JPS59161101A - 加速移動質量を持つた安定アンテナ装置 - Google Patents

加速移動質量を持つた安定アンテナ装置

Info

Publication number
JPS59161101A
JPS59161101A JP2596584A JP2596584A JPS59161101A JP S59161101 A JPS59161101 A JP S59161101A JP 2596584 A JP2596584 A JP 2596584A JP 2596584 A JP2596584 A JP 2596584A JP S59161101 A JPS59161101 A JP S59161101A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
platform
moving mass
accelerating
antenna
stable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2596584A
Other languages
English (en)
Inventor
ド−シ−・テイ−・スミス
アルバ−ト・エツチ・ビ−ザ−
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TORAKOO BEI Inc
Original Assignee
TORAKOO BEI Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TORAKOO BEI Inc filed Critical TORAKOO BEI Inc
Publication of JPS59161101A publication Critical patent/JPS59161101A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アンテナが洋上の船、沖合掘削プラットホー
ム係留された気球、陸上車両、飛行機などのような縦揺
れおよび横揺れにさらされるような装置の上に支持され
ねばならない場合にm−られる安定アンテナ装置に関す
る。ここでは船に関連して説明するが、本発明の原理お
よび特徴は縦揺れおよび横揺れ運動、周期的な振動や運
動にさらされる別の装置にも同様に適用できることは当
該技術者において理解できることである。
アンテナが洋上の船や縦揺れおよび横揺れにさらされる
別の構造物の上に支持されねばならな込用途は沢山ある
。衛星を支持するパラボナアンテナおよび別の高ゲイン
アンテナにおいて、アンテナの指示をほぼ一定方向に保
つことが望まれる。
めったにない静かな海を除いて、船の甲板に直接設けら
れたアンテナは典型的な環境状態において許容で自ない
指示誤差および衛星の捕捉を失うことがある。高性能、
狭いビーム、軍用装置においてノ度の指示誤差は許容で
酉ない。従って安定プラットホームの上にアンテナを支
持することが望ましい。
従来においてコ軸形および3軸形の追跡アンテナ装置は
十分満足できなかった。コ軸台座は本来、目標物が補正
運動に対し要求される加、速が耐えられない一次軸の延
長線の近くにある場合、′キーホール”効果によって全
半球状カバー範囲より小さく限定される。3軸台座アン
テナ装置は全半球カバー範囲を形成するが、はとんど経
済的な用途に対し許容できないほど高価であシ複雑であ
る。
たとえば各軸に対する密閉ループ形サーボコントロール
装置を持った非常に精巧な制御装置は、複雑な座標変換
を行なうデジタルコンヒーータを有している場合でも、
複合レートジャイロと共に加速度計や別の機器のような
装置で用いられる・。そのような複雑で高価な装置は多
くの用途に対しては不適当である。
複雑なl軸サーボ装置が存在しているが、そのサーボ装
置を十分に信頼性を良くするためには高価にしなければ
ならない。本発明はサーボ制御装置なしに非常に値段の
安い確実な安定性を得ることにある。
停止間における平均時間はほぼ装置の複雑性に関し逆比
例している。停止間における許容できる平均時間は特に
アンテナ装置の用法について重要である。たとえば海上
の用途において海における停止は値段が高くなりかつ非
常に不都合である。
多くの船の用途にお□いて、アンテナは船の甲板の上に
おける非常に高いマストあるいは塔の上に設けられてい
る。これは普通アンン゛すが船の肉色に関連して船構造
物の部分が見通しを悪゛くしないよ5にされることが望
まれる。アンテナはしばしば船の中心から大角く隔てら
れるように首の先首あるいは後尾に設けられる。結果と
してアンテナは、普通船の中心の近くにおける点を中心
として船が縦揺れおよび横揺れする場合に直線加速力に
さらされる。そのような直線加速力はプラットホームを
傾けようとし、アンテナプラットホームに不安定作用を
行な5゜ 提案されている沢山の安定プラットホームは直加速力に
対する補償に対しては役立たない。周知の多数の特許は
直線加速の問題を承認することはできな−。即ち実際に
従来の特許明細書に開示された用途は船に取り付けられ
た衛星アンテナ安定装置を含んでいない。船の上のアン
テナ安定装置の環境は従来の特許明細書に開示されたも
のとはかなり異なっている。船の上においてアンテナは
運動の中心から遠く普通はマストの上に高く設けられて
いる。この環境は直線加速力によって特徴づけられる。
いくつかの船において直線加速力は、本発明に基づいて
構成されていないジャイロスコープ安定プラットホーム
を不安定にし、非常に長い時間に亘って不安定状態にす
る程大きくなる。
経済的に容認できる費用の装置を持った確実な安定アン
テナ装置が必要である。これは比較的安い費用であるが
海上衛星通信に対し適用される新しい°゛L”バンド周
波数を持った確実なアンテナ装置を開発することが必要
である。
上述のことから従来のアンテナ装置は十分に満(/!;
 ) 足できない。本発明は上述に述べたすべての欠点本発明
は直線加速□による力を補償し相殺する加速移動質量の
特徴を有している。本発明はアンテナの独立した方位駆
動装置を持つた安定プラットホームの特徴を有している
。アンテナの方位駆動装置は、船が下に向けて反転した
場合および船がケーブルを巻き戻すような目的のために
急速に反転した場合に、安定プラットホームがほぼ一定
方向に維持するように追従するコンパスでよい。
上述の特徴はほぼ垂直に向けられた方位軸の上における
ジンバルアンテナ構造物との組み合わせを含んでいる。
本発明はジンバル装置構造物の僅か下側に位置する重心
を有している。重心はジンバル装置のかなり下側に位置
していてはならない。
とい5のは大きな偶力を生じ、アンテナ台座が水平加速
による不安定作用を受けやすいからである。
本発明は≠軸形で設計され、その2本の軸は制′御イン
タフェースが備えられ、他方のコ軸は受動的に安定され
、要求される複雑な制御を生じかつ(/6) 普通のλ軸、3軸およびμ軸装置よシもはるかに良好な
信頼性を有して込る。
本発明は振シ子形加速移動質量の特徴を有している。本
発明の有利な実施例は振υ子加速移動質量の共振周波数
よりもio倍以上小さな複合振シ子共振周波数を持つた
上側ジンバル装置の特徴を有している。上側ジンバル装
置へのジャイロスコープの追加は、高価な低摩擦負負□
荷軸受を使用せず装置の共振周波数を著しく低下し、上
側ジンバル装置のバランスの困難さを減少する。
以下図面に示す複数の実施例に基づいて本発明の詳細な
説明する。
なお詳しくは本発明の有利な実施例は安定アンテナ装置
全体の良好な性能を生ずるように特徴を組み合わせて使
用する。またこの装置は好ましくは重力に関して長さ項
基準を得るためにジンバル軸心の僅か下側に重心を有し
、安定プラットホームが好ましくはプラットホームに支
持されかつ互に直交する揺動軸に設けられた2つのジャ
イロスコープを有している。このジャイロスコープは過
渡トルクによる誤差を減少するためおよび上側ジンバル
装置の複合振シ子共振周波数を低下するために用いられ
る。ジャイロスコープは海上の船が典型的に受けるよう
な横揺れおよび縦揺れを静かにするようにエネルギを蓄
えかつ釈放するための機械的なフィルタのように作用す
る。さらに本発明は直線加速力を補償するための加速移
動質量を有している。
アンテナ3/はまず地球軌道上における通信衛星のよう
な所望の目標物をいくつかの制御方式を介して捕えなけ
ればならなム。この捕捉制御は遠隔制御で石鹸われる。
捕捉制御は一般に少なくとも高度および方位制御を必要
とする。赤道儀装置は方位に関する到達制御および方位
角制−を持〜て同じような結果が得られると考えられる
図示したl@iアンチ≠装置50は高度と方徒に関して
形成された1本の制御軸を有し、これらの制御軸は二軸
形ジンバルs3の上に形成されている。
このジンバル33kt第7図において詳しく理解できる
。第7図から6かるよ5に一度軸心t/および方位軸心
nはジンバルS3の上に位置されている。ジンバルS3
は第1のジンバル軸33と、この第7のジンバル軸心S
3に対し好ましくは直交している第2のジンバル軸心評
とを有している。いいかえればジンバルj3は直交ジン
バル軸1r3、t’Aを有している。
衛星目標物がいったん捕えられると、アンテナSノの指
示姿勢は船首の方向および船の位置の変化に対し新しく
変えられなければならない。船首の変化は好ましくは方
位駆動装置り3を船首の方向および船の位置の変化に追
従することKよって方位軸心tコにおいて自動的に補償
される。また船首の方向が長時間に亘つてほぼ一定して
いる貨物船のような船の場合、船首および船の位置の変
化は手動で行なわれる。ある場合にはiooマイル進航
運航速度度以下の軌道誤差を生ずる。
ジンバル軸心の上に高度制御軸心Uおよび方位制御軸心
t4を設けることが重要であり、そこにおいて安定台座
のジンバル装置の縦揺れおよび横揺れ軸心が方位制御装
置は追従されるコン−くスの縦揺れおよび横揺れ軸心に
対し平行に走っている。
全体を符号7.20で示した方位制御装置がジンバル軸
心ra、trti−の下側に置かれている場合、指示誤
