天线稳定转台系统结构设计技术研究

1、 舰 船 电子 对 抗 ! 4 ( 年 天 线结 构 的 力 学 分 析 在 考 虑 天 线 的 风 载 荷 惯性 载 荷 自重 以 、 、 , 点 主 力 骨 架 对 反 射 体 的支 点 及 其 附 近 的 节 点 除 外 % 其 位 移 的 绝 对 值越 大 , , 。 与变 形 前 的 及 多 种 工况 的情 况 下 利 用有 限 单 元 法 对天 情 况 比 较 变 形 后 的 反 射 面 向 后 倾 斜 倾斜 角 一 % , 线结 构 进 行 了 多 次 力 学 分 析 计 算 , 。 、 。 根 据 计算 这 是 由 于 支 撑 反 射 体 的主 力 骨 架 受 。 结 果 对

2、结 构 设 计 作 了 多 次 修 改 目的 是 在 保 力 变 形 的 缘故 , 由 于 天 线 电性 能 对 倾斜 角 。 证 天 线结 构 具 有 足 够 的强 度 刚 度 和 固有 频 率 的 前 提 下 尽 量 减 轻 它 的 重 量 所 采 用 的计 算 模 型 是 把 反 射 体 主 力 骨 架 和 馈 源支 架 作 为一 个整 体 结构 来 考虑 的 有 ! #6 、 。 、 不太 敏 感 可 以 暂 不 考 虑 由于反 射 面 向后 倾 , 。 斜 而 引 起 的 节 点 位 移 在 这 种情 况 下 反 射 面 上 所 有 节 点 位 移 的 绝 对值 大 大 减 小 位

3、移 的 均 方根 值 由 # 4 , , 该 计 算 模型 包 含 、 # 4 ( 2 1 1 减小 到 4 # 4 1 1 左右 , 个板壳元 个 节点 、 、 个 梁单元 2 、 个边 , 节 点 的最 大 位 移 由 62 1 1 , 。 ( , 1 1 减 小 到 界元 、 ! 22 。 反射 体 的面 板 主 力 骨 计 算结果 表 明 反 射 面的 变形 不 , 架 馈 源 支架 和 风 力平衡 板均 采 用板 壳元 反 射 体 的 背 筋 映接 反 射 体 与 主 力 骨 架 的 个 6 ? 大 天 线 结 构 具 有 足 够 的 刚 度 能 满 足 电性 能 要求 ! 4 。

4、形 件 以 及主 力骨 架上 的 个 套 筒 用于 联 ! 。 。 4 ! 强度 , 接 风 力 平 衡 板 % 均 采 用 梁 单 元 将 天 线 系统 与 稳定 转 台方 位 轴 的 安 装 平 面作 为刚性 约 束 在 风 正 吹 的情 况 下 最 大 应 力 出 现 在 主 力 骨 架 中 的 背 架与 座 架 联 接 处 的 图 力 板 4 点 参看 本 天 线 结 构 在 风 正 吹 时 的 力 学 计 算模 型 如 图 所示 。 % 。 。 根 据 第 四 强度 理论 该 点 处 的相 当应 4 , 一! ( ! 8 1 1 , 。 背 架 与座 架 是 通 过 铝 , ? 6

5、% 焊接 在一起 的 取 许用 应力 司 一 81 1 。 2 显然 。 , 。 、这 表 明 天 线 结 构具 有 足够的 强度 ! 4 4 固有频 率 主 天 线 的 三 阶 固 有 频 率 和 相 应 的 振 动方 式如表 型 。 所示 。 图 表示 了主 天线 的一 阶振 表 符 图 固 有频 率 与 振 动 方 式 号 固 有频率 4 % 振 动 方式 式 主 天线 对 力学 计 算模 型 ?& 4 # 轴的扭转振动 下 面 简要 介 绍 利用 _ 、 软件 计算 洛 8 4 主 天 线 对 轴 的扭 转 振 动 主 天 线 对 轴 的扭 转振 动 / 4 7 % 对 天线

6、结构进 行 力学分 析 。 所 得到 的结 果 ! 4 ( 4 # 刚度 , 在 载荷 作 用下 天 线结 构 会发生 变形 节 点产 生 位移 就图 0 , 。 , ! 4 4 重 量 重 心 与 转 动惯 量 ;< 。 、 位 移越 小 表 明 结 构 刚 度 越 高 , 。 天 线 系 统 的 重 量 为 ! # 天 线 时 天 线 系统 的重量 为 , 不 包括 询 问 。 , 所 示 的直 角坐 标 系 , , 来说 当 风 , 0仍 ; < 正 吹 时 在平 行于 轴 的直 线上 反射 面上 。 图 0 所示 : 0 3 坐 标 系中 天 线 系统 重 , 坐 标越 大

