Книга: Метода по расчету вращающегося сочленения Часть 1

Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"

Файлы представлены исключительно для ознакомления

Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт

Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!

Распознанный текст из изображения:

. ИИНИСТЕРСТВО ВЬЕЙЕГО И СРЕДНЕГО СПЕ4ИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР / МОСКОВСКИИ ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИЯ~ИОЕБЫЙ ИНС ТИТУТ имени СЕРГО ОРДЮНИКИДЗЕ

д РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВРАЩАЮЩАЯ

СОЧЛЕНЕНИИ Пособие дяя курсового проектирования

по курсу

"Антенно-фидернме устройства" Под редакцией канд. техн. наук Б.Я. Мякииева

утверидейо на заседании Редсовета как .учебное пособие 29 декабря 1961 г. а '„ ф,

) "Д'

Распознанный текст из изображения:

ОГЛ АВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стр.

3

4

21 ЗЗ

Работа составлена В.Г. Воропаевой

Ф ь

М

Техн. редактор К.П. Барановская

Редактор В.А. Мартемьянова

Л -102196

Объем 2,5 печ.л.

Заказ 19/846

Тираж 500

Пена 8 коп.

Отпечатано на ротапринте МАИ

3

Предисловие .......................................... Глава 1. Расчет и конструирование коаксиальных вращающихся сочленений ........................,....

$ 1. Расчет коаксиальных вращающихся сочленений ...... 6 $ 2. Конструкции коаксиальйых вращающихся сочленений.. 10

Глава П. Расчет и конструирование волноводных и коаксиально-волноводных вращающихся сочленений ........... 20

Расчет волноводных сочленений ................

Расчет Коакдиальнб-волноводных сочленений ....

Конструкции волноводных и коаксиально-волноводных

Расчет и конструирование вращающихся сочленений

Настоящее пособие предназначено для студентов Московского авиационного института, выполняющих курсовой проект по антеннофидерным, устройствам. В нем изложена методика расчета и проектирования вращающихся сочленений коаксиального и волноводного типа.

В разделах, где рассматривается методика расчета сочленений, частично использованы материалы из учебного пособия А.С. Лаврова "Линии передач".

, Разработка чертежей и описание конструкций вращающихся сочленений сделаны в основном по материалам практики курсового проектирования в Московском авиационном институте.

Вопросы, связанные с механическими особенностями работы вращающихся сочленений, в даннои пособии не рассматриваются.

Распознанный текст из изображения:

ВВЕДЕНИЕ

Вращающиеся сочленения предназначены для передачи высокочастотной энергии от неподвикного передатчика Ъ антенне, вращающейся с заданной скоростью в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Соответственно мирокому применению в диапазоне сверхвысоких частот двух типов фидерных линий, вращающиеся сочленения делятся на коаксиальные и волноводные. Главная задача проектирования вращающихся сочленений - обеспечить постоянство передаваемой мощности при вращении антенны. Для этого в сочленениях долины применяться линии с конфигурацией поля, симметричной относительно оси вращения, или линии с круговой поляризацией распро— страняющейся волны. Обычно в сочленениях используются «оаксиальные линии с волной типа 1Ем и круглые волноводы с волнами типа

и Ц , обладающие осевой симметрией. В точках разрыва линии мекду подвикной и неподвикной частям» необходимо создать низкое последовательное сопротивление, а следовательно, и минимальное напрлиение в разрыве, что уменьмит утечку энергии и предохранит контакты от сгорания. Для этого в точке~ разрыва линий последовательно с ними включается коаксиельная дроссельная секция, обеспечивающая малое сопротивление в зазоре.

Вращающиеся сочленения можно разделить и по другим признакам, например, широкодиапазонные и узкодиапаэонные, работающие на больших и малых скоростях вращения и т.д.

Основные требования при конструировании сочленений:

1) при заданной мощности не долкен возникать электрический пробой;

2) в заданной полосе частот долкен быть максимальныМ коэффициент бегущей волны - И (к.б.в.);

3) конструктивные требования - механическая прочность, малый износ, герметичность, антикоррозийность, возмокность замены в случае негодности и т.д.

В соответствии с этими требованиями для расчета основных размеров вращающегося сочленения задаются исходные данные:

а) длина волны Х

б) величина передаваемой мощности Р

в) величина к.б.в. в заданной полосе частот Ь~

г) скорость вращения, герметичность конструкции и т.д.

Распознанный текст из изображения:

Глава 1 РАСЧЕТ И'КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЬКСИАЛЪНЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ

СОЧЛЕНЕНИИ

% 1. Расчет коаксиельных вращающихся сочленений Два основных типа коаксиельыых вращающихся сочленений:

/

ф тные коаксиальные сочленения, применяющиеся при малых скоростях вращения и низких уровнях мощности в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн;

ф бесконтактные дроссельные коаксиелькые сочленения, применяющиеся при больших скоростях вращения на вбех уровнях мощности (главным образом в сантиметровом диапазоне).

Первый тип вращающихся сочленений достаточно подробно описел в ккиге ~ 2~ (широкого прммененмя в современных радиолокационных станциях не имеет). Дроссельное вращающееся сочленение показано на фиг.1 и 2.

Фиг.1. Бесконтактный четвертьвояновый. ~ разомкнутый дроссель коаксиального вра-

щающегося сочленения.

В таких сочленениях трущийся контакт мекду подвямной и неподвикной частяыи линий заменяется электрическим коротким замыканкем по высокой частоте .в сечении ДЛ (фиг.2). Короткое заиыкание получается .за счет последовательного включения с внутренним и нарукным проводникамк коаксиала в месте зазора короткозамкнутых полу- волновых линий (фиг.2), входные сопротивления которых равны нулю. Полуволновая секция Разбивается на два участка по четверти длины волны, чтобы трущееся соединение линий находклось в том месте, где амплитуда тока бяизка к нулю. В этом случае потери на нагревание в месте соединения будут малы. Незначительным будет и

влияние срабатывания трущихся соединений ыа.входное сопротивление в зазоре. ~~пдщийса

На фиг.1 показана дроссельная секция, образованная разомкнутой коаксиальной линией в четверть длины волны, дающей . ~Ъ ~% ~4 ~ ~Ь' в месте зазора малое входное 'Ю сопротивление. Такая секция Х обычно применяется в сочленении внутреннего проводника коакс нала'. Если через х обозначить

Фиг.2. Бесконтактный .пояуФолносУыыарное сопРотивление, скле; в $'з~~ к й дроссеяА коа си дывающееся из входных сопротив- ального вращающегося сочленения. лений дросселей внутреннего и внешнего проводов коаксиальной линии (фиг.2), то эквивалентная схема включения этого сопротивления в линию монет иметь вид, показанный на фиг.З.

х- х,+х~

Для уменьшения зависимости входного сопротивления дроссе- /о ~~ /Ъ ля от частоты увеличивают волновое сопротивление р, внеш- Фиг.З. Эквивалентная схема вклюнего четвертьволнового участка

чения дроссеяей в линию. нарукной линми ВС по сравнению с волновым сопротивлением р~ внутренней линии ЛЕ . Обычно выбкрается у, 2,5 е 5 ~, . Для волновых сопротивлений дроссельных линий внутреннего и внешнего проводника коаксиала практически получены следующие соотношения:,: вояновое сопротивление ляним 1 (фиг.2) внешнего проводника берется в 2 е 2, 5 раза меньше волнового сопротивленмя яинии 1 внутреннего проводника ~, = (2 +, 2,5) Я~ , а"волновое сопротмвление линии 2 внешнего проводника в 3 и 3, 5 раза меньше волнового 'сопро-

1 тивлеиия ликии 2 внутреннего проводника ~~ = (3 + 3,5) ~т ; волновое.иш сопротивление линии 2 нарумного проводника коаксмала в 5 . 10 раз меньше волнового сопротивления основкой коаксиальиой линми ~Эе (5 + 10) Рл

.Зазор мещйу проводниками дроссельной линки 2 берется малым (О,5 - 2 мм), прмчем его уменьшение огранмчывается тоиьмв к©мствуи тивюаи и„ технологическими требованмямк. Те ке оообраменмя отио '-

7

Распознанный текст из изображения:

6;

сятся и к выбору зазора в сечении ЛК ~см.фиг.2), который' монет

составлять 0,2-1 мм.

Порядок расчета основных размеров ко-аксиального вращающегося сочленения

1. Выбирается волновое сопротивление основной коаксиальной линии вращающегося сочленения ~» . Чтобы выполнить дроссельное соединение диаметр внутреннего проводника коаксиала Й долкен быть; не менее 6 мм. диаметр нарукного проводника коаксиала Р выбирается из следующих условий: если требуется, чтобы коаксиальная линия пропускала максимальную мощность то отноиение — = 2 72

Р

У ' б Р э У

если требуется получить минимальные потери в линии, то †. 3,6. Задавиись отномением ~- , находят о» волновое сопротйвление

Р

основной коаксиальной линии вращающегося сочленения

Р» = 138 Е9 Т Ом.

Р

С1)

Полученное волновое сопротивление монет отличаться от заданного воянового сопротивления всей фидерноИ линии. 1огда для согласования линий могут быть применены согласующие устройства, расчет и конструкция которых подробно рассмотрены в работе ~ 2]

Затем коаксиальную линию, имеющую диаметры 6 и 0 , необходимо проверить на невозмокность распространения выоиих типов вали, которые ухудмают в сочленении усяовия передачи знергик. Чтобы в линни распространялась только основная волна ТЕМ и не распространялиоь волны высших типов как о , так и Н , необходимо выполнить условие

А)~г—

Д+~

(2)

где А - длина волны генератора или наименыая длина волны рабочего диапазона.

На кесткие коаксиальные яимии не имеется единого стандарта, поэтому их изготовляют применительно к проектируемому радиоустройству. В работе ~ 6] приведены параметры некоторых коаксиальных линий, используемых в промыиленности.

2. Задается величина к.б.в., которая долкна быть обеспечена в необходимой полосе частот. Практически установлено, что к.б.в.

- - фг+]ха+2~ ~Яг+]хг~ 2-(хл+хт)

к

!