差が生じる。
アンテナ3/が船SSに設けられている場合、船の主な
6つの動き、即ち縦揺れ、横揺れ、揺首、前進、前後の
揺れおよびうねりによって生ずる問題を考慮しなければ
ならない。揺首運動は一般に方位制御装置を船のコンパ
スに追従させることによって操縦される。船SSの動き
は、過度の指示誤差を防止するためおよび信号の退化あ
るいは損失を防止するために、アンテナ制御装置SOが
角度変化に対し速やかにかつ正確に自動的に補償するこ
とを必要とする。
第7図においてアンテナ装置3oは好ましくは船3Sの
甲板ので自るだけ高い位置に設けられている。
これはアンテナ3ノの指示角度および船SSの船首の方
向のいかんにかかわらずアンテナSノが船のマスト、煙
突、指令塔および存在する別の物理的障害物のような障
害物によってひき起されるような干渉による信号の退化
あるいは損失をこうむることがないので望ましいことで
ある。第1図に示したような代表的な設置方法において
、アンテナ50はしばしば船の前方位置あるいは船5S
の中心srから離れた船尾に置かれる。第7図に示した
ような代表的な設備において、アンテナSノは安定プラ
ットホームタコの上に設けられ、このプラットホームS
−は塔3gの上に支持されたジンバル継手S3を有して
いる。好ましくはアンテナSノにかかる風の力を減少す
るためにV−ダードーム、り6が設けられている。
第2図において安定プラットホームタコの上に設けられ
たアンテナ、1/は概略的に図示したようにこのプラッ
トホーム幻と共にサポートS7の上に設けられている。
第2図において船おはその中心5gを中心として縦揺れ
する。アンテナサポートS7は船SSの縦揺れ中心SI
から距離りだけ離れて置かれている。アンテナプラット
ホームj:Iは縦揺れ中心5gの平面から高さHだけ隔
てられて置かれている。
アンテナプラットホーA5コはサポートS7に点pの場
所で揺動可能に取シ付けられ、この点pは図示した実施
例の場合ジンバル継手である。アンテナ装置の重心は点
C,Gで示され、この点(、Gはジンバル継手pの下側
に位置されている。重心C0Gははじめ垂直軸心101
の上に置かれて騒る。
アンテナj/およびプラットホームj2を有するアンテ
ナ装置SOは、船S5がその中心SIrを中心として縦
揺れする際に直線加速力にさらされる。たとえば船SS
が中心3gの回りを矢印S9で示した方向に前方に向っ
て縦揺れすると、サポートS7は第2図において反時計
方向に回転する。これはジンバル点pに作用する力を発
生し、この力は垂直分力と水平分力とに分解できる。水
平分力は第2図において符号Aで示されている。ジンバ
ル点pに作用する力の水平分力Aはアンテナ装置SOの
直線加速を生ずると考えられる。また直線加速は時々水
平加速とも呼ばれる。
力Aは点pを通してアンテナ装置3oに作用すると考え
られる。重心C,Gは点pの下に距離りを隔てて位置し
ている。従ってアンテナ装置50の直線加速によるAの
ような力はプラットホーム5.2を曲線矢印i、oで示
した方向に傾けようとする。いいかえれば直線加速力は
重心C,Gを中心として回転モーメントを生じ、この回
転モーメントは図示した実施例の場合曲線矢印AOで示
した方向を向いている。
重心C,Gの最適な垂直位置は所定の用途において予想
される摩擦ヒステリシスと最悪の直線加速との間で決め
られる。最悪の直線加速は船の色々な形や寸法および船
おの洋上における色々な位置によって資化する。これら
の要因は特殊な適用状態に応じて、気球、飛行機、沖合
掘削プラットホームなどの別の形の車両への設置に対し
ても多かれ少なかれ適用できる。
水平直線加速による最小の誤差において、重心C,Gは
理想的にはジンバル点pと一致して置かれる。第2図に
示した実施例において重心C,Gが点pと一致されてい
る場合、直線加速による力Aは重心C1Gに直接作用し
、矢印toの方向における回転モーメントは生じない。
即ち重心C,Gとジンバル点pとの距離りは零である。
いいかえれば重心C,Gにおける回転モーメントは距i
nと重心C,Gに作用する力との積と同じである。もし
距離りが零である場合、この力と距離りとの積も零であ
り、回転モーメントも零となる。
しかし摩擦およびヒステリヒスによる誤差およびアンテ
ナ装置3oに長さ項基準およびバイアス振υ子重さを与
えるための誤差を最小にするため、重心をでへるだけジ
ンバル点pの下側に遠く位置させることが望ましい。い
いかえれば摩擦およびヒステリヒスによる指示誤差を最
小にするために、第2図に示した距離りはできるだけ長
くされる。
重心の最適な垂直位置が摩擦ヒステリヒスによる最小の
指示誤差と直線加速による最小の指示誤差との間で取り
決められるので、およびこれらの要因が色々な場所にお
ける異った用途状態で変るので、好ましくは重心C,G
とジンバル点pとの間の距離りを調整するために、位置
調整可能なカウンタウェイトが設けられる。また距離り
は重心C,Gとジンバル軸心が交差している平面との間
の距離としても考えられる。
位置調整可能なカウンタウェイトは下方に向うて伸びて
下部にねじを持った延長棒の形をし、これはプラットホ
ーム32の底に取シ付けられ、カウンタウェイトなねじ
棒にそってねじ込むことによってカウンタウェイトを上
下に調整することがで八る。このようにして重心は特殊
な設備に対し目標物の追跡作業を容易にするために上下
に調整で自る。
洋上を走る船における典型的な設備において、重心C,
Gは好ましくはで話るだけジンバル点pの近くに置かれ
、軸受摩擦あるいはジンバルS3における摩擦とある安
全係数との和を打ち負かすに丁度十分な距119Dだけ
ずらされている。有利な実施例において重心C,Gはジ
ンバルS3の下側に約0.7インチの距離だけずらされ
る。このオフセット距離りは好ましくはo、i−o、r
インチの範囲になければならず、またアンテナ台座の寸
法と形状、アンテナ装置がさらされる場所、環境および
運動の種類に応じて0.07〜3.0インチの範囲にで
きる。
設備環境の予想される状態がほぼ同じである場合、重心
の最適な位置がいったん確認されると、カウンタウェイ
トは特別なアンテナ台座に対し位置調整する必要はない
第3図において直線加速の作用は加速移動質量6jを設
けることによって相殺される。第3図は、加速移動質量
Ajが重心C0Gを移動するために利用される仕方、お
よび直線加速による不安定な力に対し補償する仕方を概
略的に示している。
加速移動質量6jは第3図において符号43で示した初
期位置にある。第3図に示した例において、上側移動質
量6Sと下側移動質量6jが設けられている。この図示
した例において加速移動質量63は弾性部材6tによっ
てプラットホームタコに接続されている。この弾性部材
6tはばねでよい。プラットホーム幻およびアンテナ装
置はジンバル継手j3の下側に位置する重心tlIを有
している。
直線加速による力Aにおいて、曲線矢印toの方向の回
転トルクが重心A+の回りに生じようとする。
しかし直線加速による力Aは加速移動質量63を第3図
において符号46’で示した位置まで移動させる。加速
移動質量tSの慣性は加速移動質量43を矢印103で
示した方向に移動させる。加速移動質量6jの位置63
1で示した位置までの移動は、実際の重心を符号441
’で示した新たな位置に移動させる。いいかえれば加速
移動質量6jは直線加速による力に応じてあとで述べる
ようにこの力の不安定作用を相殺するように動的に追従
して位置される。
加速移動質量6jが符号43’の位置に置かれ、重心が
符号64/で示した位置に移動すると、重心6!I′は
距離XだけジンバルS3から水平に移動する。重心Al
l’に作用する重力は第3図において曲線矢印102で
示した方向、即ちこの轡合時計方向の回転トルクを生ず
る。重力による回転モーメントは重力と距@Xとの積で
ある。なお重心All′の変位によって生ずる回転モー
メントは直線加速による力Aによって生ずる回転モーメ
ントの方向AOと逆方向102である。従〜て加速移動
質量6jの変位および重心61Iの位置追従は直線加速
による力の不安定作用を相殺しようとする。
方向10コにおける補償回転モーメントは所定の条件の
もとで重心69′の距離Xを変えることにょうて調整で
きる。第3図に示した実施例においてこれは質量6jの
大きさおよび質量65とジンバル、53との距離(即ち
弾性部材ムの長さ)などを変えることによって行なえる
。方向102における補償回転モーメントはまた直線加
速モーメントを減少することによって直線加速による方
向Aθにおけるモーメントと同じにできる。これはたと
えば重心611とジンバルj3との距離りを減少するこ
とによって行なえる。変位した重心AII’が最初の重
心A4(より低い位置に移動されないことが望ましい。
もし加速移動質量6jがプラットホーム幻の上にだけ設
けられるならばこれが生ずる。従ってこの図示した実施
例において加速移動質量4.5をプラットホーム幻の平
面の下側に設けることが望ましく、それによって距離り
は重心が加速移動質量の移動ts’に応じて位置4II
’に移動した場合も長くなることはない。
第り図は加速移動質量の好ましい形を示している。この
実施例において加速移動質量−〇〇は振シ子の形をとっ
ている。加速移動質量コ00は好ましくは球形に形成さ
れている。軸20.2は加速移動質量200を好ましく
はU字継手として形成されたジンバル203のようなヒ
ボット継手に接続している。
ジンバルコ03はボールソケット継手あるいは加速移動
質量200の水平方向における自由な動きを可能にする
リンクである。加速移動質量コθOはケーブルで吊シ下
げることもできる。
図示した実施例においてジンバル203は安定台座20
jに取り付けられているサボー) 2011に接続され
ている。
第り図において振υ十形加速移動質量、200は台座2
01の垂直軸心、20乙の近くで安定台座、20!に取
り付けられている。安定台座、20jはジンバル装置2
07に支持されている。水平あるいは直線加速力は加速
移動質量、200を第り図に示した最初の位置から移動
