天線穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)研究

1、 艦 船 電子 對 抗 ! 4 ( 年 天 線結(jié) 構(gòu) 的 力 學(xué) 分 析 在 考 慮 天 線 的 風(fēng) 載 荷 慣性 載 荷 自重 以 、 、 , 點 主 力 骨 架 對 反 射 體 的支 點 及 其 附 近 的 節(jié) 點 除 外 % 其 位 移 的 絕 對 值越 大 , , 。 與變 形 前 的 及 多 種 工況 的情 況 下 利 用有 限 單 元 法 對天 情 況 比 較 變 形 后 的 反 射 面 向 后 傾 斜 傾斜 角 一 % , 線結(jié) 構(gòu) 進 行 了 多 次 力 學(xué) 分 析 計 算 , 。 、 。 根 據(jù) 計算 這 是 由 于 支 撐 反 射 體 的主 力 骨 架 受 。 結(jié) 果 對

2、結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 作 了 多 次 修 改 目的 是 在 保 力 變 形 的 緣故 , 由 于 天 線 電性 能 對 傾斜 角 。 證 天 線結(jié) 構(gòu) 具 有 足 夠 的強 度 剛 度 和 固有 頻 率 的 前 提 下 盡 量 減 輕 它 的 重 量 所 采 用 的計 算 模 型 是 把 反 射 體 主 力 骨 架 和 饋 源支 架 作 為一 個整 體 結(jié)構(gòu) 來 考慮 的 有 ! #6 、 。 、 不太 敏 感 可 以 暫 不 考 慮 由于反 射 面 向后 傾 , 。 斜 而 引 起 的 節(jié) 點 位 移 在 這 種情 況 下 反 射 面 上 所 有 節(jié) 點 位 移 的 絕 對值 大 大 減 小 位

3、移 的 均 方根 值 由 # 4 , , 該 計 算 模型 包 含 、 # 4 ( 2 1 1 減小 到 4 # 4 1 1 左右 , 個板殼元 個 節(jié)點 、 、 個 梁單元 2 、 個邊 , 節(jié) 點 的最 大 位 移 由 62 1 1 , 。 ( , 1 1 減 小 到 界元 、 ! 22 。 反射 體 的面 板 主 力 骨 計 算結(jié)果 表 明 反 射 面的 變形 不 , 架 饋 源 支架 和 風(fēng) 力平衡 板均 采 用板 殼元 反 射 體 的 背 筋 映接 反 射 體 與 主 力 骨 架 的 個 6 ? 大 天 線 結(jié) 構(gòu) 具 有 足 夠 的 剛 度 能 滿 足 電性 能 要求 ! 4 。

4、形 件 以 及主 力骨 架上 的 個 套 筒 用于 聯(lián) ! 。 。 4 ! 強度 , 接 風(fēng) 力 平 衡 板 % 均 采 用 梁 單 元 將 天 線 系統(tǒng) 與 穩(wěn)定 轉(zhuǎn) 臺方 位 軸 的 安 裝 平 面作 為剛性 約 束 在 風(fēng) 正 吹 的情 況 下 最 大 應(yīng) 力 出 現(xiàn) 在 主 力 骨 架 中 的 背 架與 座 架 聯(lián) 接 處 的 圖 力 板 4 點 參看 本 天 線 結(jié) 構(gòu) 在 風(fēng) 正 吹 時 的 力 學(xué) 計 算模 型 如 圖 所示 。 % 。 。 根 據(jù) 第 四 強度 理論 該 點 處 的相 當(dāng)應(yīng) 4 , 一! ( ! 8 1 1 , 。 背 架 與座 架 是 通 過 鋁 , ? 6

5、% 焊接 在一起 的 取 許用 應(yīng)力 司 一 81 1 。 2 顯然 。 , 。 、這 表 明 天 線 結(jié) 構(gòu)具 有 足夠的 強度 ! 4 4 固有頻 率 主 天 線 的 三 階 固 有 頻 率 和 相 應(yīng) 的 振 動方 式如表 型 。 所示 。 圖 表示 了主 天線 的一 階振 表 符 圖 固 有頻 率 與 振 動 方 式 號 固 有頻率 4 % 振 動 方式 式 主 天線 對 力學(xué) 計 算模 型 ?& 4 # 軸的扭轉(zhuǎn)振動 下 面 簡要 介 紹 利用 _ 、 軟件 計算 洛 8 4 主 天 線 對 軸 的扭 轉(zhuǎn) 振 動 主 天 線 對 軸 的扭 轉(zhuǎn)振 動 / 4 7 % 對 天線

