сложены вокруг силового ствола, образуя в сечении трапецию с центральной панелью в ее большем основании, и снаружи закрыты створками защитного кожуха, которые опираются в верхней части на силовой ствол и фиксируются замками, а в рабочем режиме антенной установки откинуты в стороны до горизонтального положения.

Недостатком данной установки является большое время развертывания (свертывания):

- сначала на расфиксацию замков защитного кожуха, затем на его опускание для беспрепятственного подъема антенн, только затем антенны устанавливаются в рабочее положение.

Кроме того, автомобильный вариант исполнения в транспортном положении конструктивно предполагает для обеспечения требования по радиозащите наличие радиопоглощающих и радиоэкранирующих средств. И наличие защитного кожуха обеспечивает только лишь защиту от случайных или преднамеренных повреждений в транспортном положении, но не обеспечивает радиоэкранирующую защиту. Поэтому для выполнения этого требования необходимо радиопоглощающий материал в виде накидки, например, фирмы National Research Corp (см. стр.384-385 книги «СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ», автор Михайлин Ю.А., издательство «Научные основы и технологии», 2009). И эту накидку как в движении, так и вовремя стоянки необходимо одевать и закреплять, на что также необходимо дополнительное время.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является МОБИЛЬНАЯ АНТЕННАЯ УСТАНОВКА (патент RU № 2115977 C1, заявка 97109515/09 от 04.06.1997, опубликовано 20.07.1998, МПК H01Q 1/32, патентообладатель Конструкторское бюро специального машиностроения).

1. Мобильная антенная установка, содержащая контейнер с аппаратурой, конструктивно совмещенный с антенной системой, включающей снабженную гидроцилиндром поворота подъемную мачту с антенной, выполненной с возможностью вращения относительно вертикальной оси, и привод вращения антенны, причем контейнер снабжен выносными поворачивающимися опорами, устанавливаемыми с возможностью контактирования с грунтом, и выполнен с возможностью размещения на автотранспортном средстве, отличающаяся тем, что в корпусе упомянутого контейнера смонтирована станина с подшипниками, в которых установлен штырь, кинематически связанный с упомянутым приводом вращения антенны, установленным на станине, на штыре с возможностью поворота в вертикальной плоскости шарнирно смонтирована подъемная мачта с антенной, связанная со штырем упомянутым гидроцилиндром ее поворота, при этом антенна выполнена в виде по меньшей мере двух шарнирно закрепленных на подъемной мачте панелей и снабжена органом развертывания-складывания панелей, а контейнер включает отсек, который снабжен открывающимися вверх створками и выполнен с возможностью размещения в нем станины и подъемной мачты с антенной в транспортировочном положении, при этом упомянутые панели снабжены центрирующими элементами, установленными с возможностью взаимодействия с боковыми стенками упомянутого отсека контейнера, а подъемная мачта снабжена устройствами фиксации последней в развернутом и транспортировочном положениях.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что антенные панели шарнирно закреплены на подъемной мачте так, что в транспортировочном положении они расположены параллельно одна другой и плоскости поворота подъемной мачты.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые центрирующие элементы выполнены в виде подпружиненных роликов, ось качения каждого из которых параллельна продольной оси подъемной мачты, закрепленных на антенных панелях с возможностью качения по внутренней поверхности упомянутого отсека контейнера.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выносные поворачивающиеся опоры смонтированы на корпусе контейнера с возможностью размещения в транспортировочном положении вдоль контейнера в пределах его бокового габарита.

Недостатком прототипа является значительное время развертывания (свертывания).

Технологическая последовательность временного цикла развертывания (свертывания) мобильной антенной установки прототипа:

1. Стыковка быстроразъемных соединений, установленных на гидромагистралях для обеспечения магистральных соединений с насосной станцией, производится «вручную».

2. Включение насосной станции.

3. Движение масла от бака насосной станции по гидромагистралям к гидродомкратам.

4. Укладка съемных опорных плит, контактирующих с грунтом.