しようとする。第2図に示した実施例は振り十形式で吊
り下げられた加速移動質量200を用いる複合振り十形
アンテナ安定装置とも呼ばれる。この実施例は起動時お
よび過渡応答において特に利点を有している。この実施
例はまた加速移動質量200を安定位置に置いている。
安定アンテナ台座に対し有利な過渡応答を有しているこ
とが望ましい。(船の前進運動の他は)船のほとんどの
ツきは一般に正弦波形をして−る。
しかしアンテナ安定装置に伝えられる船の動きからのエ
ネルギは時り非正弦過渡成分を有し、これはたとえばス
テ、ヴプ、鋸歯あるいはパルス関数として特徴づけられ
る。このような過渡現象は荒れた海、奇形の波および別
の環境状態から生ずる。
過渡現象のエネルギ成分が比較的小さい場合、過渡現象
はトルクを生じ、大きな二次慣性モーメントを有する加
速移動質量はこのトルクに完全に有効に応答できない。
上述した安定装置は過渡応答および装置全体の性能を改
善しようとする特徴を有して−る。ジャイロスコープ、
20りの追加は過渡現象を円滑にし、それによつて加速
移動質量、200は安定台座、20!IfC作用するト
ルクに有効に応答できる。ジャイロスコープ、20りは
過渡運動によって発生されるエネルギノゝルスを蓄え、
それが安定装置によって効果的に取り扱える時間帯に亘
ってエネルギをゆつくυと釈放する。
ジャイロスコープ、20りは重要な補助的な作用を有し
てbる。安定プラットホーム、20jは長さ垂直項基準
を形成するため忙僅かにふらついている。
上側ジンバル構造物の振動周期は導き出せるかあるいは
経験的に決定できる。上側ジンバル装置全体に対し加速
移動質量−〇〇の共振周波数よシも10倍以上小さな複
合振り子共振周波数を持たせることが望ましい。そのよ
うな小さな共振周波数は非常に小さな摩擦の重負荷軸受
を不要とするので経済的に実施できる。この小さな摩擦
の軸受は必要とされる非常に小さな重心のオフセット距
離のために必要とされる。ジャイロスコープ、20りの
追加は上側ジンバル装置の共振周波数を著しく低下し、
小さな摩擦の軸受に対する必要性を除去する。ジャイロ
スコープモータの僅かな振動は他方ではジンバル、20
7の軸受に存在している初期摩擦力に打ち勝とうとする
上側ジンバル構造物はまた据え付は時における注意深い
静的なバランスを必要とするが、ジャイロスコープ20
りの追加は据え付は時における上側ジンバル装置を簡単
にバランスでき、バランスを維持する予防策の必要性を
減少する。
加速移動質i−,200はジンバル装置軸心−O7から
距離“O”(零と混同してはならない)だけ離して吊シ
下げられている。この距離“O”のWtしい大きさは加
速移動質量λ00の重量“′罵”と相互に関係する。距
離“O”を都合のより長さに制限することおよび加速移
動質量200の応答時間を改善することが望まし込。加
速移動質量コ00に対し早い応答のためにできるだけ高
い応答周波数を持つことが望まれるが、この応答周波数
は振動問題のために3馬と同じ高さであってはならない
。加速移動質量の重量“九″とこの振シ子距離“O”と
の相互作用により、加速移動質t rooの重量“W8
′を増加することによって別の要素を同じま1にして距
離” o”を小さくできる。
第り図に示したような球形の加速移動質itコ00の重
量−4”は、上側ジンバル装置の全重量穐″とこの装置
の重心のオフセット距離“h”との積を加速移動質量の
振シ子距離“O”で割った値と同じでなければならない
。即ちこの加速移動質量の重量“渦”は次の式で与えら
れる。
a X h W&″″ O この式からもし加速移動質量の重量を小さくしすぎると
、加速移動質量の振シ子長さが長くなシすぎることがわ
かる。
ジンバル−O7の上のアンテナ装置は重心コOrを有し
、この重心コOtはジンバル装置207の下側に僅かな
距離だけずれている。この僅かなずれは好ましくはジン
バル、207 Kおける摩擦と安全係数との和を打ち負
かすに丁度十分な大きさである。安全係数は軸受の労化
、潤滑油の劣化、気象、温度変化および軸受の摩擦に影
響をおよぼす別の条件を考慮に入れている。重心C,G
のオフセット距離はそれがプラットホーム20!を水平
あるいは直線加速に過度に応答するので長くしてはなら
ない。
重心C,Gのオフセット距離は、別の運動がない場合に
垂直方向においてジンパルコ07の上にアンテナ装置を
維持しようとする重力に関する長さ項を形成する。加速
移動質−li& 200を含まずに初期の重心C,Gの
オフセット距離″′h”が約7.77インチである場合
、/3jボンドの装置に対し満足できる結果を生ずる。
加速移動質量200が図示したように付加されている場
合、重心が上昇される。図示した加速移動質量、200
が付加された場合、好ましくは重心のオフセット距離は
静的重心C,Gの静的オフセット距離に増え、これは約
o、pインチである。上側ジンバル装置と加速移動質量
との合計の重心オフセット距離は好ましくはQ/〜4r
インチの範囲にあるが、o、oi〜3.0インチの範囲
にもできる。
加速移動質量−00の変位は安定装置全体の重心の位置
を生じ、即ち上側ジンバル装置全体および加速移動質t
 sooは移動する。従って安定装置全体は運転中にお
いて位置を移動し変化する動的な重心を有する。安定装
置は安定装置全体の重心が直線加速力から生ずるトルク
に対抗して動的に応答されるように設計されている。
本発明の実施例は次の1つの行程を考慮して構成される
1)小さな摩擦を考慮するよりも寿命および衝撃荷重に
基づいてジンバル軸受を選択する。
2)ジンバル軸心と上側ジン、?ル装置の重心との間の
C,Gオフセット距離を、ジンバル207における軸受
摩擦を打ち勝つために十分な振り子復帰力を生ずるよう
に最も小さく決定する。
3)加速移動質量200をそれが水平あるいは直線加速
による上側ジンバル装置に作用するトルクを相殺するよ
うに寸法づげる。
4)ジャイロスコープ209を予想される過渡力を打ち
勝つに十分な寸法に決定する。
列挙した最初の3つの項目はすでに上述した。
本発明の利点の1つは、高価な低摩擦ジンバル軸受が不
要であるということにある。重心の最小オフセット距離
の決定は経験的にできる。上述したように安全係数、代
表的には51の安全係数が好ましくはC0Gオフセツト
距離の値に加えられる。
加速移動質1k200の重量′W1は傾けられた台座2
05に対する最悪の状態を参考にして決められる。台座
205が水平の初期位置から90°傾けられたとして考
慮すると、(加速移動質量の重量なしで)上側ジンバル
装置の重量によるトルクは、(加速移動質量の重量を考
慮せず)上側ジンバル装置の全重量’Ws’ と(加速
移動質量の重量を考慮せず)上側ジンバル装置の重心の
オフセット距離1hIとの積と同じである。加速移動質
量200ON量は好ましくはそれが’WsXh’  で
計算されるトルクとはぼ同じトルクが生ずるように設計
されている。加速移動質量のトルクは加速移動質量20
0のM電ゝWa’とジンバル207と加速移動質量の重
量が作用する点との間の有効距離′0#どの積と同じで
ある。図示した実施例において加速移動質量オフセット
距離とも呼ばれる距離10′はジンバル207と加速移
動質量ジンバル継手203との間の距離である。台座2
5が9[)0傾けられたと考えた場合、加速移動質量2
000重量によって生ずるトルクは’WaXσである。
実際には上述したように加速移動質量によって発生され
るトルクは’W@Xh’  よりも小さくでき、それで
も本発明は満足できる結果を生ずる。
加速移動質量によって生ずるトルクが僅かに小さい場合
、安定台座205は常に、重心復帰力によるトルクが加
速移動質量200によって生ずるトルクよりも僅かに大
きいので上方位置に置くような傾向を有している。
加速移動質t200によって生ずるトルクは’WaXO
’  である。重量’Wa’およびオフセット距M10
′の色々な組み合わせは等価的な加速移動質量トルクを
生ずる。所定の設計において加速移動質量のオフセット
距離10′は都合のよい長さに選択される。その場合加
速移動質量200の重量’ Wa ’は次の式で求めら
れる。
Wa ×h Wa − 135ホンPのアンテナ台座205に対し、加速移動質
量のオフセット距離10′は、実際に都合がよくかつ効
果的である16ボンドの重量’Wa’の加速移動質量を
設けるために決められる。
加速移動質fk200の最適な寸法を決める別の方法は
、ジンバル207を中心とする総モーメントを計算する
ことにある。ジンバル207を中心とする総モーメント
は(加速移動質量200を考慮せずに)上側ジンバル装
置全体の二次慣性モーメント’ Ims ’ とこの装
置の角加速度′a、 II との積と同じである。
次の解析は第13図を参照してよく理解できる。
水平加速誤差トルクは次の式と同じと考えることができ
る。
h Ma axco8S ここで′h′は第13図に示したように加速移動質量2
00なしに上側ジンバル装置の重心のオフセット距離、
’M@’は加速移動質量200なしの上側ジンバル装置
の総質量、axは水平加速の大きさ、Sは第13図に示
したような誤差角度である。
axcolISは第13図に概略的に示したようにゾラ
ットホーム300を傾けようとする水平加速の分力であ
る。aXの計算方法は次に述べる。
垂直加速トルクは次の式と同じと考えられる。
h Rh ay +iinS ここで′ay′は垂直加速の大きさ、′h′は上述した
ように重心C,Gのオフセット距離、’Me’は上述し
たように装置全体の質量、Sは第13図に示したような
誤差角度である。  5insはプランy トホーム300を傾けようとする垂直加速の分力である
。ay の計算方法は次に述べる。
装置の重さによるトルクは次の式で考えられる。
−Ws  h  5ins ここで′W1は加速移動質量200なしの上側ジンバル
装置の総X*である。また装置の質量’Me’と重力の
加速度′g#どの積で’Ws“を代用することもできる
。 %hIおよび%BIは第13図に示したように重心
C,Gのオフセット距離および誤差角度である。g s
in Sはプラットホーム300を水平位置に戻そうと
する重力の分力である。Wssin8は上述した解析に
おいて同じ最終結果を生ずる。
角度変位Sは時間tの関数として次の式から計算できる
s = so+ vot +%As t2ここで%So
#は時間1=0における初期角度、%yo#は時間1=
0における初期角速度、’As ’は時間tの時間帯に
亘る角加速度である。
ジンノ々ル207に発生されかつ供給される水平加速力
の決定は、船に設けられた衛星アンテナ安定装置の環境
において台座205が第2図に示したように船の縦揺れ
あるいは横揺れ中心から間隔を隔てられたマストの上に
高く設けられるということを考慮に入れなければならな
い。
船が横揺れあるいは縦揺れする最大角度および最大横揺
れ周期が仕分けられ(この場合特にINMAR8AT仕
様書が関係する)、あるいは経験的に決定されるか、最
悪の場合の解析に基づいて決められる。
船が体験する最大横揺れ角度を’Tm’とし、これをア
シアンで表すと(これはINMAR8AT仕様書におい
ては30°)、瞬間の横揺れ角度1T′はTm sin
 wt  であり、とのWは2πを1秒当りの横揺れ周
期で割った値である。INMAR8AT仕様書において
最小横揺れ周期は8秒である。
横揺れ中心の上の高さを″H′とすると、時間tで移動
した水平距離は次の式で与えられる。   〜ex=H
m畳nT ’Sx’(時間tにおいて移動した水平距離)の−次微
分は水平距離であり、次の式で与えられる。
Vx == (Tm w cos wt ) Haos
 TまたはVx = ’I’m wl(aotl(wt
) eos+ T8xの二次微分は水平加速度aKであ
り、これは次の式のように簡単化される。
ax= −Tm Hw2(Tm cos2wt aln
 (Tm sin (wt) )+ aln (wt)
  aom (Tm  sln (wt)  )水平加
速度% ay#は同じように決定できる。また瞬間の横
揺れ角度は次の式で与えられる。
T = Tm alnvt 水平方向に動いた距離″″SyIは次の式で与えられる
Sy x= Hcog T 時間に関連した′SyIの一次微分は垂直方向における
速度Svy#である。
My = −Tm Hw coa(wt) sin T
時間に関連した%ByI の二次微分は垂直の加速度′
ay′である。
ay = Tm )Hw2(−Tm eoJwt eo
s (Tm sin (wt) )+ sin (wt
) ain (Tm sin (w’r) ) 1この
解析は横揺れ方向における運動だけを前提としている。
同時におこる複数の動きを考慮することによる解析の複
雑さは説明の明解さを低下させ、最終的な結果を改善す
ることにはならない。
この解析は発生される主体を説明しようとするもので船
が同時に行なうすべての動きをモデルで表わす必要はな
い。
普通、前後の揺れ、揺首およびうねりの直線運動は、船
の縦揺れおよび横揺れの結果としてアンテナ安定装置に
作用する加速度の直線的な分力(接線方向および鉛直方
向)と比べた場合に非常に小さな力を生ずる。従ってこ
の力は別に取り扱う必要はない。
上述の式は必要とされる加速移動質量200の寸法の決
定方法を提供する。第13図を参照してジンバル207
を中心とするそ−メントを合計すると、加速移動質量2
00によって供給されねばならない補正トルクの大きさ
を決定できる。加速移動質量200なしにジンバル20
70回りのモーメントの合計は次の式で与えられる。
Ims as c= h Ms ax cog S +
 h Ms ay 5ins−■h 鄭1ns 第13図を参照して加速移動質量200は角度Gにおい
て補正力Rを供給すると考えられる。従って加速移動質
量の補正トルクは次の式で与えられる。
−oRsin (G−8) ここで′OIはジンバル207と加速移動質量200の
揺動点203との間の距離である。
この式はプラットホームを傾けようとするトルクを補正
するために必要な力1R′の大きさを決定するために利
用できる。この解析は計算機によって行える。
力1R′は加速移動質量200の揺動中心203の回り
のモーメントの合計から決定できる。モーメントの合計
は加速移動質量200における二次慣性モーメントと角
加速度との積である。第9図に示した加速移動質量は単
一振子あるいは複合振り子として形づくられる。軸20
2の長さが好ましくは応答時間を改善するために短(さ
れているので、加速移動質量200はこの解析において
複合振り子として取り扱われている。
あらゆる時点における加速移動質量振り子の移動角度は
時間に関して変る角度′Gl として表わされる。オフ
セット距l@′0′の寸法が船の寸法およびマストの高
さHと比べて非常に小さいので、加速移動質量のaxお
よびayはそれぞれ上述したような安定台座のaxおよ
びayと同じとみなせる。
この過程において加速移動質i 200の角加速度は次
の式で表わされる。
ここで加速移動質量200は球形であり、球の二次慣性
モーメントは/ MA r2+ MAP2として求めら
れ、この場合rは加速移動質量の球の半径であり、Pは
加速移動質量の球の中心と加速移動質量の揺動点203
との間の距離である。ある時点tにおける角度Gは時間
零からある時間tまでの角加速度の上述の式の二重積分
によって決められる。
力′R′の大きさは次の式で与えられる。
R= MA C(g−ay) eosG+BxatnG
−1ここで’ MA ’は加速移動質量200の質量、
1g′は重力による加速度 Say#は垂直の加速度、
″G#は第13図で示したような角度、およびaxは水
平の加速度である。
力1R′は第13図に示したように角度′G′で作用す
る。
′R′の式は所望の補正力Rを発生するために加速移動
質t200に対し要求される質量を決定するための% 
MA#  を求められる。また質量’MA’および加速
移動質量のオフセット距離10′の色々な組み合わせが
式の中に挿入でき、所定の用途に対し最も望ましい組み
合わせとなるまで計算機解析によって容易に計算して結
論が出せる。
本発明に基づいて用いる安定台座の有利な実施形態を得
るために列挙した4つの行程の最後の行程はジャイロス
コープ2090寸法を決定する行程にある。ジャイロス
コープ2090寸法は安定アンテナ装置の予想される運
転環境に基づいて要求される。
ジャイロスコープ209は過渡現象を滑らかにし、上側
ジンノ々ル装置の共振周波数を低下するジャイロスコー
プ209は補正力を供給する。この補正力は特に加速移
動質量200に対し過度に早く応答するようにプラット
ホーム205に力が作用する場合の時間帯に亘って加速
移動質量200を援助する。
ジンバル207の回りのモーメントの合計は代表的には
次の方程式の計算機解析によって解析される。
Ims fItI= hMs ax cog S+hM
s ay sin S −Wsh sin S−0Rs
in (G−8) これはすでに導き出され論議された。特別な注意は最悪
の場面あるいは状態に向けられている。
ジャイロスコープ209は予想される最大角加速度1a
1を収容するために寸法づけられる。そのような計算機
解析はジャイロスコープ209によって行なわねばなら
ない仕事量を発生できる。
ジャイロスコープ209はジャイロスコープの回転子面
内に供給される逆方向の一対の同じトルクを供給する。
ジャイロスコープトルクは回転質量の慣性モーメントと
角度との積あるいは回転速度とすりこぎ角速度との積で
ある。ジャイロスコープ209の回転質量の慣性モーメ
ントはロータあるいはフライホイールの質量と節回半径
の2乗との積である。
この関係からジャイロスコープ209は予想される力を
収容するために寸法づけられる。経験的な解析は加速移
動質量200なしの受動的な安定アンテナ台座に比べた
場合本発明において非常に小さなジャイロスコープ20
9が用いられることを示している。
これはアンテナ安定装置の総費用がかなり減少されるの
で非常に有利である。その結果本発明の有用性は非常に
高まり、多くの利用者の経済能力の中に置かれる。社会
に対しても当然貢献する。
ジャイロスコープ209はまた加速移動質量200を前
進運動が存在する場合の余分な補正を防止する。変位し
た場合、加速移動質量200は前進あるいは垂直運動に
応答する。台座205は前進運動に応答して傾くことは
ない。従ってジャイロスコープ209はプラットホーム
の非応答性に比べて垂直の動きに加速移動質量の応答を
円滑にする。
ジャイロスコープ209の寸法は上側ジンノ々ルの重量
′W8′と′″h′の積と加速移動質量の重量’wA’
と′0′との積との比率として表わせる設計関係からの
偏差によって影響される。この方程式はすでに述べられ
ている。即ち の場合ジャイロスコープ209は小さい。
いくつかの用途において加速移動質量の補正力を増加す
ることが望まれる。その比率は3対1まで増加される。
即ち その場合ジャイロスコープ209は加速移動質量200
が補正する動きに対し太き(する必要はない。
その比率は零に近い点に減少できる。その場合加速移動
質t200を含むことによって得られる利点は減少され
、ジャイロスコープ209は補正のために大きくする必
要はない。
上述のことから安定装置へのジャイロスコープ209の
追加は加速移動質量2000寸法の決定における誤差に
対する許容誤差を増加する。
いくつかの実施例において、台座300とマスト302
との間にばね301が設けられることが望ましい。この
ばね301は重心208の下側に距離Koだけずらされ
ている。ばね301はばね定数Kを有している。従って
ばね補正モーメントは次の式で与えられる。
−K (Ko 5in(T+a)) K。
これはばね定数′に#とばねが引っ張られた距離Ko 
@In (T+@))Cとばねを引っ張るレバーアーム
’Ko’との積である。
従ってジンバル207の回りの総モーメントはばねによ
るトルクを含んでいる。
−ORsin (G−8)+hMs ax cot S
+hMs ay 5ins−Wsh 5ln8−K(K
o sln (T+m))加速移動質量200の質量あ
るいはジャイロスコープ209の寸法の決定は上述した
ようにばね301によるトルクを考慮して行なわれる。
プラットホーム300を傾けようとする力が正弦波形で
ある場合、ばね301は加速移動質量200とジャイロ
スコープ209から要求される補正力の大きさを減少す
る。ばね301は水平方向に供給される加速力に対抗し
て作用する。ばね301はまた上側ジンバル装置の振動
周期を増加するか、あるいは上側ジンバル装置の共振周
波数を減少する。ばね301は一般に船に設けられたア
ンテナにおいて有効である。正弦波形でない動きをする
別の車両においてばばね301は役だだない。
ばね301はジンバル207においてねじりばねでよい
。ある環境においてプラットホーム205と船との間を
走るケーブルがばね301として作用し安定性に寄与す
る。
第9図において図示された加速移動質量200はハウジ
ング210の中に回転可能に設けられている。
このハウジング210は平らな取り付は板204と共に
円錐形をしており、これはジンパルサデート軸211を
収容するために用いられる。ハウジング210は安定台
座205の上に支持されている。加速移動質量200は
台座205に直接加速移動質量の補正力を供給すべく安
定台座205と機械的に連結するように設けられねばな
らない。
アンテナ201は高度制御装置を介して安定台座205
に設けられている。この高度制御装置は高度軸心212
と高度駆動モータ213を有している。図示した実施例
は直接部動形高度制御装置を用いている。従ってアンテ
ナ201はアンテナ支持角度を上げたり下げたりするた
めに高度軸心2120回りを揺動あるいは回転できる。
アンテナ201は第10図に示したようにアーム214
に支持されている。
アンテナ201をバランスするためにアーム214の一
端に好ましくは電子装置215が設けられている。
別のカウンタウェイトはバランス用にアーム214につ
けられる。
方位駆動モータ216が第9図に示されている。
この方位駆動モータ216は好ましくはスプロケット2
17とチェーン218を有している。チェーン218は
上側ジンバルダスト220に固定されているスプロケッ
ト219にも噛み合っている。図示した方位駆動モータ
216は台座205に取り付けられ、従ってモータ21
6はプラットホーム205の方位位置が変化した際にポ
スト2200回りを実際に移動する。
方位軸受221が設けられている。
上側ジンバル構造物はマストあるいは塔の一部であるサ
ポート222の上に置かれている。
ジンバル207の取り付は構造物の詳細は第11図に示
されている。ジンバル207は互に交差する2つの軸、
即ち互に直交する2つの軸心を有している。ポストとし
て形成されたサポート222はプラットホーム205に
ある開口223を通って伸びている。この開口223は
サポート222がプラットホーム205を下方に移動す
る際にプラットホーム205を水平位置に保持できるに
十分な大きさを有している。安定台座の運転中において
支持ポスト222はその初期位置から変位され、これは
第11図において破線で示した位置222′に移動する
す/−)222が過度に変位された場合、第11図に示
したストッパ224に突き当たり、このストッパ224
はす/−)222のそれ以上の角度変位を防止する。第
11図において断面で示した開口223は好ましくは円
形である。
ジャイロスコープ209は好ましくは回転軸225を有
し、そこでジャイロスコープ209はジャイロスコープ
サde −ト226に回転可能に取り付けられている。
図示した実施例においてジャイロスコープ209はジャ
イロスコープハウジング227によって覆われている。
ジャイロスコープ209は台座205への設定トルクの
供給に応じてすりこぎ運動できるように回転自在に取り
付けられている。ジャイロスコープ209は好ましくは
ジャイロスコープ209に対する垂直基準を形成するた
めにすりこぎ軸心225の僅か下側に重心を有している
好ましい実施例において2つのジャイロスコープ209
が用いられる。2つのジャイロスコープ209はそのす
りこぎ軸心が互に直行するように設けられている。必要
な場合2つ以上のジャイロスコープ209が用いられる
。たとえば2組で作動する4つのジャイロスコープが同
じ効果を持って用いられる。
第12図はカバー227が外されたジャイロスコープ2
09の断面図を示している。ジャイロスコープ209は
断面で示したフライホイール228を有している。この
フライホイール228はロータ230に接続された軸2
29の上を回転する。このロータ230はジャイロスコ
ープモータの1部を形成している。
ジャイロスコープ209はまた適当なブラケット(図示
せず)によって支持されたステータ231を有している
。軸229の回転を容易にするために軸受232が設け
られている。
ジャイロスコープモータに電気エネルギが供給されると
、ステータ231、ロータ230、軸229およびフラ
イホイール228が適当な(ロ)転速度で回転される。
この速度は安定化に必要なジャイロスコピック補正力の
大きさによって決定される。
第4図は加速移動質量67の別の実施例を示している。
質量67は弾性部材あるいはばね簡によって初期位置に
支持されている。ばね簡はサポート69に対し都合よく
配置されている。第4図に示した実施例において、サポ
ート69はリングの形をしている。4つの弾性部材68
が図示されているがそれ以上の弾性部材68を設けるこ
ともできる。また質量67は好ましくは互に120°ず
つ離して置かれた3つの弾性部財団によっても初期位置
に保持できる。
加速移動質量の復帰はばね簡あるいは別の手段における
予荷重を利用して行なわれる。
また第8図に示したように加速移動質量109は滑り質
量109と支持表面105との間の摩擦を減少するため
に空気軸受の上に設けることができる。
また滑り質[1109はそれ自体を第8図に示したよう
に空気膜の上に支持するに十分な空気流を生ずるファン
あるいはゾロアの形にできる。そればばね68のような
弾性部材によって初期位置に保持される。ファンあるい
はブロワ110はまた同時に安定作用をするためにジャ
イロスコープとして作用する。空気軸受の場合腐食環境
における調性軸受の腐食は問題とならない。ファン11
0は好ましくはモータ111を有し、このモータ111
はそれに回転可能に取り付けられた翼112を有してい
る。翼112はそれらを取り囲むハウジング113を有
し、このハウジング]13i1つあるいは複数のスロッ
ト114を有している。翼112の回転は空気膜を形成
し、質量109は表面105の上でこの空気膜の上に浮
く。
第5図は第4図に示した形の4個の加速移動質量67を
持ったプラットホーム52の平面図を示している。プラ
ットホーム52は第5図に断面で示したマスト70によ
って支持されている。加速移動質量67は好ましくはバ
ランスさせるためにマスト70の回りにおいてプラット
ホーム52の上に対称に配置されている。
第6図は加速移動質量71の異なった実施例を斜視図で
示している。
この場合加速移動質量71は1!磁力によって初期位置
に保持されている。
加速移動質量71はN極72とS極73を持った電磁石
を形成する。
加速移動質量71には電力源あるいは電池75に接続さ
れたコイル74によって磁界が形成される。なおコイル
74が質量71のN極72およびS極73によって表わ
れる所望の磁極を形成するために特別な方向に向けられ
ねばならないことは当該技術者において理解できる。加
速移動質量71は好ましくは鉄のような磁性材料で作ら
れる。
加速移動質量71はサポート磁石76によって初期位置
に保持される。断面斜視図で示したサポート磁石76は
コイル79あるいは一連のコイルによって磁化され、こ
のコイル79は電力源あるいは電池80に接続されてい
る。コイル79はサポート磁石76がそれぞれ加速移動
質量71のN極72とS極73と一致するN極77とS
極78とを持つように巻かれている。
磁石の原理に基づいて同極の極77と72は互に反発し
あい、同様に極78と73も反発しあう。サポート磁石
76が好ましくは円あるいはリングの形に構成されると
、サポート磁石76は加速移動質量71をサポート磁石
76のほぼ中心における初期位置の方向に弾力的に付勢
しようとする。しかし直線加速力がもともとアンテナ装
置間に機械的に接続されているサポート磁石76を加速
しようとする場合、質量71の慣性はこの実施例におい
て磁力に打ち勝ち、質量71の移動を許す。
第7図は別の実施例の加速移動質量85を用いたアンテ
ナ装置間の実施例を示している。アンテナ装置間は好ま
しくはジンバル継手53の僅か下側に位置する重心(図
示せず)を有している。重心の位置はカウンタウェイト
100を変化することによって調整できる。アンテナ5
1はマスト70によって支持されている。衛星目標物の
捕捉は高度軸心810回りでアンテナを回転する高度駆
動装置92と包囲軸心820回りでアンテナを回転する
方位駆動装置93とによって行なわれる。
マスト70は安定プラットホーム52の作用およびジン
バル53の下側の重心のずれによる振り子作用によって
はぼ安定した方向に維持される。ジンバル53は好まし
くは第1のジンバル軸心83とこの軸心83に対し直交
する第2のジンバル軸心84を有している。互に直交す
るジンバル軸心83 、84は好ましくはジンバル継手
53を規定する水平平面の中に置かれている。このジン
バル構造物は動力車に用いられているようなU字継手と
同じである。
安定プラットホーム52は好ましくは1つのジャイロス
コープ61を有している。このジャイロスコープ61は
ジャイロスコープモータ62とジャイロスコープロータ
63とを有している。モータ62はジャイロスコピック
作用を行うためロータ63を早い速度で回転する。ジャ
イロスコープ61は好ましくはプラットホーム52によ
って支持されている。2つのジャイロスコープ61を設
けることができ、それらのジャイロスコープはそれらの
軸心が互に直交するように回転可能に設けられる。その
回転はジャイロスコープ61をその回転軸心を中心とし
てすりこぎ運動することを可能にする。2つあるいはそ