6、結(jié)構(gòu)進 行 力學(xué)分 析 。 所 得到 的結(jié) 果 ! 4 ( 4 # 剛度 , 在 載荷 作 用下 天 線結(jié) 構(gòu) 會發(fā)生 變形 節(jié) 點產(chǎn) 生 位移 就圖 0 , 。 , ! 4 4 重 量 重 心 與 轉(zhuǎn) 動慣 量 ;< 。 、 位 移越 小 表 明 結(jié) 構(gòu) 剛 度 越 高 , 。 天 線 系 統(tǒng) 的 重 量 為 ! # 天 線 時 天 線 系統(tǒng) 的重量 為 , 不 包括 詢 問 。 , 所 示 的直 角坐 標 系 , , 來說 當(dāng) 風(fēng) , 0仍 ; < 正 吹 時 在平 行于 軸 的直 線上 反射 面上 。 圖 0 所示 : 0 3 坐 標 系中 天 線 系統(tǒng) 重 , 坐 標越 大

7、 的 節(jié) 點 其 位 移 的 絕 對 值 越 大 , 在平 心 、 的坐標是 一# 4 、 62 2 1 1 4 , 一 行于 軸 的直 線 上 坐 標絕 對值 越 大 的節(jié) 一 2 221 第 期 天 線 穩(wěn) 定轉(zhuǎn) 臺 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 技術(shù) 研 究 量 輕 轉(zhuǎn) 子 慣 量 小 過 載能 力 強 轉(zhuǎn) 矩 一 轉(zhuǎn) 速 特 , , , 性 的線 性 度 好 。 。 帶 有 制 動 器 時 電機 鎖 緊 可 , , 靠 試驗 結(jié) 果 表 明 該 電 機 能 滿 足 艦 載 雷 達 艙 室 外 設(shè) 備 的 環(huán) 境 要 求 與 它 配 套 使 用 的變 頻 器 和 適 配 變壓 器 能 滿 足

8、艙 室 內(nèi) 設(shè) 備 的環(huán) 境 要 。 , 求 4 該 電機 的應(yīng) 用 對 于 減 輕 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 的 重 量 。 是 非常 有 利的 ! 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn)臺 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 的 傳 動 型 式 圖 2 表 示 了穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 的 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 。 方位 。 圖 一 階振型 轉(zhuǎn) 臺 的 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 采 用 外 置 雙 曲柄 少 齒 差 行 星 、 天 線 系統(tǒng) 對 # (#6 , 了 4 軸 的轉(zhuǎn) 動慣 量 2 ! , 齒 輪 傳 動 機 構(gòu) 該 機 構(gòu) 又 稱 為 三環(huán) 減 速 器 它 主要 由具 有 ! 、 。 ! ! 2 6 4 4 1 對 2 ! , 軸 的 轉(zhuǎn) 動慣 量 。 個

9、偏 心 軸 頸 的 高速 軸 即 轉(zhuǎn) 臂 , , 一6 1 對 軸 的轉(zhuǎn) 動慣 個 % 內(nèi) 齒環(huán) 板 即 行 星 輪 、 , 個 % 外 齒輪 即 、 量 # 2 ( ! ( 1 2 ! 太 陽輪 % 低 速 軸 等 零 部 件 組 成 過軸承 6 個 圖 偏 心軸 頸 上 , 。 。 內(nèi) 齒 環(huán) 板通 機 電 式 穩(wěn) 定轉(zhuǎn) 臺 本穩(wěn)定轉(zhuǎn) 臺采 用 立軸 式方 位轉(zhuǎn) 臺與半 框 2 中未 畫 % 安 裝 在 高 速 軸 的 , 個 內(nèi)齒 環(huán) 板 同 時與 安 裝 在 低 , 速軸 上 的外 齒 輪 嚙 合 嚙 合 點 的 瞬 時 相 位 差 為 !# 。 架式 雙 軸 穩(wěn) 定 平 臺 組 合

