FI91198C

FI91198C - Mechanical stabilization procedure

Info

Publication number: FI91198C
Application number: FI914944A
Authority: FI
Inventors: Markku Sarjala
Original assignee: Markku Sarjala
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1994-05-25
Also published as: FI91198B; FI914944A0; AU2580592A; FI914944A; WO1993008614A1

Description

9119891198

Menetelma mekaaniseen stabilointiinMethod for mechanical stabilization

Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelma mekaanisen kappaleen stabilointiin 5 tukialustan liikkeistS riippumatta. Kayttamalla keksinnon mukaista menetelmaa kappale pysyy ja pys-tytaan pitamaan halutussa asennossa maan vetovoimakent-tMan nahden, vaikka kappaletta tukeva tukialusta kallistelee ja/tai liikkuu eri suuntiin. Eras sovellus, 10 jossa menetelman soveltaminen on erittain tarpeellista, on laivan satelliittiantenni.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for stabilizing a mechanical body 5 independently of the movements of the support base. By using the method according to the invention, the body remains and is able to hold in the desired position with respect to the ground traction field, even if the support base supporting the body tilts and / or moves in different directions. The Eras application, 10 where the application of the method is very necessary, is the ship's satellite dish.

Mekaaninen stabilointi suoritetaan nykyisin kaytånnosså useimmiten siten, ettå kappaleen tukialustaansa 15 aiheuttamat hitausmomentit ja tukialustan liikkeet kompensoidaan erilaisilla aktiivisilla toimilaitteilla niin, ettS kappale pysyy halutussa asennossa. Kappaleen kulloinenkin asento mitataan suhteessa maan vetovoima-kenttaan ja poikkeama halutusta asennosta korjataan 20 ohjaamalla toimilaitteita poikkeaman poistamiseksi.In practice, mechanical stabilization is most often performed in such a way that the moments of inertia caused by the body on its support base 15 and the movements of the support base are compensated by various active actuators so that the body remains in the desired position. The current position of the body is measured in relation to the ground traction field and the deviation from the desired position is corrected by controlling the actuators to eliminate the deviation.

TSmSn menetelmån ongelmana on saavutettavan stabiloin-tinopeuden rajallisuus. Kiihtyvyyksien ja tukialustan liikenopeuksien noustessa yli toimilaitteen ja sita 25 ohjaavan laitteiston maksimivastenopeuden, kappale poikkeaa halutusta asennosta. Lisåksi toimilaitteiden ja mittausantureiden kalleus rajoittaa stabiloinnin kåyttdaluetta.The problem with the TSmS method is the limited stabilization rate that can be achieved. As the accelerations and the speeds of movement of the support base increase above the maximum response speed of the actuator and the equipment controlling it, the body deviates from the desired position. In addition, the high cost of the actuators and measuring sensors limits the range of application of the stabilization.

30 Toinen nykyisin kaytosså oleva stabilointimenetelmå perustuu vauhtipyorån pyorintaakselin asentoa yllS-pitavan hyrrSvoiman hyvSksikMyttoon. Kappale tuetaan tailoin painopisteenså ylSpuolelta, jolloin maan vetovoima pyrkii vetåmSån kappaleen haluttuun asentoon.30 Another stabilization method currently in use is based on the use of a rotational force that maintains the position of the rotary shaft of the flywheel. The piece is supported from above its center of gravity, whereby the gravity of the ground tends to pull the piece to the desired position.

35 TamSn menetelmSn ongelmana on suurien sivuttaiskiih- tyvyyksien aiheuttama asennon muuttvuninen sekM hyrrSån kohdistuvien kiihtyvyyksien aiheuttama hyrraakselin kSantyminen.35 The problem with this method is the change in position caused by the high lateral accelerations and the acceleration of the gyro axis caused by the accelerations to the gyroscope.

2 TSman keksinnon tarkoituksena on edella esitettyjen epakohtien poistaminen mitå suurimmassa maarin ja siten alalla vallitsevan tekniikan tason kohottaminen. Tåmån tarkoituksen saavuttamiseksi keksinnbn mukaiselle 5 menetelmålle on pååasiassa tunnusomaista se, etta - kappale tuetaan olennaisesti painopisteenså kohdalta siten, etta kappaleeseen kohdistuvien kiityvyyksien aiheuttamat hitausmomentit kumoutuvat, etta 10 - kappaleen asennon yllåpitåmiseksi maan vetovoima- kentån suhteen ja kappaleen asentoa muuttamaan pyrkivien voimien, erityisesti kitkan vaikutuksen poistamiseksi mitataan kappaleen ja/tai tukirungon liiketilaa, ja etta 15 - yllåpidetMån mittaustulosten perusteella kappaleen asentoa olennaisesti kosketuksettomalla periaatteel-la toimivilla voimilla, jotka synnytetåån tarvit-taessa mittaustulosten perusteella.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks as far as possible and thus to raise the state of the art in the art. To achieve this object, the method 5 according to the invention is mainly characterized in that - the body is supported substantially at its center of gravity so that the moments of inertia caused by the attachments to the body are canceled In order to remove it, the state of movement of the body and / or the support frame is measured, and that the position of the body is maintained on the basis of the measurement results by forces acting on a substantially non-contact principle, which are generated if necessary on the basis of the measurement results.

20 Keksinnon mukainen menetelma perustuu siis ensinnåkin siihen, etta stabiloitava, toiminnallinen kappale, kuten satelliittiantenni tuetaan pienikitkaisesti painopisteestaan tai lahelta painopistettåån. KSytån-nosså tama ei ole useinkaan mahdollista, erityisesti 25 satelliittiantennisovellutuksissa, joten painopiste voidaan siirtaS menetelmån soveltamisen ja erityisesti toiminnallisen kappaleen toimintojen vaatimaan kohtaan kiinnittåmalla toiminnalliseen kappaleeseen ainakin yksi vastapaino. Em. kokonaiskappale voidaan tSlloin 30 tukea tukialustaan liittyvåSn tukirunkoon, jolla kokonaiskappaleen painopiste kohotetaan tukialustan pinnasta. Kokonaiskappaleen ollessa nåin tuettu kaikensuuntaisten kiihtyvyyksien kokonaiskappaleeseen aiheuttamat hitausmomentit kumoutuvat. Kokonaiskap-35 paleella tarkoitetaan tassM yhteydesså siis sellaista yhdistelmSa, joka kaytMnnon vaatimuksista johtuen koostuu toiminnallisesta kappaleesta, kuten satelliit-tiantennista, jonka suuntaus on yllåpidettSvS alle 91198 3 asteen tarkkuudella suunnattuna satelliittisuuntaan tukialustan liikkeista huolimatta, ja yhdesta tai useammasta vastapainosta, joka vaaditaan rakenteel-lisesti edellS mainittujen toiminnallisen kappaleen 5 toimintojen aikaansaamiseksi.The method according to the invention is thus based, firstly, on the fact that a stabilizable, functional body, such as a satellite antenna, is supported with low center of gravity or close to its center of gravity. In KSytån, this is often not possible, especially in satellite antenna applications, so the focus can be shifted to the point required by the application of the method and in particular the functions of the functional body by attaching at least one counterweight to the functional body. Em. the total body can then be supported 30 on a support frame associated with the support base, by means of which the center of gravity of the total body is raised from the surface of the support base. When the whole body is thus supported, the moments of inertia caused to the overall body by accelerations in all directions are canceled out. Thus, in the context of tassM, a total body 35 means a combination which, due to the requirements of use, consists of a functional body, such as a satellite antenna with an orientation maintained below 91198 with an accuracy of 3 degrees, in the satellite direction to provide the functions of the aforementioned functional body 5.

Edel leen keksinnon mukainen menetelma perustuu silhen, etta vaikka kappaleen tuenta tapahtuu pienlkitkaisesti painopisteestS tai låheltå sitS tuentakohtaan syntyy 10 kitkasta, coriolisvoimasta yms. syista syntyviå voimia, jotka pyrkivåt muuttamaan kappaleen asentoa eli menetelmMllå korjataan kappaleen asentoa muuttamaan pyrkivM ryomiminen. TåmS tapahtuu kayttamållå voimia, jotka saadaan aikaan kosketuksettomalla periaatteella.Furthermore, the method according to the invention is based on the fact that even if the support of the part takes place on a small scale from the center of gravity or close to the support point, 10 frictional forces, due to Coriolis force and the like, are generated, which try to change the position of the part. This is done by using forces that are achieved by the non-contact principle.

15 TMma on erityisen edullista sen vuoksi, ettå sen jSlkeen, kun kappaleen asentoa muuttamaan pyrkivien voimien vaikutus on poistettu erityisesti korjaamalla kappaleen asento, ko. kappaleeseen ei kohdistu en SS edella mainittujen korjaukseen kSytettyjen toimilait-20 teiden aiheuttamia tukireaktioita, jotka vaikuttaisivat kappaleen asentoon, esim. ko. kappaleen ja tukialustan valisilla tukireaktiovoimilla. Kosketukseton periaate, jolla kappaleen asentoa muuttamaan pyrkivien voimien vaikutus poistetaan tai kappaleen ryominnMn aiheuttamat 25 våhMiset asennonmuutokset korjataan, voidaan kåyttåå fluidisoidun våliaineen liikkeen aiheuttamaa voiroaa, sahkoisen magneettikentån muutoksen avulla aikaan-saatavaa voimaa, suhteellisen asennon ja/tai liike-energian muutokseen perustuvaa voimaa, erityisesti 30 kappaleen yhteyteen sijoitetulla pyorivSlia elimellS, kuten vauhtipydrSllS. Ainakin edelia esitetyt, kosketuksettomalla periaatteella tarvittaessa aikaansaadut voimat eivSt aiheuta tukireaktiovoimia kappaleen ja tukirungon vMlille silloin, kun ko. voimia ei ole 35 tarpeen kåyttSa muuttamaan kappaleen asentoa esim.The TMma is particularly advantageous because, after the effect of the forces tending to change the position of the body has been eliminated, in particular by correcting the position of the body, the body is not subjected to the support reactions caused by the above-mentioned actuators-20 used for repair, which would affect the position of the body, e.g. with support support forces between the body and the support platform. The non-contact principle, which eliminates the effect of forces tending to change the position of the body or corrects the minor changes in position caused by the rumination of the body, can be applied by force of fluidized medium, force due to electric magnetic field change, relative energy and / or A rotating body, such as a flywheel, placed in connection with 30 pieces. At least the forces presented above, applied on a non-contact principle if necessary, do not cause support reaction forces on the vM of the body and the support frame when the it is not necessary to use forces to change the position of the part e.g.

kitkan (tukipisteen tukilaakeroinnin aiheuttamien voimien) ja coriolisvoiman vaikutuksen poistamiseksi.to eliminate the effect of friction (forces caused by the support bearing of the fulcrum) and the Coriolis force.

44

Erityisesti fluidisoidulla vSliaineella tarkoitetaan tSssS yhteydessS nesteitS, kaasuja ja/tai partik-keleita, jotka on saatettu kappaleen yhteydessS olevalla ainakin yhdella toimilaitteella liiketilaan, 5 jossa fluidisoidun valiaineen liiketilassa tapahtuvien muutosten aikaansaamilla voimilla mainittu kappaleen asennon korjaus toteutetaan. Talloin slls kappaleeseen kohdistuu fluidisoidun valiaineen liiketilan aiheuttama reaktiovoima ja/tai tQrmSysvoima. Eras erityisen 10 edullinen valiaine on ilma.By fluidized medium in particular is meant in this connection liquids, gases and / or particles which have been brought into motion by at least one actuator in connection with the body, in which said correction of the position of the body is effected by forces caused by changes in the motion of the fluidized medium. In this case, the body is subjected to the reaction force and / or tQrmSys force caused by the motion space of the fluidized material. A particularly preferred electron for Eras is air.