5. Включение четырех гидроприводов опускания (подъема) поворачивающихся опор и стыковка со съемными опорными плитами.

6. Подъем четырьмя гидроцилиндрами створок центрального отсека контейнера.

7. Расстыковка стяжки фиксации подъемной мачты из транспортного положения.

8. Перевод подъемной мачты с фазированной антенной решеткой в вертикальное положение с помощью гидроцилиндра.

9. Расстыковка быстроразъемных соединений «вручную».

10. Фиксация подъемной мачты в развернутом (рабочем) положении с помощью гидроцилиндра и различных устройств.

11. Раскладывание панелей фазированных антенных решеток в развернутое (рабочее) положение с помощью электрического двигателя, редуктора и нескольких устройств.

12. Поворот антенны по азимуту с помощью независимого электрического привода.

Технологическая последовательность временного цикла развертывания (свертывания) предлагаемого мобильного антенного устройства:

1. Включение насосной станции (на чертеже насосная станция условно не показана).

2. Движение масла от бака насосной станции по гидромагистралям к гидроцилиндру(ам) (на чертеже гидромагистрали условно не показаны).

3. Работа гидроцилиндра(ов) по одновременному подъему крышки и ползуна с закрепленной на нем антенной.

Сравнительный анализ общего времени технологического цикла развертывания (свертывания) предлагаемого мобильного антенного устройства и прототипа показывает, что у предлагаемого мобильного антенного устройства оно будет существенно меньше, даже в том случае, если представить предлагаемое устройство, эквивалентное прототипу.

Прототип имеет выносные поворачивающиеся опоры, устанавливаемые с возможностью контактирования с грунтом посредством съемных опорных плит да еще снабженных гидроцилиндрами. Наличие выносных поворачивающихся опор, съемных опорных плит, снабженных гидроцилиндрами, а также других частей устройства, говорит о значительном весе и габаритах мобильной антенной установки прототипа, предполагающей использование специального крана, что значительно увеличивает время развертывания (свертывания) антенной установки и снижает живучесть как самой установки, так и ее личного состава.

Кроме того, автомобильный вариант исполнения в транспортном положении прототипа конструктивно должен обеспечивать требования радиозащиты. Однако в конструкции прототипа створки центрального отсека контейнера не предусматривают наличие радиопоглощающих и радиоэкранирующих средств. И наличие створок центрального отсека контейнера обеспечивает лишь защиту от случайных или преднамеренных повреждений в транспортном положении, но не обеспечивает радиоэкранирующую защиту. И конструкции прототипа в данном случае для выполнения этого требования необходимо радиопоглощающий материал в виде накидки, например, фирмы National Research Corp (смотри стр.384-385 книги «СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ», автор Михайлин Ю.А., издательство «Научные основы и технологии», 2009). И эту накидку как в движении, так и вовремя стоянки необходимо одевать и закреплять, на что также необходимо дополнительное время.

Защитный кожух коробчатого типа с плоской крышкой предлагаемого технического решения позволяет не только решить проблему герметичности в транспортном положении, что расширяет диапазон применения, например, на плавающих БТРах либо танках, чего нет у прототипа.

Кроме того, такая конструкция защитного кожуха с крышкой позволяет решить вопрос радиозащиты более простыми способами. Например, фирма Eltro (ФРГ) разработала радиопоглощающий материал интерференционного типа, состоящий из ряда слоев, которые наносятся методом напыления, окраски или наклеивания (смотри стр.386 книги «СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ», автор Михайлин Ю.А., издательство «Научные основы и технологии», 2009).

Если бы в конструкции прототипа для подъема (опускания) антенного устройства было бы применено предлагаемое техническое решение, то не нужно было бы изготавливать:

1. Четыре опорных элемента с заходными участками.

2. Четыре гидроцилиндра открывания (закрывания) створок.

3. Ушки, проушины, оси для крепления створок.

4. Упоры для створок.

