2022年2022年舰载搜索雷达天线座 .pdf

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1、舰载搜索雷达天线座举臂式结构与斜轴式结构的比较汤明春扬州船用电子仪器研究所，扬州225001 摘要本文主要介绍了舰载搜索雷达天线座举臂式结构与斜轴式结构的结构形式及其受力分析，并对二者进行了比较。主题词载荷分析稳定平台天线座Comparison between arm-lift structure and slanting shaft structure about pedestalof ship-borne serch rada Tang Ming Chun Yangzhou Marine Electronic Instrument Research Institute，Yangzhou 2

2、25001 Abstract：This paper mainly introduces the structure and load analysis of arm-lift pedestal and slanting-shaft pedestal of ship-borne serch rada,and then makes comparison between these two structures.Key Words：Load analysis；Stabilized platform；pedestal0 引言舰载搜索雷达天线座是天线的支撑与旋转的机械装置，其功能是在舰艇摇摆条件下，补偿

3、舰体运动引起的纵、横摇摇摆角，使天线保持水平，并以恒定转速驱动天线旋转，完成舷角机械扫描，并输出舷角信号。天线座架设在舰艇桅杆上面，对重量有严格的限制，同时要求其强度高，刚度好，耐冲击、振动，而且谐振频率要满足伺服系统带宽的需要。1 天线座常用结构形式1.1 举臂式结构天线座举臂式天线座一般为三轴全稳定结构形式，其稳定平台由有严格定义的纵、横摇轴组成，纵摇轴补偿舰船的纵摇角，横摇轴补偿舰船的横摇角。因此，举臂式天线座一般由纵摇装置、横摇装置以及旋角转动装置等部分组成。其结构形式如图1 所示。纵、横摇装置一般都由动力传动装置和数据传动装置组成。动力传动装置一般有如下几种结构形式：一是采取电机驱动

4、减速器和末级齿轮的传动形式；二是采取电机驱动减速器和滚珠丝杠的传动形式。数据传动装置也有如下几种结构形式：一是采取数据传动链的结构形式；二是采用高精度旋变与输出轴同轴安装输出角度信号，无数据链，无数据齿轮耦合，可提高控制系统的灵活性、可靠性和数据传递的精确性，而且结构更简化。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -1.2 斜轴式结构天线座斜轴式天线座稳定平台由两个斜块组成，通过两个斜块的相对转动来补偿舰船运动引起的纵、横摇摇摆角，没有严格意义的纵、横摇轴。其结构形式如图2 所示。两斜块的传动装置一般都由动力传动装置和数据传动装置组成。动力传动装置一般有如下两种结

5、构形式：一是采取电机驱动减速器和传动链的传动形式；二是采取力矩电机直接驱动的结构形式。其数据传动装置可以采取数据链的形式；也可采取高精度旋变与输出轴同轴安装的形式，但其维修很不方便。2 受力分析本文就某天线分别采取举臂式结构设计和斜轴式结构设计进行计算。2.1 举臂式结构受力分析2.1.1 风力矩举臂式天线座所受风载荷如图3 所示，计算公式：风阻力qsCFxx风侧力qsCFzz风升力qsCFyy方位风力矩DqsCMmyy纵摇风力矩DqsCMmxx图 3 举臂式天线座风载荷分解示意图图 1 举臂式天线座结构形式示意图图 2 斜轴式天线座结构形式名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2

6、 页，共 5 页 -横摇风力矩DqsCMmzz式中 Cx、Cy、Cz为风力系数，Cmx、Cmy、Cmz为风力矩系数；s 为天线投影面积；D 为天线特征尺寸；q 为动压头，q=21v2,v 为风速，为空气密度，取=0.125 s2/m4，故 q=161v2。a 方位风力矩方位最大风力矩为：16322maxmaxvRFDqsCMMMxmyYyYW fm 式中YM为附加动态风力矩vRFMxy232，为天线旋转角速度b 纵摇风力矩反射体顶点至纵摇轴距离L，纵摇最大风力矩为：70maxmaxmaxLFhqsCMMMXZZZZW fm 其中ZM为附加动态风力矩LFMXZmaxc 横摇风力矩横摇轴偏离方位轴

7、距离b，横摇最大风力矩为：71maxmaxmaxmaxbFLFDqsCMMMYZmxXXXW fm 其中XM为附加动态风力矩LFMZXmax2.1.2 其他力矩方位其他力矩包括惯性力矩、摩擦力矩等：2YM fm纵、横摇其他力矩包括惯性力矩、舰船摇摆附加惯性力矩、不平衡力矩、摩擦力矩等：纵摇29纵摩纵不纵附纵惯MMMMMZ fm 横摇53横摩横不横附横惯MMMMMX fm2.1.3 各轴所需转矩：方位18总YM fm纵摇99总ZM fm横摇124总XM fm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -2.2 斜轴式结构受力分析斜轴式天线座方位力矩与举臂式天线座基本一

8、致，下面计算两斜块的力矩。2.2.1 风力矩a 斜块 1 风力矩KgfmLFMZW271max1b 斜块 2 风力矩KgfmLFMZW402max22.2.2 其他力矩斜块其他力矩包括惯性力矩、舰船摇摆附加惯性力矩、不平衡力矩、摩擦力矩等：斜块 1：2311111摩不附惯MMMMM fm 斜块 2：3122222摩不附惯MMMMM fm 2.2.3 斜块的总转矩(斜块天线座处于极限位置，为最大值)：斜块 1 501合M fm 斜块 2 712合M fm3 比较通过以上的分析与计算，列表如下可以比较两种形式天线座各自的优缺点。举臂式天线座结构形式简单，性能稳定，可维护性好，伺服控制算法简单。但其

9、重量较重；另外，由于其有严格意义的纵、横摇轴，只能安装在固定基座上。斜轴式天线座所受的风力矩较小，结构紧凑，转动惯量小，大大减轻了整个天线座的重量；斜轴式天线座可以安装在旋转基座上，通过解算可以补偿旋转基座的影响，从而提高了设备的适装性。但是斜轴式天线座的伺服控制算法比较复杂，工程设计时还要充分考虑可维护性能。4 结束语举臂式天线座目前的应用较为广泛，而斜轴式天线座国内尚没有生产装备，但是有些特定的环境举臂式天线座是无法装备的，所以斜轴式天线座具有较为广阔的应用前景。转矩（fm）重量（）举臂式天线座纵摇99400 横摇124斜轴式天线座斜块 1 50 250 斜块 2 71 图 4 斜轴式天线座载荷计算示意图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -参考文献(1)吴凤高天线座结构设计西安：西北电讯工程学院出版社，1986(2)叶尚辉，李在贵天线结构设计西安：西北电讯工程学院出版社，1986名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -