DE2359877B2 - Anordnung zur Regelung der Ausrichtung einer Richtempfangsantenne - Google Patents

Description

Die Lrfindimg betrifft eine Antenncnanordiumg r Regelung der Ausrichtung einer Rieht-Lmplangsitenne der Antennenanordnung auf einem Schilf: it einer Baueinheit, die die Antenne aufweist und die Masse Λ/ kg besitzt, und mit einer lageeinnchlung ir kardanisch^ und pendelart.gen Au hangung der Baueinhe.t auf dem Schiff, mit durch die Lagereinich.ung gebildeten Drehachsen der Baueinheit, wobei die Drehachsen sich in einem Schwenklagerpunkt

^kr rihTschiitsgehundenes Antennensystem bei dem Nachrichtenübermittlungsdienst au! See mittels Satelliten muß einen hohen Gewinn au weisen, um ehe Leistungsaufnahme des Satelliten und dam. d.e kosten für die Nachrichtenübertragungsstrecke Satellit-Schilf möglichst klein zu halten. Wenn der Gewint, /unimmt. wird jedoch die Bandbreite enger, und damit nehmen die zulässigen Grenzen der Antcnnenausnchtung ab. Jedes Schiff auf See wird, außer bei absoluter Flaute, in einem gewissen Maße rollen und stampfen was zur Folge hat, daß die Antennenausric-htuni! ucregelt werden muß, um cmc ausreichende Möglichkeit der Nachrichtenübermittlung aulrechtziierhalteii wenn das Ausmaß des Rollens und Stampfens großer ist als die Bandbreite des Antennensvstems. ..

Für emc Hinfach-Wendelantenne betragt der Randstrahleneewinn relativ zum Kugelstrahler (isotmpischen Strahler) 6 dB und die entsprechenden Gmßen für Parabolantennen mit I m Durchmesser Ivw ^ . m Durchmesser lauten IS dB bzw. lh dB Die Halbwertsbreiten dieser Antennen betragen (i4 bzw 15 bzw. (1'. Von Trawlern ist bekannt, daß sie mehr als ± 35 rollen können, weshalb eine gewisse Rei'elunn der Antennenausrichtung selbst dann notwendig ist. wenn eine einfache Wendelantenne mit ii dB Gewinn verwendet wird.

Ls ist bekannt, eine Antennenplattlorm mittels Gjroskopen und Servosystemen zu stabilisieren, aber diese sind teuer und erreichen Stabilitäten in der Größenordnung von ± ' , . was soy;:r sehr viel stabiler ist. als es selbst für eine Parabolantenne mit _' , m Durchmesser benötigt wird, die über für viele ScIuIIe unpraktisch groß ist.

Ls ist auch bekannt. Antennen mit geringem Gewinn ohne irgendeine Stabilisierung vorzusehen, was aber wie bereits erwähnt zu höheren Satellitenkosten führt.

Der Hrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kompromiß zu finden, durch den eine Antenne mit mäßigem Gewinn bei nahezu allen Bedingungen auf hoher See innerhalb von ± 5' der gewünschten Ausrichtung geregelt werden kann.

Allgemein ausgedrückt, zur Semi-Stabilisierung der ,Ausrichtung der Antennenanordnung auf einem Schiff wird eine kardanisch aufgehangene und auf einer Plattform befestigte Antennenanordnung verwendet, wobei die Scmi-Stabilisierung während des Betriebes dadurch erreicht wird, caß die Antennenanordnung wie eben näher erläutert eine lange higenschwingungsdauer und ein hohes I räglieitsmoment aufweist.

L^;inc derartige Antenne soll im lolgendcn unter einer semi-stabilisierten Antenne serstanden werden: eine Antenne, die beispielsweise gyroskopisch um etwa t ' . geregelt wird, ist als stabilisiert zu bezeichnen.

Unter langer Schwingungsdauer ist hier zu verstellen, daß die Schwingungsdauer länger ist als die längste signifikante Dauer der periodischen Anteile derjenigen, die das Schiff in der See bewegen. Lin hohes Drehmoment ist hier zu verstehen als ein so

hohes Drehmoment, daß die Größe der periodischen Winkelbewegung, die durch periodische Translalionsbewegung des Schiffes auf See auf die Antennenanordnung ausgeübt wird, etwa vergleichbar ist mit der Größe der periodischen Winkelbewegung, die durch periodische Winkelbewegung des Schiffes auf See auf die Antennenanordnung ausgeübt wird.

Die Eigenschwingungsdauer ist dabei mindestens das 2fache und vorzugsweise das 2',fache der längsten signifikanten Schwingungsdauer des Schiffes in der See, so daß das Ausmaß der Übertragung der Bewegung des Schiffes auf die der Antennenanordnung herabgesetzt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Lagereinrichtung der Schwerpunkt der Baueinheit unterhalb des Schwenklagerpunkts angeordnet ist und von ihm einen Abstand aufweist, der in Metern nicht das (),l)t)2fache des minimalen Werts des Quotienten l/M überschreitet, wobei /, in kgnr. das Trägheitsmoment der Baueinheit um jede der Drehachsen ist, und daß die Lagereinrichtung ein Gesamtdrehmoment der Coulombschen Reibung um jede der Drehachsen besitzt, das, in Nm. nicht größer ist als das (),(M)()75fache von /, wodurch die Ausrichtung der Antenne semi-stabilisiert ist.

Die Baueinheit kann Justiereinrichtungen aufweisen, um die Antenne in eine vorherbestimmte Ausrichtung zu bringen, wobei eine solche Justiereinrichtung zur azimutalen Ausrichtung und eine zur Höhenausrichtung, der Ausrichtung des Elevationswinkeis, vorgesehen sind. Die Justiereinrichtung zur azimutalen Ausrichtung kann dabei während des Betriebes, um Gieren und Kurswechsel des Schiffes zu kompensieren, mit einem Schiffskompaß verbunden >ein,sodaßdie azimutale Stellung der Antenne erhalten bleibt.

Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand von Ausführungobeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Phasenbeziehung der periodischen Bewegungen eines Schilfes zwischen Transversal-, Translations- und Winkelbewegung und der periodischen Winkelbewegung, die dadurch auf eine auf dem Schiff befestigte pendelartige Baueinheit ausgeübt wird,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen Antennenbandbreite und der benötigten Stabilität einer pendelartig befestigten Antenne.

Fig. 3 schematisch ei-ie Frontansicht einer etlindungsgcmäßcn Antennenanordnung,

Fig. 4 eine Seitenansicht dazu,

Fig. 5 eine erprobte kardanisch aufgehangene Plattformanordnung einer erfiiidungsgemäßen Antennenanordnung, und

Fig. (■> einen .Schnitt durch einen Teil der Anordnung nach Fig. 5.

Auf See unterliegt ein Schilf, auße·' bei absoluter Flaute, Schwankungen, die in periodische Bcwcgungskompoiienten aulgelöst werden können. Die signifikanten Schwankungen, zumindest in bezug auf die Erfindung, sind als Stampfen. Krängung, Rollen und Trimm bekannt. Stampfen ist eine Winkelbewegi'iig um eine Achse in Richtung Backbord-Steuerbord. Krängung ist eine translatorische Längsbewegung, also eine Bev egung entlang einer Linie zwischen Bug und Achtern. Rollen oder Schlingern ist eine Winkelbewegimg um eine Längsachse, und Trimm ist eine TranslUionsbewegung in Richtung Backbord Steuerbord.

In Fig. I isl das Schiff bei 10 in «.-iner Extremlagi bei Triiiiinbewegung dargestellt, d. h. es ist an seinei weitesten Auslenkung von seiner normalen Bewe gungslinie in der Ebene 11. An diesem Punkt erfolg seine Beschleunigung in Richtung des Pfeils 12 Trimm, das auftritt, wenn das Schiff in bewegter Sei ist und die Wellen von der Seite kommen (Dwarssee) wird teilweise hervorgerufen durch die Neigung dei Schiffes, die Weile hinunterzugleiten, und teilweist

ίο durch die Zirkularbewegung des Wassers in der Weih und tritt zusammen mit dem Rollen des Schiffes auf so daß das Schiff in dem Moment, in dem es durcl die Ebene 11 hindurchtritt, eine Neigung aufweist, w ii sie bei 13 dargestellt ist. Zu dem Zeitpunkt in den das Schiff, wie bei 14 dargestellt, die andere Extrem lage des Trimms erreicht hat, ist es wieder im wesentli chen senkrecht. In dieser anderen Endlage ist es eine; Beschleunigung in Richtung des Pfeils 15 unterworfen.

ao Wenn das Schiff in der mit Ii; dargestellten Lagt ist. rollt es in Richtung des Pfeils 16. In Lage 14 roll es in Richtung des Pfeils 14.

Jede pendelartig befestigte Baueinheit in oder au dem Schiff ist wegen der Schwankungsbewegunget des Schiffes Drehmomenten unterworfen, und au! I- ig. 1 ist ersichtlich, daß sowohl das Rollen als aucl das Trimm gleichzeitig Drehmomente in der gleicher Richtung ergeben, d. h.. wenn das Schiff in der Lagt 10 ist, sind die Drehmomente auf Grund des Trimm.« und Rollens in Richtung des Pfeils 18, und in der Lagt 14 sind beide Drehmomente in Richtung des Pfeil· 19. Auf diese Weise wirken Rollen und Trimm de Schiffes zusammen, um die pendelartige Baueinhei¹ /u schwankenden Bewegungen anzuregen.

Darüber hinaus ruft das Rollen des Schiffes hervor daß die pendelartige Baueinheit eine zusätzlich!, translatorische Schwankung in Richtung B ickbord Steuerbord aufweist, es sei denn, die pendelartigt. Baueinheit ist etwa im Rollzentrum des Schiffes kar danisch aulgehängt, also in tier Linie, um die das Sch if I rollt.

Die Schwankungsamplitude, die durch das Trimn des Schiffes auf die pendelartige Baueinheit übertra gen wird, kann dadurch vermindert werden, daß at seiner Dreh- oder Schwcnklagerung ein Dämpfungsdrehmoment durch Reibung vorgesehen ist. Das vergrößert jedoch die Kopplung zwischen der Winkelbewegung der pendelartigen Baueinheit und der de? Schiffes, so daß dl·: Schwankungsamplitude, die durcl das Rollen des Schiffes auf die pendelartige Baueinheit übertragen wird, zunimmt. Deshalb müssen außei der Regelung der Lagerreibung andere Möglichkeiter vorgesehen werden, die die durch das Trimm de* Schiffes hervorgerufenen Schwankungen begrenzen ohne gleichzeitig die durch das Rollen des Schiffe* übertragenen Schwankungen zunehmen zu lassen Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, indem die pendolartige Baueinheit der kardanisch aufgehangenen und auf einer Plattform montierten Antcnncnan-Ordnung ein hohes Drehmoment und eine lanui Schwingungsdauer der oben definierten Größen besitzt.

Der Zusammenhang zwischen Stampfen und Krängung ist ähnlich dem beschriebenen zwischen Rollen und Trimm. Die Betrachtung des Zusammenhangt· führt zu einem ähnlichen Ergebnis, nämlich, daß die pendelartige Baueinheit ein hohes Drehmoment und eine laniie Schwiiieunnsdaucr aufweisen muli, um (lic

Schwiinkungsamplitudcii.die durch die Bewegung des Schiffes übertragen werden, zu begrenzen.

Die benötigten Begrenzungen der Schwankungsariiplitiiclc einer kardanisch aufgehangenen und auf einer Plattform montierten Antennenanordnung kann aus Fig. 2 abgeleitet werden. In Fig. 2 gibt die Linie 20 die tatsächliche Ausrichtung eines Nachrichtensatelliten bezüglich des Schiffes und die Linie 21 die Ausrichtung der Antenne an einem seiner äußersten Grcnzlagen seiner Winkelschwankungen wieder. Der Winkel Λ ist die zulässige Winkelstabilität der Antenne, der Winkel B ist die Halbwertsbandhrcitc (3 dB - Halbwertsbrette), und der Winkel C ist ein Tolcranzwinkel, um der Notwendigkeit vorzubeugen, die Antennenstrahlrichtung ständig neu festlegen zu müssen. Ein schnelles Schiff auf einer Großkreisroute kann stündlich eine Strecke zurücklegen, die groß genug ist. um die Ausrichtung eines geo-stationären Satelliten bezüglich des Schiffes um mehr als I" pro Stunde zu ändern. Als zumutbar und zulässig kann angenommen werden, die Ausrichtung der Antenne jede fünf Stunden neu einzustellen, weshalb eine Winkeltoleranz von 5" bei der Abschätzung der benötigten Stabilität der Antenne berücksichtigt werden muß. Das heißt, der Winkel C wird mit 5^r veranschlagt. Die Geometrie der Fig. 2 ergibt A = ( B - 5)2 in Grad.

Die Bandbreite einer Parabolantenne mit I m Durchmesser beträgt, wie bereits ausgeführt. 15". und daraus folgt, daß die benötigte Stabilität für eine derartige Antenne ± 5° beträgt.

Mit einer Simulationsrechnung, beispielsweise mittels eines Rechners, kann dieses Ausmaß an Stabilität erreicht werden mit einer Antennenanordnung in Form einer pendclartigen Baueinheit, die die folgenden Parameter besitzt:

gesamtes Trägheitsmoment / = 2000 kgnr.
Masse der pendelartigen Baueinheit .v Abstand des Schwerpunkts der Baueinheit von der Drehoder Schwenklagerung ML = 4 kgrn.
Gesamtdrehmoment der Coulombschen Reibung zwischen Schiff und dem auf einer Plattform befestigten Antennensystem T = 1.5 Nm. Eine Antennenanordnung mit Parametern dieser Werte erreicht die gewünschte Stabilität von ±5°. wenn es auf einem Frachter mit 14 000 t Totgewicht angebracht ist, das der bei Windstärke I der Beaufort-Skala herrschenden See ausgesetzt ist.

Ein System mit Parametern dieser Werte erreicht auch die gewünschte Stabilität, wenn es bei den gleichen See- und Windbedingungen auf einem Trawler angebracht ist. Es kann angenommen werden, daß die gewünschte Stabilität selbst bei den genannten widrigen Bedingungen während mehr als 99% der Betriebszeit aufrechterhalten werden kann.

Da die Parameter ML, /und Fin den Bewegungsgleichungen nur als Verhältnisse auftauchen, können diese Parameter in ein weiteres Paar von Parametern umgeformt werden, nämlich in 77/ und MLfI, für die die Werte mit den Verhältnissen der genannten Ausgangsparameter gleich sind.
Das heißt:

TtI = 1.5/2000 = 7.5 ■ 10"⁴ Nkgm
und

ML I = 4/2000 = 2 10~' rrT¹.
Die Werte dieser Parameter sind die Grenzwerte für ein System, das die gewünschte Stabilität erreicht. Da der Parameter L, der lediglich den Abstand des Schwingungszentrums von dem Schwerpunkt des Sv stems darstellt, nach Wunsch geändert werden kann kann der korrekte Wert des Parameters MLI relativ einfach eingestellt werden. Der Parameter T/l ist des halb der kritische Faktor. Fun Nadclrollcnlagcr mi einem Nenndurchmcsscr von etwa 4 cm ergibt einei Wert für //etwa gleich dem Grenzwert. Da die BeIa stung auf das Lager durch ein System, das Parametei der genannten Werte aufweist, auch in der gleicher

ίο Weise von einem Nadelrollenlager getragen werdet¹ kann, das einen Durchmesser von nur etwa 0.5 cm hat. so folgt daraus, daß eine geeignete Konstruktion durch die Verwendung von Nadelrollcnlagern mit Durchmessern zwischen diesen Werten erreicht werden kann.

In Fig. 3 und 4 ist eine semi-stabilisierte Antennenanordnung schematisch dargestellt, die Parameter besitzt, die den genannten Bedingungen genügen. Die insgesamt mit 23 bezeichnete Antennen-Baueinheit

«ο besteht aus einer Parabolantenne 24 mit I m Durchmesser, die drehbar bei 25 am oberen Ende eines aufrechtstehcnden Arms 26 gelagert ist. Um die Parabolantenne 24 um das Lager 25 so drehen zu können, daß ihre Höhenlage eingestellt bzw. wieder eingestellt

*5 werden kann, ist eine Justiereinrichtung zur Höhenlapenverstellung vorgesehen, und zwar in Form eines fernsteuerbaren elektrischen Motors 35a. Ein Halter 27 ist fest mit dem unteren Ende des Arms 26 verbunden.

Die Antennenbaugruppe, die die Parabolantenne 24. den Arm 26, den Halter 27 und den Motor 35« umfaßt, ist auf einer Plattform 28 befestigt, wobei eine Justiereinrichtungzur azimutalen Verstellung in Form eines fernsteuerbaren Motors 35Λ vorgesehen ist, um die Antennenbaugruppe um eine Achse drehen zu können, die senkrecht zur gemeinsamen Berührungsebene zwischen Halter 27 und Plattform 28 ist.

Wie aus dem Folgenden hervorgeht, ist die gemeinsame Berührungsebene zwischen Halter 27 und Plattform 28 im wesentlichen horizontal, so daß die Justiereinrichtungen zur azimutalen Verstellung lediglich zum Drehen der Antennenbaugrupe um eine im wesentlichen senkrechte Achse betrieben werden müssen. Die Justiereinrichtungen zur azimutalen Verstellung sind mit dem Schiffskompaß verbu-den und regeln auf diese Weise die Antennenlagerung so. daß das Gieren und die Kursschwankungen des Schiffes aufgehoben werden.

jo Die Plattform 28 ist mittels eines Universalgelenks

29 auf einem mit 30 bezeichneten festen Teil der Schiffskonstruktion kardanisch aufgehangen. Das Teil

30 kann dabei ein Mast oder ein Teil der Deck- oder Briickenkonstruktion sein. Das Universalgelenk 29

weist ein Paar orthogonaler Achsen auf, die jeweils parallel zu den horizontalen Hauptachsen des Schiffes sind, nämlich der Längsachse Bug-Achtern und der Querachse Backbord-Steuerbord. Man kann eine kardanische Aufhängung, wie bei einem Universalgelenk, jedoch auch so betrachten, als ob sie Achsen habe, die sich in einem »Schwenklagerpunkt« schneiden, wobei als Schwenklagerpunkt ein Punkt bezeichnet wird, um den die Drehbewegung einer Baueinheit erzwungen ist, die an dem Universalgelenk befestigt

ist.

Von der Plattform 28 ragen in zwei orthogonalen Ebenen angeordnet vier Schenkel 31 hinaus.

Am äußeren Ende jeder der Schenkel 31 ist ein

(iewidit 32 befestigt. Die vier Gewichte 32 sind im wesentlichen von gleicher Masse und erfüllen einen doppelten /weck. Einerseits haben sie genügend Masse und sind in geeigneter Weise angeordnet, um der Anordnung eine pendelartige Konstruktion /ti geben, die an dem Universalgelenk 29 dreh- Lind schwenkbar gelagert ist und die eine lange Schwingiingsdiiucr besitzt, und andererseits sind ihre Massen und ihre Abstände von dem Sehweuklagerpunkt des liniversalgelenks 29 derart, daß die Antennenanordiniiig ein hohes Trägheitsmoment besitzt. Die l'ara bolaiilenne 24 wird im wesentlichen mittels eines Gcgengewichtes 33 ausbalanciert, so daß Änderungen in der Höhenlage der Parabolantenne 24 weder eine wesentliche Änderung des Trägheitsmoments der Anordnung noch des Schwerpunkts der Haueinheit nach sieh zieht.

Jedes der Gewichte 32 besitzt die Masse 25 kg. Sie sind so angeordnet, daß der Schwerpunkt tier Anordnung ungefähr ' ι mm unterhalb des Schwenklagerpunkts liegt. Fline derartige Anordnung hat ein Trägheitsmoment von ungefähr 30 kgnr und eine Sehwingungsdauer von ungefähr 45 Sekunden.

Die Antennenanordnung ist von einem Radom 34 überspannt, das Windkräfte davon abhält, die Einstellung der ,Antenne zu verändern, und das die Antennenanordnung vor den Umwelteinflüssen durch die Si¹C V-¹IiUtZt. Das Radom 34 kann aus jedem Material hergestellt sein, das von seiner Art her geeignet isl und das für elektromagnetische Strahlen der Arbeitsfrequen/. durchlässig ist. die im vorliegenden lall bei etwa l.d (iH/ liegt.

Die beschriebene Antennenanordiuing ist derart, daß die ,Antenne für alle Schifte, vom Trawler bis zum I anker, und bei eigentlich allen Bedingungen auf See innerhalb von i. 5 stabilisiert werden kann. Dieses MaB an Stabilität ermöglicht es. auf einem Schilf eine Antenne zu \crwenden, die so groB ist wie eine Parabolantenne mit I m Durehmesser, wovon angenommen wird. (.IaB dies eine vernünftige obere (irenzc tür \ntennen isl. die an einer geeigneten Stelle bei der Mehrheit der hochseetüchtigen Schiffe verwende! werden können. Wenn auch die volle theoretische Stabilität in der Praxis nicht realisiert werden kann, so ist doch eine Stabilisierung innerhalb von ungelähr - 7 . erreichbar, was die Verwendung einer Vierfach-Wendelantenne erlaubt, die einen Randstrahiengewinn von 1 f-i dB besitzt. Die Verwendung eine; V ierlach-WendekuUenne hätte den Vorteil, daß die Größe des Radoms 34. und demnach die Kosten für die Antennenanordnung, herabgesetzt werden können. Wenn das Schiff anderen periodischen Bewegungen unterworfen wird, als den bereits beschriebenen signifikanten Bewegungen, kann doch angenommen werden, daß die Perioden derartiger Bewegungen entweder so kurz sind wie beispielsweise bei den Vibrationen durch die Schiffsmaschine. daß sie nur einen unbedeutenden Einfluß auf die Stabilität der Antennenanordnung haben oder daß sie so lang sind wie /. B. die Gezeitenbewegungen der See. daß sie in das System nur so viel Energie einbringen, wie es von der Lagerreibung aufgenommen werden kann. Es muß auch bemerkt werden, daß das Trägheitsmoment gegenüber den Einflüssen von beispielsweise Änderungen der Lagerreibung und der Nachgiebigkeit der Moiorzuieitungen 36 genügend groß ist. so daß diese Einflüsse vernachlässigbar sind.

Fi». 5 /eiizt eine erprobte kardanisch aufgehangene Plattform. Die Plattfoim besteht aus einem I.agerge hause 37 und vier wegragenden, mit Gewichten verse henen Armen 38. Die Oberseite des Gehäuses 37 is derart ausgebildet, daß es einen Haller aufnehmei und tragen kann, wie den. der in den F^;ig. 3 und mit 27 bezeichnet ist. Am Finde jedes Arms 38 is ein Gewicht 39 angeschraubt und dort in einer ge wünschten Stellung mittels einer Kontermutter 40 ai retiert. Jedes Gewicht 40 ist bleigefüllt und besitzt eine

ίο Masse von ungefähr 30 kg. Die Arme 38 sind in zwe koaxialen, zueinander orthogonalen Paaren angeordnet, und die Gewichte 39 jedes Paars sind etwa 1,4 η voneinander entfernt.

Die Plattform wird mittels eines Universalgelenk!

'5 innerhalb ties Gehäuses 37 von einer Stütze 41 gelragen, die so ausgeführt ist. daß sie fest mit einem Tei der Schiffskonstruktion verbunden ist. Ein Verbindungsteil des liniversalgelenks isl mit dem oberer Finde der Stütze 41 verbunden und das andere mil der Unterseite eines Abstandshalters 42 gemäß der Fig. (i. Bemerkenswert ist dabei, daß Abstandshallei 42 von verschiedenen vertikalen Abmessungen verwendet werden können, um die Lage der Plattform und der Antennenbaugruppe in vertikaler Richtung

»5 relativ /um Schwenklagerpunkt des Universalgelcnks ändern zu können, so daß die Antennenanordnung nachstellbar ist. um Antennen verschiedener Größen und formen verwenden zu können, oder daß die Plattform für sich ausbalanciert werden kann, wenn dies erwünscht ist. Bei der erprobten Ausführungsform wurde ein Abstandshalter verwendet, durch dcu der Schwerpunkt der Anordnung 0,75 mm unter dem Schwenklagerpunkt des Universalgelenk!« angeordnet wurde. Das verwendete Gelenk war eine Eigenferti gung mit Nadelrollenlagern von etwa I I mm Nenndurchmesser. Das Trägheitsmoment der erprobten Anordnung lag etwas über 29 kgnr.

In den Versuchen war die Stütze 41 auf der Gierbrücke eines unstabilisierlen Schiffes von ungefähr 1450 t Totgewicht befestigt, das mit einer Einrichtung für einen künstlichen bzw. gyroskopischen Horizont verbunden war, die ein genaues Relerenzmaß gegen über einer echten Horizontalebene gab. Um Informationen über die momentanen Bewegungen der PIaItform infolge des Rollens und Stampfens relativ zum wahren Horizont zu erhalten, war die Plattform mti Instrumenten versehen. Dabei wurden Winkelaufnehmer mit geringer Reibung verwendet und deren Meßwerte mit denen des künstlichen Horizonts verglichen. Anschließend wurden die Momentanwerte der Winkel durch das Rollen und Stampfen der Plattform vektoriell addiert, um den absoluten Winkel bzw. die Neigung der Plattform zu jedem Zeitpunkt zu erhalten. Die Neigungswinkel wurden einer statistischen Analyse unterworfen, und ein Histogramm wurde gezeichnet.

Das Histogramm zeigt, daß der Neigungswinkel der Plattform den Wert ±5° während der Versuchszeit nur in Ü. 15 % der Zeit überschritt, obwohl angemerkt werden muß, daß dies eigentlich nur abhängig ist von der zeitlichen Änderung der Umweltbedingungen auf See während dieser Zeit. Eine genauere Anzeige des Stabilisierungseffekts wird durch die Tatsache gegeben, daß der Winkel beim Stampfen für das Schiff für 0.137c der Zeit die ± 5° überschritt, während der Winkel beim Stampfen für die Plattform nur für 0.05Si der Zeit die ±5° überschritt, und zwar sowohl nach vorn als auch nach hinten. Während der Winl-pi

duicli das Stampfen bei dem Schill für (i.f> I r»'.r der Zeil ti je ± K)" überschritt. w;ir der entsprechende Winkel fiir die Pliitlform nur für 0.001 '< der Zeit groller ;ils + 10^Γ. Die Plattform w;ir also offensichtlich deutlich erheblich stabiler als das Schilf.