れ以上のジャイロスコープ61が用いられる場合、重力
がジャイロスコープ61を垂直方向に付勢しようとする
ようにその回転軸心の下側に重心がくるように設けられ
る。これはまたすりこぎ制限装置とも考えられる。各ジ
ャイロスコープ61はプラットホーム52の上あるいは
下に設けられる。ジャイロスコープ61は非垂直位置に
おいて交互に傾むけられうる。そのような場合対称配置
においてジャイロスコープ61を傾むけることが好まし
い。
加速移動質′t85は直線加速による不安定力に対し補
償する。第7図に断面図で示した加速移動質量85はリ
ングの形にされ、いいかえれば円筒の形をしている。加
速移動質量85はサポートハウジング87によって支持
されている。質量85はサポートハウジング87の中で
水平方向に自由に滑ることができる。たとえば第7図に
おいて加速移動質量85はサポートハウジング87の中
で左右に自由に滑ることができる。第7図は二次面の図
面であるが、     −加速移動質量85はまた紙面
の前後の方向およびそれらの中間のすべての方向に自由
に滑ることかできる。即ち加速移動質量85は好ましく
は水平平面内において360°自由に移動できる。
ハウジング87は開口104を有し、この開口104を
通してマスト70が通過し、サポート57およびマス)
70のジンバル53に関する相互の自由な動きを可能に
している。サポートハウジング87は好ましくは質i′
85の滑りを容易にするためにテフロンで被覆された下
側表面88を有している。同様にプラットホーム52の
下側面89はテフロンが被覆されている。また滑り質量
85はテフロンで被覆でき、下側表面をガラスあるいは
研摩された金属にできる。
質量85は3本あるいはそれ以上の脚部の上に支持され
、それらの脚部の底がテフロンが被覆されてもよい。
加速移動質量85は弾性部材86によって初期位置に保
持されている。弾性部材86はばねである。また加速移
動質量85は電磁装置、静電力、液圧装置あるいは当該
技術者において明らかな別の装置によって初期位置に保
持できる。
方位駆動装置93はジンバル平面あるいはジンバル継手
53の上に設けられている。これはもし方位駆動装置が
ジンバル53の下側に位置していると、指示誤差が生ず
るので重要である。
プラットホーム52をアンテナ51に直接接続する必要
はない。図示した実施例においてプラットホーム52は
その上にアンテナ51が取り付けられているマス)70
の方向を安定する。従ってプラットホーム52はマスト
70を介してアンテナ51に機械的に接続されている。
プラットホーム52の安定は、その上にサポート57が
設けられている船あるいはプラットホームの縦揺れおよ
び横揺れの運動中、アンテナ51を安定しようとし、ア
ンテナ51の指示を一定方向に保とうとする。
スリップリングによるアンテナ51と衛星受信器との接
続は望ましくなく、これは装置全体に適さない(INM
AR8AT仕様書参照)。従ってケーブルを解くために
アンテナ51の方位の設定を(たとえばアンテナ51を
方位軸心82を中心として急速に回転することによって
)すばやく調整することがしばしば必要である。プラッ
トホーム52が急速に反転すると、ジャイロスコープ6
1を不安定にしようとする。第7図に示した実施例にお
いてアンテナ51の方位設定が変えられる際にプラット
ホーム52を回転する必要はない。
プラットホーム52は好ましくはマスト70の上に回転
可能に配置されている。リング軸受91はマスト70の
」−におけるプラットホーム52の回転を容易にするた
めに設けられている。はとんどの実際の装置において軸
受91の中に摩擦が存在するので、マスト70を中心と
してプラットホーム52を回転するために用いるプラッ
トホーム方位駆動装置頒を設けることが望ましい。好ま
しい実施例においてプラットホーム駆動装置90は船の
コンノにスに従い、船がその船首を変えた場合にプラッ
トホーム52の方向が駆動装置間によって変えられ、プ
ラットホーム52がコンパスの方向に関しほぼ一定した
方向のままにある。実際船はアンテナ装置間を下に反転
するが、アンテナ装置(資)はほとんど動かないままで
ある。
プラットホーム駆動装置(イ)は歯車%、97によって
マスト70に接続されている。
高度駆動装置92および方位駆動装置93に対しては好
ましくはステップモータが用いられる。ステップモータ
の使用は、ステップモータの永久磁界による残留トルク
が船首が変化するか船が長短離動いた時にだけ高度およ
び方位軸心に対する必要な力を負うので非常に有利であ
る。沢山の設備においてこれらの状態はほとんど生ぜず
、従って台座は使用期間中においてほとんど動力がゼロ
の駆動されない状態にある。別の利点として、普通のサ
ー2制御駆動装置が実際動力喪失により1ホールダウン
′すると、ステップモータの使用が動力景失の前に設定
された方位位置において最終設定高度を維持しようとし
、それによって船首が数置の間に維持される非常に長い
期間に亘って有用な通信を維持する。
高度駆動装置92、方位駆動装置93並びにプラットホ
ーム駆動装置(イ)に対しその整流子放電が環境的に容
認できるような普通のサーゼモータが用いられる。
本発明の別の実施例はジャイロスコープ61の場所にお
いてセルシントルクを利用する。これは非常に高価なジ
ャイロスコープをなくシ、比較的安価な2つの小さな構
成要素に換えられる。
第4図ないし第8図に示した形式の加速移動質量の構成
要素の選択および調整は、直線加速度が次の式に基づい
てプラットホームに縦揺れモーメント、トルクあるいは
その両方を生ずるということを考慮して行われる。
MLム=I)rntaL人 ここでMt、AJ’直線加速装置の縦揺れモーメントD
はジンバルとアンテナプラットホームの重心との間のオ
フセット距離、mtはアンテナプラットホームの総質量
およびaLAは直線加速度成分である。
加速移動質量によって発生されるオフセットモーメント
は次の式で与えられる。
MD、 W ”dm g ここでMDMは加速移動質量によるオフセットモーメン
ト、XはC0Gオフセツト距離(第3図参照)mDMは
加速移動質量の質量、およびgは重力である。
第4図に示した実施例の場合オフセット距離Xはばね定
数kに関係して次の式で与えられる。
rrIDM ILLA X=  − に 加速移動質量を次のように決めることが望ましい。即ち MLA=MDM または または この関係ははね定数および所望の質量の決定に利用され
る。
加速移動質量の単独共振周波数およびばねの組み合わせ
を重要視する場合、その計算の一般式は次の関係を考慮
して求められる。
F=ma(力=質歓X加速度) )Qc = ”DM aLA aLム=七8 INMAR8AT仕様書および特別なアンテナ用途に対
する仕様書が特に関係する。たとえばINMAR−8A
T仕様書は、上側甲板装置に導入される加速度が0.5
 gより小さな最大接線加速度を有し、8秒の周期の横
揺れ運動、6秒の周期の縦揺れ運動および艶秒の周期の
揺首運動に耐えなければならないことを指摘している。
従ってこのINMAR8AT仕様書において最も早い励
起作用1/(6秒)あるいは0,167 H+cである
アンテナ装置においてたとえば次のパラメータを有して
いると、即ち、 (ジンバルの上における総重量) wl、A= 220
ポンドD=0.4インチ X −6,0インチ(最大) f50Hz 次の計算が得られる。
”0M2−mLAD g Xk=mDMaLA 即ち mDM=0.2277(塊) WDM=7.33(ポンド) fLA= 0.903 (Hz)またはP−1,107
(秒/周期) これらの関係およびそれらの例は、加速移動質量を持っ
ている特別なアンテナ台座を構成するのに利用できる。
本発明の有利な実施例、における上述の開示は本発明の
実施および利用の仕方について当該技術者に知らせるた
めのものである。別の開示はAlbert HDi@s
sr氏発明の米国特許第3893123号明細書(発明
の名称’ Comblnation Gyro and
 PendulumWeight 5tabilize
d Platform Antenna System
 ’およびAlb@rt HBl@w@r氏など発明の
米国特許第4020491号明細書発明の名称’ Co
mblnation Gyro and Pendu−
1umWaight Pa5slvs Ant@nna
 Platform Stabilizat1onSy
mtsm’に含まれており、両者の明細書は本発明の参
考例としてあげられる。
本発明は発明の思想および範囲から逸脱することなしに
色々な形に変更できることはもちろんである。本発明の
範囲は図示した実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に含まれるすべての変形例を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
第1図は船にあるマストあるいは塔の頂部に設けられた
アンテナ装置の概略斜視図、第2図は船におけるアンテ
ナ装置の概略側面図、第3図は加速移動質量および安定
プラットホームの形の概略図、第4図は加速移動質量の
異なる実施例の斜視図、第5図は第4図に示した形式の
4つの加速移動質量を持った安定プラットホームの平面
図、第6図は加速移動質量の異なる実施例の断面斜視図
、第7図は安定プラットホームの上に設けられかつ異な
った実施例の加速移動質量を有するアンテナの背面図、
第8図は加速移動質量のさらに異なる実施例の斜視図、
第9図は安定台座の上に設けられかつ好ましい形の加速
移動質量を持ったアンテす装置の背面図、第10図は第
9図における10−10線に沿う安定台座の平面図、第
11図は第9図および第10図に示した実施例のりャイ
pスコープ取り付は装置およびプラットホーム取り付は
装置の断面図、第12図は第11図に示したジャイロス
コープの断面側面図、第13図は船のマストに設けられ
た台座の概略説明図である。 関・・・アンテナ、52・・・プラットホーム、団・・
・ジンバル、馴・・・塔、55・・・船、団・・・船の