Keksinnon xnukainen menetelmS mahdollistaa siis ns. hitaan ohjausjSrjestelman kSytdn, jolloin menetelmaa toteuttava stabilointilaitteisto muodostuu huomattavas-15 ti halvemmaksi valmistaa kuin nykyiset jarjestelmSt, jotka perustuvat erityyppisten aktiivisten toimilait-teiden hyvaksikSyttddn. Hidas ohjausjSrjestelmS korjaa kappaleen asennon ryomimisen ohjaamalla toimilaitteiden toimintaa siten, ettS asentokorjaus saadaan aikaan. 20 Hitaalla oh jaus jSr jestelmSHS tarkoitetaan tSssS yhteydessS jSrjestelmSS, jonka vastenopeus on ainakin dekadia pienempi kuin tukirungon maksimiliikenopeus. Eli jos esim. laivan runko heilahtelee pituusakselinsa ympSri (engl. roll) max. 2e/s niin hitaan ohjausjarjes-25 telmSn vastenopeus on pienempi tai yhtSsuuri kuin 0,2°/s.The method of the invention thus enables the so-called the use of a slow control system, in which case the stabilizing equipment implementing the method becomes considerably cheaper to manufacture than the current systems, which are based on the approval of different types of active actuators. The slow control system corrects the rhythm of the part position by controlling the operation of the actuators so that a position correction is achieved. 20 Slow control jSr systemSHS in this context means a system whose response speed is at least a decade lower than the maximum travel speed of the support frame. In other words, if, for example, the hull of a ship oscillates along its longitudinal axis max. 2e / s the response speed of such a slow control system-25 is less than or equal to 0.2 ° / s.

Oheisissa epSitsenSisissS patenttivaatimuksissa on lisaksi esitetty keksinnon mukaisen menetelmSn eraitS 30 edullisia sovelluksia.The appended claims further disclose certain preferred embodiments of the method according to the invention.

Seuraavassa selityksessS keksinnon mukaista menetelmaa havainnollistetaan yksityiskohtaisemmin oheisten piirustusten esittSmiin sovellusesimerkkeihin viit-35 taamalla. Piirustuksissa ii.In the following description, the method according to the invention is illustrated in more detail by reference to the application examples shown in the accompanying drawings. In the drawings ii.

91198 5 kuva 1 esittåå eråstå keksinnon xnukaisen menetel- mån sovellusta satelliittivastaanottoan-tennin stabilointiin laivassa kaaviollises-5 ti sivulta katsottuna, kuva 2 esittaa kaaviollisesti laivan erilaisia liiketiloja erityisesti kuvan 1 mukaisessa satelliittivastaanottoantennin sijoitus-10 tilanteessa satelliittivastaanottoantenniin kohdistuvien voimien selvittåmiseksi, kuva 3 esittaa erastå sovellusta kosketuksettomal- la periaatteella toimivien, satelliitti-15 vastaanottoantenniin sijoitettujen toimi- laitteiden ohjausjår jestelmån lohkokaavios-ta, kuva 4 esittåå esimerkkiå kuvan 1 mukaisen 20 satelliittiantennin vastapainon yhteyteen sijoitetusta puhallinjårjestelystå, jolla synnytetåån fluidisoidun våliaineen, tåsså tapauksessa ilman liiketilan muutok-sen aiheuttama voima kappaleen (satelliit-25 tiantennin) asentoa muuttamaan pyrkivien voimien vaikutuksen poistamiseksi, kuva 5 esittåå såhkoisen magneéttikentån hyvåksi- kåyttoå kappaleen asentoa muuttamaan 30 pyrkivien voimien vaikutuksen poistamiseksi kosketuksettomalla periaatteella leikkaus-kuvantona (leikkaus V-V) kuvasta 1, kuva 6 esittåå liike-energian hyvåksikåyttoå 35 vauhtipyoråjårjestelyn avulla kappaleen asentoa muuttamaan pyrkivien voimien vaikutuksen poistamiseksi kosketuksettomalla periaatteella, ja 6 kuva 7 esittåå eråstå toista sovellusta, joka on modifioitu kuvan 1 mukaisesta esityksestå.91198 5 Fig. 1 shows an schematic side view of an application of the method according to the invention for stabilizing a satellite receiving antenna on a ship, Fig. 2 schematically shows different operating modes of a ship, in particular Fig. 4 is a block diagram of a control system of non-contact actuators located on a satellite receiving antenna, Fig. 4 shows an example of a fan arrangement placed in connection with the counterbalance of the satellite antenna 20 according to Fig. 1 satellite 25 antenna) to eliminate the effect of forces tending to change position, Figure 5 shows the use of an electric magnetic field to position the body m Fig. 6 shows the kinetic energy utilization 35 by means of a flywheel arrangement for removing the effect of the forces tending to extract 30 by means of a flywheel arrangement, and Fig. 7 from the representation in Figure 1.

5 Kuvassa 1 on esitetty kaavamaisesti tukirunkona toimivaan laivaan 5 asennettava, toiminnallisen kappaleen muodostava antennijårjestely 1, erityisesti TV-satelliittivastaanottoantenni. Siihen on liitetty pyorityskoneisto 2 antennijårjestelyn 1 kååntåmiseksi 10 ja kallistamiseksi. Edelleen antennijårjestelyyn 1 on liitetty vastapaino 7 siten, ettå kokonaiskappaleen painopiste ei muutu antennijårjestelyn 1 toiminnan vaatiman pyorityksen eikå kallistamisen seurauksena. Osista 1, 2 ja 7 koostuvaan stabiloitavaan toiminnal-15 liseen kappaleeseen on liitetty jåykåsti vastapaino 3. Nåin muodostunut kokonaiskappale 1, 2, 7, 3 on tuettu pienikitkaisella tuennalla 4 painopisteeståån laivan 5 kanteen kiinnitettyyn tukikehikkoon 5a siten, ettå painopiste ja tuentakohta sijoittuu oleellisesti 20 laivan 5 kannen ylåpuolelle niin, ettå vastapaino 3 on alaosastaan irti laivan 5 kannesta. Tuenta on tehty siten, ettå toiminnallinen kappale, eli erityisesti antennijarjestely 1 såilyttåå suuntauksensa laivan 5 horisontaalisen keulasuunnan kanssa. Muuten tuenta 25 sallii kappaleen vapaan kååntymisen tukikehikkoon 5a ja siten tukirunkoon eli laivaan 5 nåhden.Figure 1 schematically shows an antenna arrangement 1, in particular a TV satellite receiving antenna, to be installed on a ship 5 acting as a support frame and forming a functional unit. A rotating mechanism 2 is connected to it for turning and tilting the antenna arrangement 1. Furthermore, a counterweight 7 is connected to the antenna arrangement 1 so that the center of gravity of the whole body does not change as a result of the rotation required by the operation of the antenna arrangement 1 or the tilting. A counterweight 3 is rigidly attached to the stabilizable functional body consisting of parts 1, 2 and 7. The whole body 1, 2, 7, 3 thus formed is supported by a low-friction support 4 from its center of gravity to a support frame 5a fixed to the deck of the ship 5 so that the center of gravity above the deck of the ship 5 so that the counterweight 3 is detached from the deck of the ship 5 at its lower part. The support is made in such a way that the functional body, i.e. in particular the antenna arrangement 1, maintains its orientation with the horizontal bow direction of the ship 5. Otherwise, the support 25 allows the body to rotate freely in relation to the support frame 5a and thus to the support frame, i.e. the ship 5.

Kitkasta, coriolisvoimasta tai muista syistå, kuten toiminnallisen kappaleen 1, 2 ja 7 asennon muutoksesta 30 suhteessa kokonaiskappaleeseen aiheutuvasta hitaus-momentista johtuva kokonaiskappaleen asennon ryomiminen korjataan hitaaseen ohjausjårjestelmåån (kuva 3) yhdistetyillå toimilaitteilla 6 eli tåsså sovelluksessa (kuva 1) puhaltimilla, jotka on jårjestetty vastapainon 35 3 yhteyteen erityisesti sen alaosaan kuvan 4 esit- tåmållå tavalla.Due to friction, Coriolis force or other reasons, such as the moment of inertia due to the change in position of the functional body 1, 2 and 7 with respect to the whole body, the rhythm of the whole body position is in connection with the counterweight 35 3, in particular to its lower part, as shown in Fig. 4.

91198 791198 7

Kokonaiskappale 1, 2, 7, 3 ja sen tukikehikko 5a on asennettu tukirunkoon kuuluvan ja/tai siihen kiin-nitetyn tuulisuojan eli ns. radomin 8 sisaan tuulikuor-5 mien vaikutusten eliminoimiseksi. Edella esitetyn kokonaisuuden eli kuvan 1 mukaisen jSrjestelyn sijoitus laivaan 5 on esitetty kuvassa 2 viitteella p2, jolloin kuvassa 2 on lisSksi selvitetty kokonaiskappaleeseen 1, 2, 7, 3 vaikuttavat, laivan 5 liikkeesta johtuvat 10 voimat.The complete body 1, 2, 7, 3 and its support frame 5a are mounted on a wind shield belonging to and / or attached to the support frame, i.e. a so-called inside radom 8 to eliminate the effects of wind loads. The arrangement of the above-mentioned entity, i.e. the arrangement according to Fig. 1, on the ship 5 is shown in Fig. 2 with reference p2, whereby Fig. 2 also explains the forces 10 acting on the total body 1, 2, 7, 3 due to the movement of the ship 5.

Kuten tunnettua laiva 5 on samanaikaisesti monessa eri liiketilassa. Laiva keinuu poikittaissuunnassa tietylla ominaistaajuudella f^. TSmS liike aiheuttaa poikittais-15 kiihtyvyyksiS, jotka toistuvat em. ominaistaajuudella.As is known, the ship 5 is simultaneously in many different modes of motion. The ship swings in the transverse direction at a certain characteristic frequency f ^. TSmS motion causes transverse-15 accelerations, which are repeated at the above-mentioned eigenfrequency.

Laiva keinuu myos pituussuunnassa ominaistaajuudella f2. TSmS liike aiheuttaa taajuudella f2 toistuvia kiihtyvyyksiS.The ship also swings longitudinally at the characteristic frequency f2. TSmS motion causes repetitive accelerations at frequency f2.

20 Laivan kSSntyessS paikallaan pisteen p^ ympSri kulma-nopeudella aiheutuu antennin 1 sijoituskohdalla pisteessS p2 keskipakoiskiihtyvyys w12r1, jossa on pisteiden p^ ja p2 vSlinen etSisyys.20 As the ship turns stationary at an angular velocity around the point p ^, at the location of the antenna 1 at the point p2, the centrifugal acceleration w12r1 is caused, which is the distance between the points p ^ and p2.

25 Laivan 5 kulkiessa vakionopeudella kaarevaa rataa on hetkellinen normaalikiihtyvyys rataan nShden w2v, jossa w2 on laivan kulmanopeus ja v on aluksen kulku-nopeus.25 When the ship 5 travels at a constant speed on a curved line, the instantaneous normal acceleration on the line nShden w2v, where w2 is the angular speed of the ship and v is the speed of the ship.

30 Laivan 5 nopeuden muuttuessa saadaan kiihtyvyys/hidas-tuvuus ay, joka on laivan kulkusuunnan suuntainen.30 When the speed of ship 5 changes, the acceleration / deceleration ay is obtained, which is parallel to the direction of travel of the ship.

OhjausjSrjestelmSn lohkokaavio on esitetty kuviossa 3. Stabiloitavan kappaleen (tSssS tapauksessa laivan 35 5 yhteydessS olevan kokonaiskappaleen 1, 2, 7, 3) asento mitataan kahden vaakasuoran toisistaan poik-keavan akselin suhteen. Mittaus tapahtuu kahdella inklinometrilla 8, 9, jotka mittaavat hetkellista 8 kokonaiskiihtyvyyttå mittausakselinsa suhteen. An-tureina toimivalta inklinometriltå saadaan mittaus-signaalit xj ja y^ Laivan hyrråkompassilta 10 saadaan aluksen keulasuuntatieto h. Laivan lokianturilta tai 5 paikannuslaitteelta 11 (esim. GPS) saadaan laivan kulkunopeus.The block diagram of the control system is shown in Fig. 3. The position of the body to be stabilized (in this case the whole body 1, 2, 7, 3 in connection with the ship 35 5) is measured with respect to two horizontal different axes. The measurement takes place with two inclinometers 8, 9, which measure the instantaneous total acceleration 8 with respect to its measuring axis. Measurement signals xj and y are obtained from the inclinometer acting as sensors. The ship's gyrocompass 10 provides the ship's bow direction information h. The ship's log sensor or 5 positioning device 11 (e.g. GPS) provides the ship's speed.

Laivan 5 poikittaisakselin suuntainen mittaussignaali on x^ (inklinometri 8). Mikfili antenni ei ole laivan 10 5 pitkittåisakselilla, korjataan signaali laivan keulasuunnan muutoksista johtuvien kiihtyvyyksien aiheuttainilta virheiltå summaamalla (elin 14) sig-naaliin suuntatiedosta h derivoidun kulmanopeustiedon w toinen potenssi 12 kerrottuna etåisyyden rx (kuvio 15 2) poikittaissuuntaisella komponenti11a rx (elin 13).The measurement signal along the transverse axis of the ship 5 is x ^ (inclinometer 8). The microphile antenna is not on the longitudinal axis of the ship 10, the signal is corrected for errors due to accelerations due to changes in the bow direction by summing (member 14) the second power 12 of the angular velocity information w derived from the direction information h multiplied by

Uusi signaali, X2, korjataan aluksen liikeradan muutoksista johtuvista sivuttaiskiihtyvyyksista summaamalla (elin 15) siihen laivan keulasuunnan kulmanopeus w kerrottuna laivan nopeudella v. Nåin 20 saatu signaali X3 alipååstosuodatetaan (elin 17) pitkållå aikavakiolla, joka asetetaan (elin 18) aluksen poikittaissuuntaisen keinumisliikkeen taajuuden jaksonpituuden monikerraksi, jolloin tåmån keinunnan vaikutus mittaustulokseen minimoituu. Jakson pituus 25 saadaan esim. poikittaissuuntaista kiihtyvyyttå mittaavan kiihtyvyysanturin (elin 18) mittaussignaalis-ta tai asetetaan vakioksi laivan ominaisuuksien perusteella. Alipååstosuodatettu signaali X4 syotetåån sååtåjålle 19, joka ohjaa ainakin yhtå toimilaitetta 30 20, joka toimii suunnassa X (kuvat 4-6).The new signal, X2, is corrected for the lateral accelerations due to changes in the ship's trajectory by summing (member 15) the ship's forward angular velocity w multiplied by the ship's velocity v. multiple times, whereby the effect of this rocking effect on the measurement result is minimized. The length 25 of the period is obtained, for example, from the measurement signal of the acceleration sensor (member 18) measuring the transverse acceleration or is set constant on the basis of the characteristics of the ship. The low-pass filtered signal X4 is applied to a controller 19 which controls at least one actuator 20 20 operating in the X direction (Figures 4-6).

Laivan keulasuunnan suuntaisen akselin suuntainen mittaussignaali on y^ (inklinometri 9). Mikåli antenni ei ole laivan poikittaisakselilla, laivan keulasuunnan 35 muutoksista johtuvien kiihtyvyyksien aiheuttamat virheet korjataan signaalista y± summaamalla (elin 21) suuntatiedosta h derivoidun kulmanopeustiedon w 91198 9 toisella potenssilla kerrottuna etåisyyden r1 (kuvio 2) laivan pitkittaissuuntaisella komponenti11a ry (elin 22) . Korjattu signaali y2 korjataan (elin 23) laivan nopeuden muutoksista johtuvien kiihtyvyyksien 5 aiheuttamilta virheilta summaamalla siihen nopeus-tiedosta v derivoitu kiihtyvyystieto ay (elin 24) .The measurement signal along the bow axis of the ship is y ^ (inclinometer 9). If the antenna is not on the transverse axis of the ship, the errors caused by the accelerations due to changes in the bow direction 35 of the ship are corrected by summing (member 21) the angular velocity information w 91198 9 derived from direction h The corrected signal y2 is corrected (member 23) for errors caused by accelerations 5 due to changes in the speed of the ship by summing the acceleration information ay (member 24) derived from the speed information v.

Nain saatu signaali y3 alipMMstosuodatetaan (elin 25) pitkSllå aikavakiolla, joka asetetaan aluksen pitkit-taissuuntaisen keinumisliikkeen taajuuden f2 jakson-10 pituuden monikerraksi, jolloin tamån keinunnan vaikutus mittaustulokseen minimoituu. Jakson pituus saadaan esim. pituussuuntaista kiihtyvyyttS mittaavan kiih-tyvyysanturin (elin 26) mittaussignaalista tai asetetaan vakioksi aluksen ominaisuuksien perusteella.The signal y3 thus obtained is sub-filtered (member 25) with a long time constant which is set to a multiple of the period-10 length of the frequency f2 of the longitudinal rocking motion of the vessel, whereby the effect of this rocking on the measurement result is minimized. The length of the period is obtained, for example, from the measurement signal of the longitudinal acceleration sensor (member 26) measuring the acceleration, or is set constant on the basis of the characteristics of the vessel.

15 Alipååst&suodatettu signaali y4 syotetaan saatajålle 27, joka oh jaa ainakin yhtM toimilaitetta 28, joka toimii suunnassa Y (kuvat 4-6).The low pass & filtered signal y4 is applied to a transmitter 27 which controls at least one actuator 28 operating in the Y direction (Figures 4-6).

Toimilaitteina 20, 28 kaytetSån esim. neljåa laite-20 puhallinta 20a, 20b; 28a, 28b (kaksi molemmissa suunnissa X ja Y), jotka asennetaan kuvan 4 mukaisesti vastapainon 3 yhteyteen sen alaosaan. Kuvan 3 yh-teydessa selvitetty ohjausjSrjestelmå oh jaa puhaltimia 20a, 20b; 28a, 28b niin, ettå korjausliike aloitetaan 25 ohjaamalla tuulettimia tietyn ajan, jolloin korjaava Hike alkaa. Kun lShestytSån haluttua asentoa, ohjataan puhaltimia vastakkaiseen suuntaan tietyn ajan, kunnes korjaava liike pysMhtyy. Naiden kiihdytys- ja hidas-tusaikojen suhdetta sSådetSSn PD-sSåtajSn D-termin 30 mukaan eli kappaleen liike pyritaån pysayttamaan ja kiihdytyksen ja hidastuksen vSlists aikaa P-termin mukaan (ei esitetty ammattilaiselle selvina asioina).As actuators 20, 28, for example, four devices 20a, 20b are used; 28a, 28b (two in both directions X and Y), which are mounted according to Fig. 4 in connection with the counterweight 3 at its lower part. The control system explained in connection with Figure 3 controls the fans 20a, 20b; 28a, 28b so that the repair movement is started by controlling the fans for a certain time, at which time the repair hike begins. When the desired position is reached, the fans are steered in the opposite direction for a certain time until the corrective movement stops. The relationship between the acceleration and deceleration times of these women according to the D-term 30 of the PD controller is i.e. to stop the movement of the body and the time of the acceleration and deceleration vSlists according to the P-term (not shown to the person as obvious).