Bei einer späteren I Iberprufung der erprobten An Ordnung ergab sich, dall die Reibung in den Lagern des Dnivcrsalgelenks großer als angenommen war. Das heil.it also, daß Lager besserer (Jualitiit die I ■Ergebnisse bei iler Anordnung noch verbessern, Line wei lere Verbesserung kann erreicht werden durch die Verwendung eines Universalgelenks vom (ileich-Cie schwindigkeits-Typ, d. h. dessen (iesclnvindigkeitskoniponcnten konstant sind bzw. dessen Übcrlragungsverhültnis I ist. Das bei ilen Versuchen verwendete Universalgelenk war eine Kreuzgelenkkupplung und war deshalb nicht von der gewünschten Art. d. Ii. eine Drehbewegung um eine Drehachse ties Verbindungsstücks der (ielenkkupplimg wurde nicht ununterbrochen gleichförmig in eine Drehbewegung lies anderen Verbindungsstücks um seine Drehachse umgesetzt, wenn die Verbindungsstücke gemeinsam geneigt wurden. Hs ergab sich also eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit des oberen Verbindungsstücks um seine Drehachse, also demjenigen, das mit der Plattform verbunden ist, woraus sich eine Rückkopplung um diese Drehachse ergibt, wodurch dergvloskopische Hflckt sich als Bewegung um eine andere Drehachse zeigt und dadurch die Neigung tier Platt form erhöht. Daraus kann entnommen werden, daß die Verwendung eines Universalgelenks des Übertragungsverhiiltnisses 1 dieses Problem überwindet. Hs wurde auch festgestellt, tlaß die Reibung um beide Drehachsen des Universalgelenks unterschiedlich war. wodurch sich eine sehr kleine, aber im wesentli-

•5 chen konstante Neigung oder Schlagseite ergab Eiine Antenne auf der Plattform kann trotz, dieser Schlagseite genau eingestellt werden, aber es ist selbstverständlich vorzuziehen, die Anordnung symmetrisch auszuführen mit im wesentlichen dem gleichen (ie-

a° samtdrchinoment der Coulombsehen Reibung um jede tier beiden Drehachsen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung /ur Regelung der Ausrichtung einer Richtemptangsanlenne einer Antennenan-Ordnung auf einem Schilf; mit einer Baueinheit, die die Antenne aufweist und die Masse Λ7 kg besitzt, und mit einer Lagereinrichtung zur kardätschen und pendelartigen Aufhängung der Baueinheit auf dem Schiff, mit durch die Lagereinrichtung gebildeten Drehachsen der Baueinheit, wobei die Drehachsen sich in einem Schwenklagerpunkt kreu/en, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Lagereinrichtung (29) der Schwerpunkt der Baueinheit (23) unterhalb des ¹S Schwenklagerpunkts angeordnet ist und von ihm einen Abstand aufweist, der. in Metern, nicht das (l.(IO2fache d--s minimalen Werts des Quotienten I M überschreitet, wobei /, in kgnr. das Trägheitsmoment der Baueinheit (23) um jede der Drehachsen ist, und daß die Lagereinrichtung (29) ein Gesamtdrehmoment der Coulombschen Reibung um jede der Drehachsen besitzt, das. in Nm. nicht großer ist als das ().()()75fache von /. wodurch die Ausrichtung der Antenne (24) se mi-stabilisiert ^a5 ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (23) eine Stellvorrichtung jufweist. um den Abstand des Schwerpunkts der Baueinheit (23) von dem Schwenklagerpunkt einzustellen

3. Anordnung nach Anspruc' I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtdrehmoment der (\uilombschen Reibung um jede tier Drehachsen im wesentlichen gleich groß ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (29) ein Universalgelenk aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Universalgelenk vom (ileich-Geschwindigkeits-Typ ist.

(1. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (23) Justiereinrichtungen (35</. 35/>) enthält, um die Antenne (24) in eine vorbestimmbare Ausrichtung zu bringen.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis (1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtungen (35«, 35/') eine Justiereinrichtung (35/)) zur azimutalen Ausrichtung und eine Ju-Stiereinrichtung (35«) zur Höhenausrichtung der Antenne (24) aufweisen.

S. Anordnung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtung (35/)) zur azimutalen Ausrichtung während des Betriebes mit einem Schiffskompaß gekoppelt ist.

'). Anordnung mich einem der Ansprüche I bis S. dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (23) von einem Radom (34) abgedeckt ist.

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