7、 的 节 点 其 位 移 的 绝 对 值 越 大 , 在平 心 、 的坐标是 一# 4 、 62 2 1 1 4 , 一 行于 轴 的直 线 上 坐 标绝 对值 越 大 的节 一 2 221 第 期 天 线 稳 定转 台 系 统 结 构 设 计 技术 研 究 量 轻 转 子 惯 量 小 过 载能 力 强 转 矩 一 转 速 特 , , , 性 的线 性 度 好 。 。 带 有 制 动 器 时 电机 锁 紧 可 , , 靠 试验 结 果 表 明 该 电 机 能 满 足 舰 载 雷 达 舱 室 外 设 备 的 环 境 要 求 与 它 配 套 使 用 的变 频 器 和 适 配 变压 器 能 满 足

8、舱 室 内 设 备 的环 境 要 。 , 求 4 该 电机 的应 用 对 于 减 轻 稳 定 转 台 的 重 量 。 是 非常 有 利的 ! 稳 定 转台 驱 动 系 统 的 传 动 型 式 图 2 表 示 了稳 定 转 台 的 驱 动 系 统 。 方位 。 图 一 阶振型 转 台 的 驱 动 系 统 采 用 外 置 双 曲柄 少 齿 差 行 星 、 天 线 系统 对 # (#6 , 了 4 轴 的转 动惯 量 2 ! , 齿 轮 传 动 机 构 该 机 构 又 称 为 三环 减 速 器 它 主要 由具 有 ! 、 。 ! ! 2 6 4 4 1 对 2 ! , 轴 的 转 动惯 量 。 个

9、偏 心 轴 颈 的 高速 轴 即 转 臂 , , 一6 1 对 轴 的转 动惯 个 % 内 齿环 板 即 行 星 轮 、 , 个 % 外 齿轮 即 、 量 # 2 ( ! ( 1 2 ! 太 阳轮 % 低 速 轴 等 零 部 件 组 成 过轴承 6 个 图 偏 心轴 颈 上 , 。 。 内 齿 环 板通 机 电 式 稳 定转 台 本稳定转 台采 用 立轴 式方 位转 台与半 框 2 中未 画 % 安 装 在 高 速 轴 的 , 个 内齿 环 板 同 时与 安 装 在 低 , 速轴 上 的外 齿 轮 啮 合 啮 合 点 的 瞬 时 相 位 差 为 !# 。 架式 双 轴 稳 定 平 台 组 合

10、的 结 构 型 式 它 主 要 由方 位 转 台 纵 摇 传 动 装 置 横 摇 传 动 装 置 、 、 、 、 、 、 高 速 轴 与 低 速 轴 的 回 转方 向相 反 其 、 传动 比 9 可 以 用 下 式 来 计算 9 , 同步机 组 铰 链 汇 流 环 框 架 基 座等 部件 组 成 参看 图 转速旋 转 , 。 = , ,8 ! ! 一 ! % 6 % 和图 2% 。 在 伺 服 系 统的 控 制 下 , 式中 。 和 , 分 别为 外齿 轮 和 内 齿 环板 的 ! 二6 6 ! 一 6 , 、 方 位 转 台使 天 线 以 , 2 : 81 9 或 # 7 : 81 9 的

11、齿 数 此处 , , 因 此 9 6 6 该 机 。 、 、 纵 摇 和 横 摇 传 动 装 置 能 补 偿舰 船 构 具有 传 动 比 大 结 构 紧 凑 体 积 小 重 量 轻 承 载 能 力 强 传 动 效率 高 制 造 方 便 等 优 点 , 、 、 、 的 摇摆 运 动 使 方 位 轴 的轴 线与 水 平 面 保 持 垂 直 从而 保 证 天 线 在 水 平 面 内 作方 位 旋 转 运动 4 。 它 与 其 它 少 齿 差 行 星 齿轮 传 动 机 构 的 主 要 区 别 在 于 它 的 高速 轴 与 低速 轴 平 行 不在 同一 条 直 线 上 轴 线 之 间的 距 离 与 齿轮

12、 参 数无 关 。 。 该 稳定 转 台结 构 紧凑 简洁 重 量轻 工 , 。 , , 作 可 靠 、开 敞 性 好 维 修 方 便 , , 稳 定 转 台 的 驱 动方 式 本 稳定 转 台 的 驱 动 方 式 为 机 电式 方 位 , 、 可 根 据 结构 布 局 的需 要进 行 选 定 因 此 它 可 以 直接 用 作方 位轴 内部 要求 通过 波 导 电缆 、 , , 转 台 纵 摇 和 横 摇 传 动装 置 均 由 。 、 、 , 型交 以 及 轴 的 下 端 要 求 安 装 汇流 环 和 波 导 铰 链 的 流 伺 服 电 机 驱 动 与 电 液 式 驱 动 比 较 机 电式 驱