10、的 結(jié) 構(gòu) 型 式 它 主 要 由方 位 轉(zhuǎn) 臺 縱 搖 傳 動 裝 置 橫 搖 傳 動 裝 置 、 、 、 、 、 、 高 速 軸 與 低 速 軸 的 回 轉(zhuǎn)方 向相 反 其 、 傳動 比 9 可 以 用 下 式 來 計算 9 , 同步機 組 鉸 鏈 匯 流 環(huán) 框 架 基 座等 部件 組 成 參看 圖 轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn) , 。 = , ,8 ! ! 一 ! % 6 % 和圖 2% 。 在 伺 服 系 統(tǒng)的 控 制 下 , 式中 。 和 , 分 別為 外齒 輪 和 內(nèi) 齒 環(huán)板 的 ! 二6 6 ! 一 6 , 、 方 位 轉(zhuǎn) 臺使 天 線 以 , 2 : 81 9 或 # 7 : 81 9 的

11、齒 數(shù) 此處 , , 因 此 9 6 6 該 機 。 、 、 縱 搖 和 橫 搖 傳 動 裝 置 能 補 償艦 船 構(gòu) 具有 傳 動 比 大 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 體 積 小 重 量 輕 承 載 能 力 強 傳 動 效率 高 制 造 方 便 等 優(yōu) 點 , 、 、 、 的 搖擺 運 動 使 方 位 軸 的軸 線與 水 平 面 保 持 垂 直 從而 保 證 天 線 在 水 平 面 內(nèi) 作方 位 旋 轉(zhuǎn) 運動 4 。 它 與 其 它 少 齒 差 行 星 齒輪 傳 動 機 構(gòu) 的 主 要 區(qū) 別 在 于 它 的 高速 軸 與 低速 軸 平 行 不在 同一 條 直 線 上 軸 線 之 間的 距 離 與 齒輪

12、 參 數(shù)無 關(guān) 。 。 該 穩(wěn)定 轉(zhuǎn) 臺結(jié) 構(gòu) 緊湊 簡潔 重 量輕 工 , 。 , , 作 可 靠 、開 敞 性 好 維 修 方 便 , , 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 的 驅(qū) 動方 式 本 穩(wěn)定 轉(zhuǎn) 臺 的 驅(qū) 動 方 式 為 機 電式 方 位 , 、 可 根 據(jù) 結(jié)構(gòu) 布 局 的需 要進 行 選 定 因 此 它 可 以 直接 用 作方 位軸 內(nèi)部 要求 通過 波 導(dǎo) 電纜 、 , , 轉(zhuǎn) 臺 縱 搖 和 橫 搖 傳 動裝 置 均 由 。 、 、 , 型交 以 及 軸 的 下 端 要 求 安 裝 匯流 環(huán) 和 波 導(dǎo) 鉸 鏈 的 流 伺 服 電 機 驅(qū) 動 與 電 液 式 驅(qū) 動 比 較 機 電式 驅(qū)

13、動具 有設(shè)備 量 較 小 成 本 較低 可 靠性 高 等 優(yōu)點 。 方 位 轉(zhuǎn) 臺 它 既 可 以 用 單 電機 驅(qū) 動 又 可 以 用 雙 電機驅(qū) 動 , 、 。 , 。 它 在 艦 載 雷 達 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 上 的成 , 、 為減 輕 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺重 量 應(yīng) 選 用 體 積 小 、 。 , 、 功 應(yīng) 用 在 國 內(nèi) 外 是 首 例 為 穩(wěn) 定轉(zhuǎn) 臺 簡 化 結(jié) 構(gòu) 縮 小 體 積 減 輕重 量 開 辟 了 新 的 途 徑 , 。 重量輕 能滿 足實 際 使用要 求 的驅(qū) 動 電機 、 型 電機 是 一 種 新 型 驅(qū) 動 電 機 它 包 。 縱 搖 和 橫搖 傳 動 裝 置 均 采用

14、 二 級 圓 柱 齒 輪 傳動 和 一 級 滾 珠 絲 杠 傳 動 由 帶 有 制 動 器 的 含有定 子 轉(zhuǎn) 子 和 和編碼器 。 個 檢測 電機 轉(zhuǎn) 速 和 轉(zhuǎn) 子 , 、 位 置 的無 刷 反 饋 系 統(tǒng) 可 帶 有 制 動 器 測 速 機 它 采 用稀土 永 磁材 料 形成 轉(zhuǎn)子 中 。 型 電機 驅(qū) 動 , , 。 滾 珠 絲杠 傳 動機 構(gòu) 的 , 。 傳 動 比 很 大 重 量 輕 傳動 效 率 高 傳 動 精 度 高 。 的激 磁 磁 場 該 電機 功率 密度 高 體 積小 重 , , 它 帶 有 蝶 形 彈簧 具 有 緩 沖 和 限 位 功 能 , 艦 船 電子 對 抗 便

