机动式雷达天线座系统设计探讨微波设备

机动式雷达天线座系统设计探讨

机动式雷达天线座系统设计探讨 2011： 摘 要：主要介绍了机动式雷达天线座系统一般组成及其结构设计特点，并结合实例对底座转台进行了有限元分析。关键词：机动式雷达；天线座；有限元分析1 引 言天线座是天线的支撑和定位装置。天线座系统包括方位和俯仰动力驱动装置，座架由底座，转台等组成，以及同步传动系统。机动式雷达要求系统具有较高的机动性，能迅速转移，因此机动式雷达的天线座要求结构紧凑，重量轻，且其刚强度要好。2 天线座系统设计特点由于机动式雷达一般要满足车载要求，在具体设计时，往往受空间高度尺寸的限制，因此天线座较多采用转台式结构。底座与转台可采用铸件或焊接件；方位大齿轮与方位大轴承一体化，结构紧凑，又有较高的抗倾覆能力。方位动力驱动系统的减速装置设计，以往因其非标性多为自行设计，不但设计周期长，且减速器的通用性较差。现在可供选用的各种类型的减速器规格齐，安装方式多样，一般都能选到性能优异又能满足安装要求的现成产品，大大缩短了研制周期。方位同步轮系可采用模块化设计，与减速器一样有多种安装形式及系列化产品设计。天线俯仰装置是天线座系统的重要组成部分。对小型的天线通常采用单根梯形丝杆驱动的方式，可实现任意位置自锁。阵面较大的雷达，特别是平面阵面常可采用双丝杆同步驱动的方式，同时传动链中设置自锁蜗轮蜗杆付，保证随机静态自锁，采用带抱闸的电机驱动，两道锁定环节可靠保证天线倒竖随机自锁。对于扇扫雷达，特别是扇扫范围超过360°的天线座系统，这里介绍一种既带多重电路保护功能又具备极限缓冲机械保护装置的一套装置。其机构图如图1所示。

该装置能可靠防止方位转台过冲造成系统故障。其第一道保护是方位控制系统的软件保护.第二道保护是接近开关检测方位转台是否到达极限位置。第三道保护是一旦过冲，由微动开关直接切断控制回路，迫使方位转动失去驱动动力。机械缓冲保护装置是在第三道电路保护起作用时，吸收转台冲击的惯性能量，强行机械限位，起到最后一道保护作用。 机械限位装置既能保证方位绝对限位，又不会造成整个天线座系统的结构破坏，关键在于缓冲装置的结构设计及缓冲器的缓冲性能与系统的适配。油压式缓冲器既能吸收动能，又不会象一般弹性缓冲器那样出现反弹现象。这是其特殊的工作原理保证的.油压式缓冲器，将加于油压缓冲器上的运动施压于活塞内的工作油，强使它通过节流孔流出，结果工作油温度升高，热能再传给缸体，散发到大气中，即将动能变为热能，因而吸收的能量不反弹，可实现所希望的减速停止。3 关键结构件的实例设计分析以比较具有典型特点的某雷达天线座系统的结构设计为例，其天线座系统的结构形式及组成如图2所示。

为满足机动性雷达天线座重量轻，刚强度高的要求，用ideas软件对主要结构件底座与转台进行有限元分析及优化设计。3.1 底座几何模型的建立及单元的网格划分底座选用板单元模型，底座上表面的单元节点过于大轴承连接的螺栓孔，下表面的单元节点过于平台连接的螺栓孔，这样利于加载荷。3.2 底座的工况底座受风力及风力所产生的倾覆力，上部物体的重力，及传动链的驱动力。各种力与力矩的计算不再详述，只介绍力与力矩如何附加于几何模型上。倾覆力矩通过36个螺栓由大轴承传递给底座。倾覆力使一侧18个螺栓受向上的力，另一侧18个螺栓受向下的力。

式中：Fi——由于倾覆力作用于单个螺栓上的力； Ri——螺栓到翻转轴线的距离； My——倾覆力矩。每个螺栓所受的力与螺栓到翻转轴的距离成正比，则倾覆力可折算成每个螺栓所受的力。风载Fx通过36个螺栓平均分担由大轴承传递给底座，传动链的驱动力Fr′也通过这36个螺栓由轴承传递给底座。底座上部的重量G1由大轴承与底座接触的这一环所承受。3.3 底座边界条件底座与平台接触底面Z方向约束，底座与平台螺栓联接处全约束。3.4 计算结果经反复多次优化后，底座结构的重量指标，最大位移量，及最大应力值及应力分布图都达到和超过了预期的指标要求.其应力图如图3所示。

转台的有限元优化分析结果如图4所示。

4 结束语机动性是雷达适应现代战争要求的必要的生存条件，因此，围绕如何提高雷达机动性能的研究具有很大的现实意义。针对一般机动式雷达天线座系统的设计探讨正是基于这种目的，希望能为同类系统的研究提供一点借鉴作用。参考资料1吴凤高.天线座结构设计. 西北电讯工程学院2许镇宇.机械零件. 北京：高等教育出版社(end)

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