Oh jaus jår jestelmåssM huomioidaan mittaussignaalin alipMastosuodatus kuolleen ajan asetuksella. Puhaltimet 35 saavat siis aikaan reaktio- ja/tai tormåysperiaatteilla toimivat, kappaleeseen 1, 2, 7, 3 kohdistuvat voimat.In the control system, the sub-mast filtering of the measurement signal is taken into account by setting the dead time. The fans 35 thus produce forces acting on the body 1, 2, 7, 3, acting on the principle of reaction and / or rush.

1010

Edellå kuvatusta ohjausjårjestelmåstå, erityisesti sen mittausjårjestelmåstå saatavat mittaussignaalit X4 ja Y4 antavat tuloksena sivuttaiskiihtyvyyksistå 5 kor jatun kokona i skappa leen asentotiedon. Ohjausjårjes- telmå voidaan toteuttaa analogisilla elimillå, kåyttåen digitaalista signaalinkåsittelyå mikroprosessorilla tai nåiden yhdistelmållå. Komponenttivalinta kuuluu alan ammattilaisen osaamisen piiriin, joten sitå ei 10 låhemmin selvitetå tåsså yhteydesså.The measurement signals X4 and Y4 obtained from the control system described above, in particular from its measuring system, give the position information of the size i corrected as a result of the lateral accelerations. The control system can be implemented with analog elements, using digital signal processing with a microprocessor or a combination thereof. The choice of components is within the competence of a person skilled in the art, so it will not be explained in more detail in this context.

Kuvassa 4 on havaittavissa, ettå toimilaitteina 6 toimivat puha1timet 20a, 20b; 28a, 28b on sijoitettu vastapainon 3 ulkoseinåmille siten, ettå molemmat 15 parit ovat samalla viivalla tai suunnalla X tai Y, mitå tulee puhaltimien kautta virtaavan ilman liike-suuntaan. Suunnat X ja Y ovat kuvan 4 sovelluksessa samoinkuin kuvien 5 ja 6 mukaisina jårjestetty koh-tisuoraan toisiaan vastaan. On selvåå, ettå myos muut 20 suuntien våliset kulmat saattavat tulla kyseeseen ja on pakkokin, mikåli suuntia on enemmån kuin kaksi. Puhaltimet on sijoitettu eråånlaiseen kehikkoon 29, jonka keskeinen aukko 30 toimii ilmavirtauksen kulku-reittinå puhaltimien kautta joko kohti radomia 8 25 ja/tai radomin 8 suunnasta kohti aukkoa 30 ja siitå ulos vastapainon 3 yhteydestå (ks. nuoli 31, puhallin 20a) .It can be seen in Figure 4 that the fans 20a, 20b act as actuators 6; 28a, 28b are placed on the outer walls of the counterweight 3 so that both pairs 15 are on the same line or in the direction X or Y, which enters the direction of movement of the air flowing through the fans. The directions X and Y are arranged perpendicular to each other in the embodiment of Fig. 4 as well as in Figs. 5 and 6. It is clear that other angles between the 20 directions may also be considered and are mandatory if there are more than two directions. The fans are housed in a kind of frame 29, the central opening 30 of which acts as an air flow path through the fans either towards the radome 8 25 and / or from the direction of the radome 8 towards the opening 30 and out of it in connection with the counterweight 3 (see arrow 31, fan 20a).

Alan ammattilaiselle lienee selvåå, ettå voidaan 30 kåyttåå myos ainoastaan kahta puhallinta, yksi kummas-sakin suunnassa X ja Y. Edel leen on selvåå, ettå puhaltimien kautta tapahtuvan, fluidisoidun våliaineen virtauksen suuntaa voidaan vaihtaa.It will be apparent to one skilled in the art that only two fans can be used, one in each of the X and Y directions. It will also be appreciated that the direction of flow of the fluidized medium through the fans may be reversed.

35 Kuvassa 5 on esitetty keksinnon sovellus, jossa kåytetåån kuvaan 4 nåhden analogista periaatetta soveltaen fluidisoidun våliaineen (ilman tms.) liike-tilassa tapahtuvan muutoksen aiheuttamien voimienFig. 5 shows an embodiment of the invention in which a principle analogous to Fig. 4 is applied, applying the forces caused by the change in the state of motion of the fluidized medium (air, etc.).

IIII

91198 11 asemasta toimilaitteina 6 sahkbmagneettisia elinpareja (neljå kappaletta) 32a, 32b; 33a, 33b suunnissa X ja Y (pareittain vastakkain vaikuttamassa molemmissa suunnissa X ja Y) . Elinparien 32a, 32b; 33a, 33b 5 kukin elin koostuu (esim. elinpari 32a, suunta X kuvassa 5) kestomagneetista 34 (ensimmainen elin) ja sen kanssa yhteistoiminnassa, kosketuksettoman voiman aikaansaamiseksi jSrjestetystS såhkomagneetista 35 (toinen elin). On edullista erityisesti ohjausjarjes-10 telmåltå (kuva 3) tulevien såhkoisten viestien yk-sinkertaisen ohjauksen kannalta, ettå sahkomagneetit 35 on sijoitettu tukikehikon 5a ja/tai radomin 8 yhteyteen kiinteåsti ja kestomagneetit 34 vastaavalle kohdalle vastapainoon 3.91198 instead of 11 actuators 6 electromagnetic organ pairs (four) 32a, 32b; 33a, 33b in the X and Y directions (in pairs acting in both directions X and Y). Elinparien 32a, 32b; 33a, 33b 5 each member consists (e.g., a pair of members 32a, direction X in Fig. 5) of a permanent magnet 34 (first member) and, in cooperation therewith, an electromagnet 35 (second member) arranged to provide a non-contact force. It is particularly advantageous for the simple control of the electronic messages coming from the control system-10 (Fig. 3) that the electromagnets 35 are fixedly connected to the support frame 5a and / or the radome 8 and the permanent magnets 34 at a corresponding position in the counterweight 3.