5. Штырь с упором в виде цилиндрического штыря с ответным элементом.

6. Ушко, ось, серьгу, двуплечий рычаг пружинный с гидроцилиндром, гидравлические трубки с ниппелями к нему.

7. Быстроразъемные соединения.

8. Сигнализирующее устройство.

9. Все «метизы», необходимые для крепления.

В итоге в прототипе с применением предлагаемого технического решения:

1. Существенно бы уменьшилось время развертывания (свертывания).

2. Существенно бы уменьшился боковой габарит (являющийся наиболее критичным с точки зрения транспортабельности), высота.

3. Насосную станцию можно было бы скомпоновать внутри контейнера, а не снаружи и сделать ее более легкой и менее габаритной.

4. Уменьшился бы существенно вес установки.

5. Удалось бы сделать установку радиозащищенной и отказаться от использования накидки.

6. Сделать установку полностью автоматической, исключив ручные операции.

7. Повысить герметичность, надежность, живучесть не только техники, но и обслуживающего персонала.

Раскрытие технического решения

Мобильное антенное устройство, содержащее смонтированные на транспортном средстве защитный кожух с крышкой, антенну, ползун, направляющую, гидроцилиндр.

Целью создания данного технического решения является сокращение времени развертывания (свертывания) мобильного антенного устройства, а также повысить защиту от радиообнаружения, сделать устройство выносным, защитить от случайных или преднамеренных повреждений в транспортном положении, снизить массу, габариты, повысить герметичность, надежность и живучесть не только техники, но и обслуживающего персонала.

Данный технический результат достигается за счет того, что на крышке защитного кожуха расположены шарниры, ползун, одна часть которого жестко связана с антенной, другая часть - шарнирно со штоком гидроцилиндра на проушине с шарниром, а направляющая ползуна жестко связана с крышкой защитного кожуха, причем продольные оси ползуна, антенны, направляющей и крышки защитного кожуха параллельны между собой.

Допустим, мы убираем из предлагаемого технического решения:

- один из конструктивных элементов (причем любой);

- расположение элементов;

- связи между элементами (причем любую).

В этом случае мы не только не получим заявляемые технические результаты, заявляемое устройство просто не будет работать.

Допустим, что продольные оси ползуна, антенны, направляющей и крышки защитного кожуха непараллельны между собой. В этом случае при непараллельности будут возникать следующие проблемы:

- заклинивание ползуна в направляющей;

- заклинивание самого гидроцилиндра (за счет эксцентриситета ползуна при большом вылете штока, смещения штока и соответственно поршня);

- заклинивание гидроцилиндра в шарнирных соединениях;

- задевание антенны за защитный кожух.

Таким образом, параллельность осей ползуна, антенны, направляющей и крышки защитного кожуха крайне необходимы и без них заявляемое устройство работать не будет.

При работе гидроцилиндра идет одновременное поднятие и антенны, и крышки защитного кожуха, а не раздельно-последовательное, как у аналогов или прототипа. За счет этого существенно сокращается время разворачивания (сворачивания) заявляемого мобильного антенного устройства. И происходит это за счет существенных отличий заявляемого устройства, описанных выше.

За счет своих конструктивных особенностей заявляемое устройство компактно, имеет небольшой вес и предполагает использовать его как выносное (на чертеже это не показано). При этом оно не имеет выносных поворачивающихся опор, устанавливаемых с возможностью контактирования с грунтом посредством съемных опорных плит, да еще снабженных гидроцилиндрами, как это осуществлено в прототипе. Наличие выносных поворачивающихся опор, съемных опорных плит, снабженных гидроцилиндрами, а также других частей устройства говорит о значительном весе и габаритах мобильной антенной установки прототипа, предполагающей использование специального крана, что значительно увеличивает время развертывания (свертывания) антенной установки и снижает живучесть как самой установки, так и ее личного состава.

