NO773818L - Skipsantenne. - Google Patents

Description

SKIPSANTENNE.

Oppfinnelsen angår en antenne med 3-akset-rammestabilisering, særlig skipsantenne, for kompensering av skipets bevegelse og antennefølgning av en satelitt.

Det blir for tiden utviklet og prøvet satelitt-radiosysterner som muliggjør generelle forbedringer av kommunikasjonsmulighetene for skipsfarten. Ved slike systemer kan kvaliteten og påliteligheten av kommunikasjonsstrekningene forbedres i vesentlig grad og kommunikasjonsmulighetene ut-vides. Foruten dekning av vanlige kommunikasjonsoppgaver kan slike systemer muliggjøre en 24-timers tjeneste over hele verden for overføring av værmelding, navigasjonsdata og rute-rådgivning, en pålitelig sikkerhet- og nødanropstjeneste, tele-fon- og fjernskriverforbindelse mellom skip og offentlige telefonnett, faksimil- og dataoverføring med bithastighet,

og nyhets- og underholdningsprogramoverføring.

De vesentligste bestanddeler i et slikt sate-littradiosystem er geostasjonære satelitter, landstasjoner og skipsstasjoner. De sistnevnte består hovedsaklig av en stabilisert skipsantenne som ved alle skipets bevegelser stadig er rettet mot satelitten, samt kommunikasjonstekniske innret-ninger forøvrig.

Det er kjent firakset rammestabilisering med følgende akser rulleakser, stampeakse, azimutakse og ele-vasjonsakse. Når det gjelder stabiliseringsmetoden skiller man mellom passive systemer hvor rulleaksen og stampeaksen stabiliseres passivt ved hjelp av tyngdekraften og to motsatt-løpende tumlelegemer. Azimut- og elevasjon som som regel er underkastet mindre bevegelser enn de to førstnevnte akser, stabiliseres aktivt. Ved fullstendig aktivt system blir såvel rulleaksen som stampeaksen aktivt stabilisert. Her er det da nødvendig med en loddrettføler.

Fra "Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 27, S: 747" er det kjent en treakset rammestabilisering for skipsantenne hvor rammen som er festet på en mast på dekket av skipet utfører en hel azimutomdreining på 360°.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en treakset rammestabilisering for skipsantenne som har en for lite mekanisk oppbygning og arbeider uten gyrosystemer for stabiliseringen og sleperingkoplinger for signalledningene,

og som er lett å betjene og også kan anbringes på de minste skip med store stampebevegelser, rullebevegelser og gire-bevegelser.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved et universalledd hvis ene gaffel er stivt forbundet med en mast som

står vinkelrett på dekksplanet, hvilken gaffel bærer svingbart lagertapper for leddkorsets armer parallelt med skipets stampeakse, universalleddets andre gaffel er svingbart lagret i leddkorsets andre to armer, parallelt med skipets rulleakse, hvilken andre gaffel på midten og 90° forskutt i forhold til sine armer har i motsatt retning av disse to ytterligere armer som svingbart bærer akselen for en parabolantennes krysselevasjonsakse.

Ved oppfinnelsesgjenstanden har den treaksede rammestabilisering følgende rekkefølge: Stampeakse, rulleakse og krysselevasjonsakse.

Ved oppfinnelsesgjenstanden er det ikke nød-vendig med noen akse med full omdreining og allikevel er den i stand til å følge skipets kontinuerlige kursbevegelse.

Dette skjer ikke slik som ved alle andre anordninger ved en azimuttdreining, men ved en kombinert rulle- og krysseleva-sj onsbevegelse.

Fortrinnsvis er parabolantennens lagerarm forlenget ut over krysselevasjonsaksen og bærer en dreiemomentutlignende motvekt, en mottagerenhet og en sendeforsterker.

Med fordel kan den andre gaffel være forlenget ut over rulleaksen og i de ytre ender for dreiemomentutligning bære en motvekt og en loddrettføler.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene:

Figur 1 viser skjematisk satelittkommunika-sjon ved hjelp av en antenne ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser skjematisk en treakset rammestabilisering for en skipsantenne ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser i perspektiv en skipsantenne

ifølge oppfinnelsen anordnet i en radom..

På figur 1 er vist et skip 2 med en kommando-bro 4. På overdekket befinner det seg en mast 8 med en radom 6 hvis innhold er vist på figur 3. I et utsnitt på figur 1 er det under dekk vist en datamaskin 10.

I radomen 6 befinner skipsantennen 12 seg slik som vist på figur 3 og ved kompensering for skipets bevegelse er antennen stadig rettet på en satelitt 14 idet en peilefeil på 2,5° ikke må overskrides. Satelitten 14 står på sin side i forbindelse med en bakkestasjon 16 og en ytterligere skipsstasjon 18. For å sikre forbindelsen mellom skip og satelitt må den på figur 2 og 3 viste stabiliserings-innretning 20 være i stand til å følge skipets bevegelse som følger: Rulling: vinkelamplitude - 35° periode på 10 sekunder. Stamping: vinkelamplitude 15° periode på 10 sekunder. Giring: vinkelamplitude -. 4° periode på 100 sekunder.

Videre må stabiliseringen være istand til å sikre følging også når antennen 12 i lengderetningen befinner seg ca. 70 m foran skipets tyngdepunkt og i vertikal retning ca. 30 meter over skipets tyngdepunkt og i vilkårlig lateral utsvingning av skipet.