1515

Alan ammattimiehelle on selvSS, ettS suunnissa X ja Y voi olla vaikuttamassa vain yksi elinpari 34, 35.It will be apparent to one skilled in the art that only one pair of members 34, 35 may be acting in the X and Y directions.

Elinparit voivat olla sijoitettuina kuvan 4 mukaisella tavalla vastapainon 3 alaosaan.The pairs of members can be arranged in the lower part of the counterweight 3 as shown in Fig. 4.

2020

Kuvassa 6 on esitetty perspektiivikuvantona liike-energian hyvaksikayttbbn perustuva keksinnon sovellus.Figure 6 is a perspective view of an application of the invention based on the utilization of kinetic energy.

Se koostuu kahdesta parista (analogisesti kuvien 4 ja 5 mukaisesti) toimilaitteina 6 toimivia vauhtipyoria 25 36a, 36b; 37a, 37b, joiden suhteellisen asennon ja/tai liike-energian (pyorimisnopeuden) rouutoksilla saadaan aikaan haluttu muutos kappaleen asentoon.It consists of two pairs (analogously according to Figures 4 and 5) of flywheels 25 36a, 36b acting as actuators 6; 37a, 37b, the relative position and / or the kinetic energy (rotational speed) of the roughings provide the desired change in the position of the body.

Kuvassa 7 esitetyssa sovelluksessa radom 8 on jarjes-30 tetty kohotettuun tukikehikkoon 5a kuuluvan vSlitason 5b yhteyteen. Téillbin vastapaino 3 on yhteydessS vapaasti ulkoilmaan laivan 5 kannen ja valitason 5b valissM. Talloin esim. kuvan 4 mukaista sovellusta voidaan modifioida siten, ettM fluidisoitavana aineena 35 voidaan kåyttSå esim. vettS, joka poistetaan laivan 5 kantta pitkin.In the embodiment shown in Fig. 7, the Radom 8 is arranged in connection with the intermediate plane 5b belonging to the raised support frame 5a. Téillb's counterweight 3 is connected freely to the open air between the deck of ship 5 and the level 5b. In this case, for example, the application according to Fig. 4 can be modified so that, for example, water which is removed along the deck of the ship 5 can be used as the fluidizing agent 35.

1212

Edellå esitetysta kay ilmi, etta keksinto on erittåin monitahoinen sisaltåen sen tuntevalle alan ammat-tilaiselle useita keksinnon perusajatuksen puitteisiin 5 sijoittuvaa sovellusta. Erityisesti on huomautettava, etta vaikka keksinto on edella olevassa selityksessa havainnollistettu satelliittiantennisovelluksen avulla, menetelmclM voidaan soveltaa kaikissa sellaisissa kayttokohteissa, joissa mekaanisen kappaleen stabiloin-10 ti on tarpeen. Kosketuksettomalla periaatteella aikaansaatavia voimia voidaan kSyttaM myos kappaleen asennon muuttamiseen tukirungon suhteen ja edelleen ko. muutoksen jMlkeen asennon yllåpitoon keksinnon perusajatuksen mukaisesti.From the above, Kay shows that the invention is very complex, including for the person skilled in the art several applications falling within the basic idea of the invention. In particular, it should be noted that although the invention has been illustrated in the above description by means of a satellite antenna application, the method can be applied in all applications where stabilization of the mechanical body is necessary. The forces provided by the non-contact principle can also be used to change the position of the part with respect to the support frame and further. after the change to maintain the position in accordance with the basic idea of the invention.

lili

Claims

1. Forfarande for stabilering av låget vid ett stycke (1, 2, 7, 3) som år stott mot en relativt 5 jordens attraktionsfålt rorande stodstomme (5), kånnetecknat dårav, att stycket (1, 2, 7, 3) stods våsentligen vid sin tyngdpunkt så, att de troghetsmomenter, som år orsakade av till stycken riktade accelerationer, 10 kullkastas, att for att uppråtthålla styckets (1, 2, 7, 3) låge relativt jordens attraktionsfålt och for att eliminera inverkan av krafter som tenderar åndra låget, sårskilt friktion, måts styckets (1, 2, 7, 15 3) och/eller stodstommens (5) stånd av rorelse, och att - på basen av måtningsresultaten uppratthållas styckets (1, 2, 7, 3) låge med krafter som fungerar våsentligen på den kontaktfria principen och åstad-20 kommes vid behov på basen av måtningsresultaten.1. A method for stabilizing the lid at one piece (1, 2, 7, 3) which bears against a relatively attractive earth-supporting frame (5), characterized by the fact that the piece (1, 2, 7, 3) is substantially supported at its center of gravity, so that the moments of inertia that are caused by accelerations directed to pieces are thrown, that in order to maintain the position of the piece (1, 2, 7, 3) relative to the earth's attraction and to eliminate the influence of forces which tend to breathe the layer , wound friction, the state of movement of the piece (1, 2, 7, 3) and / or the body (5) of the body (5) is measured and that - on the basis of the measurement results, the position of the piece (1, 2, 7, 3) is maintained with forces that work substantially on the contact-free principle and, if necessary, achieved on the basis of the measurement results.

2. Forfarande enligt kravet 1, kånnetecknat dårav, att den sagda våsentligen kontaktfria kraften åstad-kommes genom att bringa ett fluidiserbart medium, 25 såsom en gas, våtska och/eller partiklar i ett rorligt stånd.2. A method according to claim 1, characterized in that said substantially contactless force is achieved by bringing a fluidizable medium, such as a gas, liquid and / or particles into a moving state.

3. Forfarande enligt kravet l, kånnetecknat dårav, att den sagda våsentligen kontaktfria kraften åstad- 30 kommes genom ett elektriskt magnetfålt.3. A method according to claim 1, characterized in that said substantially contactless force is provided by an electric magnetic field.