15、縱搖軸 + ( 年 % , 、 整 個 系 統(tǒng) 采 用 模塊 化 設(shè) 計 各 單 元 模 + , 方位軸 塊 自行 密 封 % 有 效 地采 用 了 密封 技 術(shù) 潤 、 滑 技術(shù) 防松技 術(shù) 和涂 覆 防護 技 術(shù) + . % 關(guān) 鍵 洲 卜 結(jié) 構(gòu) 件 采 用 具 有 良好 耐 腐 蝕 性 的 材 料 , + % / , 卜 舜 口 聳 仁二 二 0 整 個 系 統(tǒng) 進 行 三 防處 理 各 電纜 插 頭 插 座 的 二 4 日 連接 處 采 用 熱 縮 套 管 進 行 防 護 2 。 口%代二二二 、勺 4 結(jié)束語 根 據(jù) 上 面 的 分 析 可 以 把減 輕 天 線 穩(wěn) 定 , 轉(zhuǎn) 臺

16、 系統(tǒng) 重 量 的 主要 途 徑 概括 為 以 下 幾 點 % 一 方 位轉(zhuǎn)臺 + !一 縱搖傳動裝置 + 一 橫搖傳動裝置 + 合理 確 定 天 線 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 系 統(tǒng) 的 總 體 布 局 , 一 框架 + 2 一 基座 2 和結(jié) 構(gòu) 型 式 以 及 各 組 成 部 件 的 配 置 + , % 合 理 確 定 夭線 的載 荷 通 過 增 加反 射 面 的 漏 空 度 選 擇 合 適 的方 位 轉(zhuǎn) 軸 位 置 以 及設(shè) 置 風(fēng) 力 、 圖 , 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺驅(qū) 動 系 統(tǒng) 示 意 圖 、 因 此 縱搖 和 橫搖 傳 動 裝 置 集 傳 動 緩 沖 限 、 平 衡 板 盡 量 減 小 風(fēng) 載

17、 荷系 數(shù) 的 峰 值 + , 。 , % + 合 位 鎖緊 、 種 功 能于 一 身 它 在艦 載雷 達穩(wěn) 定 , 、 。 , 理選 擇 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 的 驅(qū) 動 方 式 與 傳 動 型 式 . % 合理 選 用 結(jié)構(gòu) 件 的 材 料 總 的 說 來 本 天 線 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 系統(tǒng) 布 局 合 理 造 型 美觀 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 , 平 臺 上 的成 功 應(yīng) 用 在 國 內(nèi)是 首例 對 減 輕 穩(wěn) 定 平 臺 的 重 量 提 高 其 可 靠性 具 有 重 要 意 義 4 , , 穩(wěn) 定轉(zhuǎn) 臺結(jié) 構(gòu)件 的材 料 穩(wěn) 定 轉(zhuǎn) 臺 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 中的 齒 輪 軸 等 傳 動 、 重量 輕 工

18、作 可 靠 比 國 內(nèi)第 , 。 , 。 本 系 統(tǒng)的 重 量 為 2! # ;< , 代 艦用 波 段 警 戒 雷 達的 同 一 系 波 段 警戒 , 零 件 用 合 金 結(jié) 構(gòu) 鋼 制成 承 載 能 力 強 框 架 用 6 鋼 板 : 焊 接 而 成 其 斷 面 為 空 心矩 形 % , , 統(tǒng) 輕 2 比 國 內(nèi)一種 新型 艦 用 產(chǎn) 品 的 技 術(shù)水平 。 , 2 雷達 的 同 一 系 統(tǒng) 輕 達 到 國 外 新 型 同 類 具 有 較 高 的 抗 彎 和 抗扭 剛 度 重 量 較 輕 方 位 轉(zhuǎn) 臺 和 穩(wěn) 定 平 臺傳動 裝 置 的 殼 體 以 及 基 座 的 材 料 均 采 用 鑄 造 鋁 合金 度高 抗拉強度 幾一2 , , 。 !# 2 , 。 這 種 材 料強 , 參 考 文獻 % 比 重 小 耐