縦揺れ中心、61・・・ジャイロスコープ、65・・・
加速移動質量、66・・・ばね、67・・・加速移動質
量、郭・・・ばね、70・・・マスト、71・・・加速
移動質量、85・・・加速移動質量、87・・・サポー
トハウジング、93・・・方位駆動装置、109・・・
加速移動質量、200・・・加速移動質量、201・・
・ジンバル継手、205・・・プラットホーム。 出願人代理人  猪 股    清 (71)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l〕船に設けられた衛星アンテナと接続して使用する安
    定プラットホームにおいて、プラットホームが船の上に
    支持するために用いるジンバル継手の上に設けられ、こ
    のプラットホームが船の縦揺れおよび横揺れ運動中にお
    いてプラット械的に接続され、加速移動質量が直線加速
    を補償するために設けられ、この加速移動質量が直線加
    速がない場合に初期位置にあシ、プラットホームと加速
    移動質量とアンテナが、加速移動質量が初期位置にある
    場合に静的にバランスした構造物を構成し、この構造物
    がジンバル継手の下側に位置する重心を有し、加速移動
    質量がプラットホームを不安定にしようとする直線加速
    による力を減少するように作用し、加速移動質量がプラ
    ットホーム、加速移動質量およびアンテナで形成された
    構造物の直線加速に応答して前記初期位置から隔てられ
    た変位位置に移動でき、アンバランスの重力が直線加速
    度による不安定な力を相殺しようとするように加速移動
    質量がその変位位置に移動する際に、加速移動質量が前
    記構造物に作用する重力をアンバランスにすることを特
    徴とする加速移動質量を持。 た安定プラットホーム。 2)ジャイロスコープを有し、変位に対するジャイロス
    コープの抵抗がプラットホームを安定するようにジャイ
    ロスコープがプラットホームに機械的に接続されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の安定プ
    ラットボーム。 3)2つのジャイロスコープを有し、第7のジャイロス
    コープが第2の軸の上に回転可能に設けられ、第2のジ
    ャイロスコープが第1のジャイロスコープの軸心に対し
    ほぼ直角の第一の軸の上に回転可能に設けられ、第7お
    よび第2のジャイロスコープがそれらがプラットホーム
    を安定するようにプラットホームに機械的に接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の安
    定プラットホーム。 り第7のジャイロスコープの軸がプラットホームの平面
    に対しほぼ平行に走り、第2のジャイロスコープの軸が
    プラットホームの平面に対しほぼ平行に走っていること
    を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の安定プラッ
    トホーム。 り静的にバランスされた構造物の重心が、加速移動質量
    がその初期位置にある場合にジンバル継手の下側約り、
    jコjIII+の点にあることを特徴とする特許請求の
    範囲第7項ないし第1項のいずれかに記載の安定プラッ
    トホーム。 t)構造物がジンバルを通るほぼ水平の平面と一致する
    最初の重心で初め静的にバランスされ、この構造物がこ
    の構造物に機械的に接続されたカウンタウェイトを有し
    、この静的にバランスされた構造物とカウンタウェイト
    の今計の重心がジンバル継手の下側に位置されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のい
    ずれかに記載の安定プラットホーム。 7)加速移動質量が直線加速がない場合にその初期位置
    に戻ろうとするように、加速移動質量が弾力的に配置さ
    れ、加速移動質量が初期位置に戻る際にこの加速移動質
    量がプラットホームと加速移動質量とアンテナとから形
    成された構造物をバランス状態に戻すことを特徴とする
    特許請求の範囲第7項および第3項ないし第6項のいず
    れかに記載の安定プラットホーム。 ′lr)加速移動質量がジンバル継手の上でプラットホ
    ームに回転可能に支持された振り子からなっていること
    を特徴とする特許請求の範囲第7項または第3項ないし
    第7項のいずれかに記載の安定プラットホーム。 り)質量からなる振り子がプラットホームに回転可能に
    接続された非常に短かいアームによって支持されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第を項に記載の安定プ
    ラットホーム。・lの加速移動質量が、プラットホーム
    およびこのプラットホームによって支持されたすべての
    構造物の二次振り子周期よシも少なくとも10倍はど短
    い振り子周期を有していることを特徴とする特許請求の
    範囲第を項に記載の安定プラットホーム。 7ノ)縦揺れおよび横揺れ運動にさらされる装置と関連
    して使用する安定アンテナプラットホームにおいて、プ
    ラットホームがほぼ垂直に向けられているマストの上に
    回転可能に設けられ、ジンバルがこのマストを縦揺れお
    よび横揺れ運動にさらされる装置の上に配置されたサポ
    ートに接続し、アンテナがプラ・ントホームに機械的に
    接続され、このス、ラットホームの安定が装置の縦揺れ
    および横揺れ運動中においてアンテナを安定しようとし
    、アンテナの指示をほぼ一定方向に保つようにし、プラ
    ットホームが互にほぼ直交する軸の上に回転可能に設け
    られた少なくともλつのジャイロスコープを支持し、加
    速移動質量がマストによつて支持され、加速移動質量が
    直線加速度によ〜て発生される力を補償するために利用
    され、プラットホーム、アンテナ、ジャイロスコープお
    よび加速移動質量が1つの構造物を形成し、この構造物
    がほぼバランスされ、ジンバルの僅か下側に位置する重
    心を有しこの里心が、加速移動質量が直線加速度がない
    状態で初期位置にある場合ジンバルを通る垂直軸心の上
    にほぼ位置し、加速移動質量が初期位置を有し、この加
    速移動質量が構造物の直線加速に応答してその初期位置
    から隔てられた変位位置に移動でき、加速移動質量が直
    線加速による不安定力を相殺するように構造物の重心を
    移動しかつこの構造物に作用する重力をアンバランスに
    し、加速移動質量が直線加速のない場合構造物にバラン
    スを回復する位置まで戻ることを特徴とする安定アンテ
    ナプラットホーム。 7.2)プラットホームがマストの回りを回転するため
    に用いられ、このプラットホームがもし装置が回転した
    際にほぼ同じ方向を保つことができ、それによって装置
    はプラットホームを不安定にすることなしに回転するこ
    とを特徴とする特許請求の範す第1/項に記載の安定ア
    ンテナプラットホーム。 13)加速移動質量がサポートノ〜ウジングによって支
    持された摺動可能なリングからなシ、加速移動質量をそ
    の初期位置の方向に付勢する弾性装置を有していること
    を特徴とする特許請求の範囲第1/項または第1j項に
    記載の安定アンテナプラットホーム。 ノリ弾性装置が複数のばねからなっていることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項に記載の安定アンテナプラ
    ットホーム。 tj)弾性装置が電磁石からなっていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第13項に記載の安定アンテナプラッ
    トホーム。 /6)加速移動質量が複数のばねを持った質量からなり
    、これらのばねが質量をその初期位置に付勢するために
    質量に対し配置され、これらのばねがプラットホームに
    対しても配置されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1ノ項に記載の安定プラットホーム。 /7)加速移動質量が、加速移動質量とこの加速移動質
    量を支持する表面との間の摩擦を減少するために空気軸
    受の上に支持されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1/項または第1コ項に記載の安定アンテナプラッ
    トホーム。 /r)位置調整可能なカウンタウェイトが構造物の重心
    の位置を調整するためプラットホームによつて支持され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1/項な込し
    第17項のいずれかに記載の安定アンテナプラットホー
    ム。 ツタ)加速移動質量がジンバル継手の上でプラットホー
    ムに回転可能に支持された振り子からなって因ることを
    特徴とする特許請求の範囲第1/項ないし第it項の込
    ずれかに記載の安定プラットホーム。 λの振り子がプラットホームに回転可能に接続された非
    常に短いアームで支持されtこ質量からなっていること
    を特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の安定プラ
    ットホーム。 2ノ)加速移動質量が、プラットホームおよびこのプラ
    ットホームに支持されたすべての構造物の二次振シ子周
    期よシ少なくとも5倍短い振り子周期を有していること
    を特徴とする特許請求の範囲第1I項に記載の安定プラ
    ットホーム。 22)縦揺れおよび横揺れ運動にさらされるサポートに