4. Forfarande enligt kravet l, kånnetecknat dårav, att den sagda våsentligen kontaktfria kraften åstad-kommes genom en åndring i det relativa låget och/eller 35. rorelseenergin av ett i samband med stycket (1, 2, 7, 3) placerat organ (36a, 26b; 27a, 37b). 91198 174. A method according to claim 1, characterized in that said substantially contactless force is produced by a breath ring in the relative layer and / or the shaking energy of a member (1, 2, 7, 3) placed in connection with the piece (1, 2, 7, 3). 36a, 26b; 27a, 37b). 91198 17

5. Forfarande enligt kravet 2, kannetecknat dårav, att den sagda vasentligen kontaktfria kraften åstad-kommes på reaktions- och/eller kollisionsprincipen, 5 varvid i samband med stycken (1, 2, 7, 3) placeras två eller flera blåstrar eller motsvarande organ, varvid verkningsriktningar (X, Y) i åtminstone några av dem bortlankas från varandra.5. A method according to claim 2, characterized in that said substantially contactless force is produced on the reaction and / or collision principle, wherein two or more blowers or corresponding means are placed in connection with pieces (1, 2, 7, 3). , wherein directions of action (X, Y) in at least some of them are stripped from each other.

6. Forfarande enligt kravet 3, kannetecknat darav, att den sagda vasentligen kontaktfria kraften åstad-kommes genom två eller flera på den elektromagnetiska principen fungerande par av organ, av vilka det forstå organet (34) placeras i samband med stycket (1, 2, 7, 15 3) och det andra organet (35) placeras i samband med stodstommen (5) eller ett dårvid fastat organ (5a), och att verkningsriktningarna (X, Y) av åtminstone några organpar bortlankas från verkningsriktningen av något annat organpar. 206. A method according to claim 3, characterized in that said substantially contactless force is provided by two or more pairs of members operating on the electromagnetic principle, of which the understanding member (34) is placed in connection with the piece (1,2). 7, 3) and the second member (35) are positioned in connection with the supporting body (5) or an attached member (5a), and that the directions of action (X, Y) of at least some pairs of organs are deflected from the direction of action of any other pair of bodies. 20

7. Forfarande enligt kravet 4, kannetecknat dårav, att den sagda vasentligen kontaktfria kraften åstad-kommes genom åtminstone två i samgand med stycket (1, 2, 7, 3) placerade roterande organ, såsom balanshjul, 25 varvid verkningsriktningarna (X, Y) av åtminstone några av dem bortlankas från varandra.7. A method according to claim 4, characterized in that said substantially non-contact force is provided by at least two rotating members positioned in conjunction with the paragraph (1, 2, 7, 3), the operating directions (X, Y) of at least some of them are disconnected from each other.

8. Forfarande enligt kravet 1, kånnetecknat dårav, att stycket (1, 2, 7, 3) utgors som ett helhetsstycke, 30 som har ett relativt stddstommen (5) rorande funktionen stycke (1, 2, 7), såsom en satellitantenn och åtminstone en med det funktionella stycket fåstad motvikt (3) eller dylikt, att helhetsstycket stods (4) mot en i samband med stodstommen (5) fåstad stod- 35 ram (5a) våsentligen vid helhetsstyckets (1, 2, 7, 3) tyngdpunkt, att det funktionella stycket (1, 2, 7) forses åtminstone med ett organ (7) for att hålla det funktionella styckets (1, 2, 7) tyngdpunkt på sin 18 plats når det ror sig relativt motvikten (3) eller dylikt for att hålla helhetsstyckets (1, 2, 7, 3) tyngdpunkt vid stodpunkten (4) och att don (6) for att åstadkomma den kontaktfria kraften placeras 5 åtminstone delvis i samband med motvikten (3) eller dylikt.8. A method according to claim 1, characterized in that the piece (1, 2, 7, 3) is constituted as a whole, which has a relative support (5) related to the function piece (1, 2, 7), such as a satellite antenna and at least one counterweight (3) fixed by the functional piece or the like, that the whole piece is supported (4) against a support frame (5a) fixed in connection with the support body (5a), substantially at the center of gravity of the whole piece (1, 2, 7, 3) , that the functional piece (1, 2, 7) is at least provided with a means (7) for holding the center of gravity of the functional piece (1, 2, 7) in its position when moving relative to the counterweight (3) or the like. holding the center of gravity of the whole piece (1, 2, 7, 3) at the supporting point (4) and placing means (6) to provide the contact-free force at least partially in connection with the counterweight (3) or the like.

9. Forfarande enligt kravet 1, kannetecknat darav, att 10. samband med stycket (1, 2, 7, 3) och/eller stod- stommen (5) placeras en eller flera måtningsgivare (8, 9, 10, 11) for att måta styckets (1, 2, 7, 3) och/eller stodstommens (5) stånd av rorelse, att en rorelseståndet motsvarande måtningssignal (xlf 15 y1( h, v) overfors till regleringssystemet och åt minstone en mot rorelseståndet proportionen regleringssignal (x4, y4) utgors, och att med regleringssignalen regleras funktionen av det åtminstone delvis i samband med stycket (1, 2, 7, 20 3) placerat drivanordning, varvid regleringssystemet utgors till ett s.k. fordrojt regleringssystem, vårs ansatshastighet år åtminstone en dekad mindre ån maximirorelsehastigheten som motsvarar stodstommens (5) motsvarande rorelsestånd. 259. A method according to claim 1, characterized in that 10. in connection with the piece (1, 2, 7, 3) and / or the body (5), one or more measuring sensors (8, 9, 10, 11) are placed so that measure the state of movement of the piece (1, 2, 7, 3) and / or the body (5) of the body, that a state of motion corresponding to a measurement signal (xlf 15 y1 (h, v)) is transmitted to the control system and at least one proportion of the control signal (x4, y4) is constituted, and that with the control signal, the function is controlled by the drive device placed at least partially in connection with the paragraph (1, 2, 7, 20), wherein the control system is made into a so-called delayed control system, our rate of impact is at least a decade less than the maximum noise speed which corresponds to the corresponding rudder state of the body (5)

10. Forfarande enligt kravet 1, kannetecknat dårav, att styckets (1, 2, 7) låge åndras med den sagda våsentligen kontaktfria kraften.10. A method according to claim 1, characterized in that the position of the piece (1, 2, 7) is breathed with said substantially contact-free force.