Da det på skip må regnes med ekstreme betingelser, må antennen i tillegg arbeide tilfredsstillende innenfor et temperaturområde på -40 - +65°C. Innretningen må også kunne tilfredsstille alle krav til luftfuktighet inntil 95% kon-stant luftfuktighet og sterkt vekslende luftfuktighet innbe-fattet kondenseringsperioder hvor antennen såvel utvendig som innvendig er belagt med rim eller dugg. Videre må det regnes med nedising ved vesentlig nedslag, med vind og sjokkpåvirk-ning, slik at følgeinnretningen med hensyn til kinematikk må ha enklest mulig oppbygning. Videre må enklere vedlikeholdsarbeider kunne utføres ombord hvis større vedlikeholdsarbeider bare skal utføres hvert annet år.

Prinsippet for den treaksede rammestabilisering er vist på figur 2. På dekket av skipet 2 står det vinkelrett på dette en mast 8 hvis topp er stivt forbundet med en gaffel 22 i et universalledd. Gaffelens ben 24 og 26 strekker .seg på tvers av skipets stampeakse 28 og har lågere 30. I disse lagre er svingbart lagret to armer 32 og 34 i et korsledd 36. De to andre armer 38 og 40 i korsleddet danner en akse 42 som er parallell med skipets rulleakse. I armene 38 og 40 er svingbart lagret en ytterligere gaffel 44 med armer 58,60.

På midten av gaffelen,44 befinner det seg to 90° forskutte og motsatt rettede armer 46 i hvilke er svingbart lagret en aksel 48 som er koaksial med en krysselevasjonsakse 62, hvilken aksel 48 er stivt forbundet med antennen 12. Antennen er i foreligg-ende tilfelle en parabolantenne med en diameter på ca. 1,25 m.

Kinematikken for den treaksede rammestabilisering som er vist på figur 2 muliggjør kompensering av skipets bevegelse og antennefølgning av satelitten hvor det ikke utføres noen fullstendig omdreining rundt aksene, tiltross for at skipets kursbevegelser følges kontinuerlig. Vesentlig ved oppfinnelsesgjenstanden er at det ikke skjer noen azimut-dreining, men en kombinert rulle- og krysselevasjonsbevegelse.

Men figur 2 viser prinsippet for kinematikken ved følesysternet, viser figur 3 en teknisk utførelses form av oppfinnelsen, idet det er anvendt samme henvisningstall som på figur 2. På figur 3 er særlig gaffelen 44 forlenget slik at den er dreiemomentfri lagret i tappene 38, 40. På de for-lengede gaffelarmer er anordnet en loddrett-føler og en motvekt 50, 52. Parabolspeilet 12 har likeledes forlengelser ut over akselen 48, i form av en profil som opptar en mottagerenhet 56 og en sendeforsterker.

Virkemåten for antennestabiliseringen er som følger: Ved innføring av skipets og satelittens posisjon i lengde og bredde i datamaskinen 10 ved hjelp av betjenings-personale under hensyntagen til den ønskede skipskurs regner datamaskinen ut rulle- og krysselevasjonsvinkelen. Den ønskede verdi av stampevinkelen er stadig null. Stabiliseringssignalene mellom utstyret over dekk og datamaskinen består bare av disse to signaler, bortsett fra energiforsyningssignaler. Rulleverdivinkelen er beregnet i forhold til lodd-rettningen og krysselevasjonsvinkelen er rammeforholdsvinkel. De beregnede signaler innføres 3 over dekk sluttede likestrømsservokretser. Det sjøgangskompenser-ende innstillingssystem (stampe- og rulleaksen) må kunne arbeide hurtig og direkte. Vesentlig mindre er de bevegelser som kryss-elevas jonen må følge. De er betinget av posisjonsendringer og kursendringer for skipet og er derfor meget langsom. Et enkelt motorpotensiometer med en utveksling på f.eks. 1:500

er tilstrekkelig for å tilveiebringe de nødvendige innstillings-momenter og samtidig gi en tilbakemelding. Integrerte kunst-stoff sj iktpotensiometere har tilstrekkelig levetid i forbindelse med likestrømsmotorer. Lineæritetsfeil over hele vinkelområdet endrer seg da mindre enn l%o.

Som loddrett målereferanse tjener da et to-akset målesystem som består av to omdreiningshastighetsfølere og to koplingslibeller. De ytterligere elektroniske komponenter er bestemt av de valgte motorer og målesystemet.

Signalene for rammeaksene overføres ved flek-sible lednings forbindelser.

Radomen er en vanlig kuleradom og skal ikke forklares nærmere.her.

Claims (3)

1. Antenne med treakset rammestabilisering, særlig skipsantenne, for kompensering av skipets bevegelse og antenne-følging av en satelitt, karakterisert ved et universalledd hvis ene gaffel (22) er stivt forbundet med en mast (8) som står vinkelrett på dekksplanet, hvilken gaffel bærer svingbart lagertapper (30) for leddkorsets (36) armer (32, 34) parallelt med skipets (2) stampeakse (28), universalleddets andre faggel (44) er svingbart lagret i leddkorsets (36) andre to armer (38, 40) parallelt med skipets (2) rulleakse (42), hvilken andre gaffel (44) på midten og 90° forskutt i forhold til sine armer (58, 60) har i motsatt retning av disse to ytterligere armer (46) som svingbart bærer akselen (48) for en parabolantennes (12) krysselevasjonsakse (62).

2. Antenne ifølge krav 1, karakterisert ved at parabolantennens (12) lagerarm (54) er forlenget utover krysselevasjonsaksen (62) og bærer en dreiemomentutlignende motvekt, en mottakerenhet og en sendeforsterker (56).

3. Skipsantenne ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre gaffel (44) er forlenget ut over rulleaksen (42) og i de. ytre ender for dreiemomentutligning bærer en motvekt og en loddrettføler (50, 52).