Использование в конструкциях предлагаемых существенных отличий позволяет не только сократить время развертывания (свертывания) мобильного антенного устройства, а также сделать устройство выносным, защитить от случайных или преднамеренных повреждений в транспортном положении, снизить массу, габариты, повысить герметичность, надежность, живучесть не только техники, но и обслуживающего персонала.

Совокупность отличительных признаков заявляемого устройства не обнаружена в патентной и научно-технической литературе. Следовательно, предлагаемое устройство обладает существенными отличиями.

Перечень чертежей

На чертеже показано мобильное антенное устройство в рабочем положении.

Осуществление технического решения

Мобильное антенное устройство содержит транспортное средство 1, защитный кожух 2, крышку защитного кожуха 3, шарниры 4, ползун 5, антенну 6, гидроцилиндр на проушине 7, направляющую 8, шток гидроцилиндра 9, шарниры 10, 11.

В нерабочем положении мобильное антенное устройство, содержащее смонтированные на транспортном средстве 1 защитный кожух 2 с крышкой защитного кожуха 3, антенну 6, ползун 5 с направляющей 8, гидроцилиндр 9, находится в сложенном положении, то есть когда крышка защитного кожуха 3 лежит горизонтально на защитном кожухе 2.

В рабочем положении, когда гидроцилиндр на проушине 7 начинает работать, то шток гидроцилиндра 9, связанный с помощью шарнира 10 с ползуном 5, начинает двигать ползун 5 с жестко закрепленной антенной 6 по направляющей 8, жестко связанной с крышкой защитного кожуха 3 вверх. За счет шарнирного соединения 11 гидроцилиндр на проушине 7 начинает поворачиваться относительно оси шарнирного соединения. Крышка защитного кожуха 3, вращаясь относительного оси шарнирного соединения 4, начинает приподниматься и при достижении 90 градусов занимает рабочее положение. При этом продольные оси ползуна 5, антенны 6, направляющей 8 и крышки защитного кожуха 3 параллельны между собой.

Складывание антенны 6 мобильного антенного устройства осуществляется следующим образом. Шток 9 гидроцилиндра 7 начинает двигаться вниз и за счет шарнирного соединения 11 гидроцилиндр 7 начинает поворачиваться. При этом шток 9 гидроцилиндра на проушине 7, связанный с помощью шарнира 10 с ползуном 5, увлекает за собой ползун 5, на котором жестко закреплена антенна 6. Ползун 5 начинает двигаться по направляющей 8, жестко связанной с крышкой защитного кожуха 3 вниз. Крышка защитного кожуха 3, поворачиваясь в шарнире 4, двигается до упора в опорную поверхность защитного кожуха 2. При этом продольные оси ползуна 5, антенны 6, направляющей 8 и крышки защитного кожуха 3 параллельны между собой.

Предлагаемое техническое устройство предполагает использовать и гидронасос с баком, и все элементы гидроавтоматики, в том числе и бесконтактные индукционные датчики, а также пульт управления, хотя на чертеже это не показано.

Таким образом, благодаря конструктивным особенностям мобильного антенного устройства, а точнее его существенным отличиям не только удается сократить время разворачивания (сворачивания) мобильного антенного устройства, а также сделать устройство выносным, защитить от случайных или преднамеренных повреждений в транспортном положении, снизить массу, габариты, повысить герметичность, надежность и живучесть не только техники, но и обслуживающего персонала.

Промышленная применимость

Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает меньшим временем развертывания-свертывания антенны, разработано с применением современных материалов и комплектующих изделий, имеет приемлемые массогабаритные параметры.

Конкретное применение данное техническое решение может найти:

- в устройстве поворота и защиты антенны типа БШДА для различных подвижных объектов, в том числе БМП, БМД в различных модификациях;

- в мобильной бронированной радиолокационной станции разведки типа СНАР-10М1;

- на подвижном посту технического наблюдения типа ОБЗОР-ТМ;

- в командно-штабной машине Р-149 БМР;

- на боевой машине разведки типа БРМ-3К, а также в летательных аппаратах.