    関連して用いる安定アンテナ装置におhてアンテナ装置
    がジンバル継手を有し、アンテナ装置がサポートの上に
    支持され、このサポートがジンバル継手に接続され、ア
    ンテナ装置がジンバル継手の上にサポートが移動した際
    にアンテナ装置がレベルを維持できるように吊シ下げら
    れ、アンテナ装置がほぼバランスされ、ジンバル継手の
    僅か下に位置する重心を有し、加速移動質量がアンテナ
    装置によって支持され、加速移動質量がアンテナ装置の
    直線加速によりて発生される力を補償するために利用さ
    れ、加速移動質量が初期位置を有し、加速移動質量がア
    ンテナ装置の直線加速に応答してその初期位置から離れ
    た変位位置に移動で色、加速移動質量が直線加速による
    不安定な力を相殺するよ5にアンテナ装置の重心を移動
    しかつアンテナ装置に作用する重力をアンバランスにし
    、加速移動質量が直線加速がない場合アンテナ装置にバ
    ランスを回復する初期位置に戻すことを特徴とする安定
    アンテナ装置。 n)加速移動質量が加速移動質量とアンテナ装置との間
    の摩擦を最小にするため空気軸受の上に支持されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第n項に記載の安定ア
    ンテナ装置。 J)加速移動質量をその初期位置の方に付勢する弾性装
    置を有していることを特徴とする特許請求の範囲第お項
    に記載の安定アンテナ装置。 」)弾性装置がアンテナ装置と加速移動質量との間に配
    置された複数のばねからなっていることを特徴とする特
    許請求の範囲第n項に記載の安定アンテナ装置。 、26)弾性装置が加速移動質量をその初期位置の方向
    に付勢する磁界を形成するために採用する電磁石からな
    つていることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載
    の安定アンテナ装置。 、27)静的にバランスした構造物の重心が、加速移動
    質量がその初期位置にある場合、ジンバル継手の下側に
    O,ノ〜o、rインチの範囲で離れていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第r項、第1/項、第7.
    2項または第19項の−ずれかに記載の安定プラットホ
    ーム。 d)加速移動質量が振シ子長ぎを有し、加速移動質量が
    、(加速移動質量の重量よシ小さい)静的に安定した構
    造物の重量と重心のオフセット距離との積を加速移動質
    量の振υ子長さで割った値より僅かに小さな重さを有し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第27項に記載
    の安定プラットホーム。 コタ)加速移動質量が共振周波数を有し、プラットホー
    ムが加速移動質量の共振周波数よplo倍以上小さな複
    合共振周波数を有していることを特徴とする特許請求の
    範囲第7項ないし第3項のいずれかに記載の安定プラッ
    トホーム。
JP2596584A 1983-02-14 1984-02-14 加速移動質量を持つた安定アンテナ装置 Pending JPS59161101A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US46622283A 1983-02-14 1983-02-14
US466222 1983-02-14
US544445 1983-10-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59161101A true JPS59161101A (ja) 1984-09-11

Family

ID=23850962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2596584A Pending JPS59161101A (ja) 1983-02-14 1984-02-14 加速移動質量を持つた安定アンテナ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59161101A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03125983A (ja) * 1989-10-12 1991-05-29 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
WO1993012558A1 (en) * 1991-12-19 1993-06-24 Furuno Electric Company, Limited Apparatus for directing antenna on mobile body
WO2023112246A1 (ja) * 2021-12-16 2023-06-22 日本電信電話株式会社 浮体構造物、制御方法、およびプログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164352A (ja) * 1974-10-07 1976-06-03 Bii Ii Ind Inc
JPS55141804A (en) * 1979-04-24 1980-11-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Small size antenna for ship

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5164352A (ja) * 1974-10-07 1976-06-03 Bii Ii Ind Inc
JPS55141804A (en) * 1979-04-24 1980-11-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Small size antenna for ship

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03125983A (ja) * 1989-10-12 1991-05-29 Mitsubishi Electric Corp レーダ装置
WO1993012558A1 (en) * 1991-12-19 1993-06-24 Furuno Electric Company, Limited Apparatus for directing antenna on mobile body
WO2023112246A1 (ja) * 2021-12-16 2023-06-22 日本電信電話株式会社 浮体構造物、制御方法、およびプログラム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4596989A (en) Stabilized antenna system having an acceleration displaceable mass
US5419521A (en) Three-axis pedestal
US3893123A (en) Combination gyro and pendulum weight stabilized platform antenna system
US4621266A (en) Device for stabilizing and aiming an antenna, more particularly on a ship
JPS6115361B2 (ja)
US4442435A (en) Gyro stabilization platform for scanning antenna
US4582291A (en) Mechanically stabilized platform system
US4193308A (en) Fluid dashpot gyro stabilized platform caging system
US3860931A (en) Ship-borne gravity stabilized antenna
EP3542414B1 (en) A stabilization arrangement for stabilization of an antenna mast
JP2008228045A (ja) 衛星追尾用アンテナ装置
JPS59161101A (ja) 加速移動質量を持つた安定アンテナ装置
US6191749B1 (en) Arrangement comprising an antenna reflector and a transceiver horn combined to form a compact antenna unit
RU2301482C2 (ru) Антенная система со стабилизированной плоскостью вращения обзорного корабельного радиолокатора
JPS61281917A (ja) 安定化プラツトホ−ム装置
US11613332B2 (en) Gyroscopic stabilizer
US3171612A (en) Satellite attitude control mechanism and method
JPS607202A (ja) スタビライザ装置
JPH0690106A (ja) アンテナマウント
JPS5964902A (ja) 安定化機構
EP0077378B1 (en) Mechanically stabilized platform system
JPS6111773Y2 (ja)
JPS6028303A (ja) 衛星通信用アンテナ装置
GB2173347A (en) Stabilized mount for a platform
JPS6148085B2 (ja)