13、动具 有设备 量 较 小 成 本 较低 可 靠性 高 等 优点 。 方 位 转 台 它 既 可 以 用 单 电机 驱 动 又 可 以 用 双 电机驱 动 , 、 。 , 。 它 在 舰 载 雷 达 稳 定 转 台 上 的成 , 、 为减 轻 稳 定 转 台重 量 应 选 用 体 积 小 、 。 , 、 功 应 用 在 国 内 外 是 首 例 为 稳 定转 台 简 化 结 构 缩 小 体 积 减 轻重 量 开 辟 了 新 的 途 径 , 。 重量轻 能满 足实 际 使用要 求 的驱 动 电机 、 型 电机 是 一 种 新 型 驱 动 电 机 它 包 。 纵 摇 和 横摇 传 动 装 置 均 采用

14、 二 级 圆 柱 齿 轮 传动 和 一 级 滚 珠 丝 杠 传 动 由 带 有 制 动 器 的 含有定 子 转 子 和 和编码器 。 个 检测 电机 转 速 和 转 子 , 、 位 置 的无 刷 反 馈 系 统 可 带 有 制 动 器 测 速 机 它 采 用稀土 永 磁材 料 形成 转子 中 。 型 电机 驱 动 , , 。 滚 珠 丝杠 传 动机 构 的 , 。 传 动 比 很 大 重 量 轻 传动 效 率 高 传 动 精 度 高 。 的激 磁 磁 场 该 电机 功率 密度 高 体 积小 重 , , 它 带 有 蝶 形 弹簧 具 有 缓 冲 和 限 位 功 能 , 舰 船 电子 对 抗 便

15、纵摇轴 + ( 年 % , 、 整 个 系 统 采 用 模块 化 设 计 各 单 元 模 + , 方位轴 块 自行 密 封 % 有 效 地采 用 了 密封 技 术 润 、 滑 技术 防松技 术 和涂 覆 防护 技 术 + . % 关 键 洲 卜 结 构 件 采 用 具 有 良好 耐 腐 蚀 性 的 材 料 , + % / , 卜 舜 口 耸 仁二 二 0 整 个 系 统 进 行 三 防处 理 各 电缆 插 头 插 座 的 二 4 日 连接 处 采 用 热 缩 套 管 进 行 防 护 2 。 口%代二二二 、勺 4 结束语 根 据 上 面 的 分 析 可 以 把减 轻 天 线 稳 定 , 转 台

16、 系统 重 量 的 主要 途 径 概括 为 以 下 几 点 % 一 方 位转台 + !一 纵摇传动装置 + 一 横摇传动装置 + 合理 确 定 天 线 稳 定 转 台 系 统 的 总 体 布 局 , 一 框架 + 2 一 基座 2 和结 构 型 式 以 及 各 组 成 部 件 的 配 置 + , % 合 理 确 定 夭线 的载 荷 通 过 增 加反 射 面 的 漏 空 度 选 择 合 适 的方 位 转 轴 位 置 以 及设 置 风 力 、 图 , 稳 定 转 台驱 动 系 统 示 意 图 、 因 此 纵摇 和 横摇 传 动 装 置 集 传 动 缓 冲 限 、 平 衡 板 尽 量 减 小 风 载

17、 荷系 数 的 峰 值 + , 。 , % + 合 位 锁紧 、 种 功 能于 一 身 它 在舰 载雷 达稳 定 , 、 。 , 理选 择 稳 定 转 台 的 驱 动 方 式 与 传 动 型 式 . % 合理 选 用 结构 件 的 材 料 总 的 说 来 本 天 线 稳 定 转 台 系统 布 局 合 理 造 型 美观 结 构 紧 凑 , 平 台 上 的成 功 应 用 在 国 内是 首例 对 减 轻 稳 定 平 台 的 重 量 提 高 其 可 靠性 具 有 重 要 意 义 4 , , 稳 定转 台结 构件 的材 料 稳 定 转 台 驱 动 系 统 中的 齿 轮 轴 等 传 动 、 重量 轻 工

18、作 可 靠 比 国 内第 , 。 , 。 本 系 统的 重 量 为 2! # ;< , 代 舰用 波 段 警 戒 雷 达的 同 一 系 波 段 警戒 , 零 件 用 合 金 结 构 钢 制成 承 载 能 力 强 框 架 用 6 钢 板 : 焊 接 而 成 其 断 面 为 空 心矩 形 % , , 统 轻 2 比 国 内一种 新型 舰 用 产 品 的 技 术水平 。 , 2 雷达 的 同 一 系 统 轻 达 到 国 外 新 型 同 类 具 有 较 高 的 抗 弯 和 抗扭 刚 度 重 量 较 轻 方 位 转 台 和 稳 定 平 台传动 装 置 的 壳 体 以 及 基 座 的 材 料 均 采 用 铸 造 铝 合金 度高 抗拉强度 几一2 , , 。 !# 2 , 。 这 种 材 料强 , 参 考 文献 % 比 重 小 耐