~]х, +]х,' +2~ + )]Х, +]Хд! 2+(Х~+ М

(3)

Затем пользуясь приведенными на стр.7 практическими соотномения-

Э

ми для выбора волновых сопротивлений дроссельных линий, из уравнения (4) определяется одно из сопротивлений, например, ~т.

у, А!~1 о, р, ж!Ы

где Х» — средняя длина волны диапазона;

Ы= А — А — отклонение крайнеИ длины волны диапазона от

о,

средней.

В

Лалее из тех ке соотномений рассчитываются волновые сопротивления

г' г

0 ., Зная величину волновых сопротивлений, мокно рас-

считать диаметры дроссельных линий.

3. Производится проверка, мокет ли сочленение, имеющее выбран-

ные размеры, пропустить заданную мощность. Иаксимальная мощность,

которую монет передать кеоткая коаксиальная линия, рассчитывается

по формуле

гДЕ Ел»» - (15» 20)'10э в/~м - допУстимаЯ напРЯкенность полЯ.

Следует отметить, что эа счет металлических изоляторов и дизлектрическмх майб, поддеркивающих центральный проводник, предельная пропускаемая линией мощноств меные рассчитанной по формуле (5). 3тм детали такие ухудмают согласование в линии и сукают ра'- бочую пеяееу частот.

не должн быть нике 0,85 . 0,9; для особо ответственных линий эта величина повымается до 0,9 . 0,98. Зная к.б.в. и ~» ., мозно определить волновое сопротивление дроссельных линий. Для этого надо па заданному к.б.в. сначала рассчитать,величину реактивного сопротивления х представляющего сумму входных сопротивле-

У

. ний дросселей внеинего и внутреннего проводников Х,+Х~ ~ см.

фиг.Зф

Распознанный текст из изображения:

5

'Ф

!

,'Ф

(р

$ Г. конструкции коаксиальных впащающихся сочленений

Ф

При проектировании сочленений приходится учитывать, что они

должны иметь определенную скорость вращения, работать при низких

и высоких температурах, а также при разном давлении (самолетные

радиолокационные станции).

Ос новные конструктивные тре бования, предъявляемые к вращаю—

щимся сочленениям

л

1. Сочленения должны облаФдть механической прочностью и малым износом. Достаточной прочностью и высокой электропроводностью обладает латунь„ покрытая серебром. Если контакт внутреннего проводника трущийся, то его наконечник ебычно изготавливают из бериллиевой меди или фосфористой бронзы. (Такие сочленения используются обычно при скоростях вращения до 60 об/мин. )

2. В сочленении должен регулироваться дроссельный зазор мец~у подвижной и неподвижной частями для экспериментальной настройки и ремонта.

3. Сочленение должно легко отделяться от фидерного тракта и других деталей антенного устройства (для замены новым в случае износа). Для этого на входе и выходе сочленения предусматриваются фишки, соединяющие его с фидерной системой.

Н. Чтобы защитить подшипник и сочленение от .излучения, которое может проникнуть через дроссель, предусматривается герметизация между дроссельной секцией и подшипниками, что также оберегает дроссель от попадания смазки из подшипников. Одним из способов герыетизации является применение сальников. Еоли в сальниках использовать уплотнение из низкотемпературного изопрена, то обеспечивается герметичность конструкции при низких температурах (до - 50 С ), бОльшой влажности и загрязненности воздуха.

о

Другой, более распространенный способ герметизации осуществляется с помощью притертых поверхностей и мембраны. Поверхнооти должны быть притерты до слипания ш образовывать хорошо скользящую пару, например, сталь - латунь. Для Обеспечения хорошего скалывания в пазы притертых поверхностей набивают смазку (например, ЦИАТИМ-201). Этот способ герметизации допускает вращение подвшж— ной части сочленения до 1000 об/мин. Эффективность герметизации почти не меняется при любых реальных температурах. Щ

. Для предохранения подшипника от пыли подвижная часть корпуса сочленения отделяется от неподвижной войлочной масляной пробкой.

6. При работе сочленения на больших скоростях вращения (свыше 200 об/мин) используют два больших шарикоподшипника, располо' енные на двух концах корпуса сочленения.

В случае применения широкополосного дросселя в половину длины волны с двумя секциями на внутреннем проводнике коаксиала устанавливается графито-бронзовый подшипник на стальной шпильке, которая в разрыве линий поддерживает внутренний проводник. При работе сочленения на малых скоростях (меньше 60 об/мин) используют подшипники различного вида: цилиндрические, игольчатые и небольшие шариковые.

рассмотрим прииеры конструкций вращающихся сочленений.

На фиг.Н изображено коаксиальное вращающееся сочленение для фидерной линии с' волновым сопротивлением б = 50 ои. В этом сочленении применен один из Наиболее распространенных способов герметизации - с помощью изопренового кольца 8 (скорость вращения до 70 бб/мин). Трущиеся поверхности корпуса сочленения выполняютря из материалов, которые образуют хорошо скользящую пару (например, хромированная поверхность - латунь). С помощью гайки 7, сжимая или освобождая кольцо, регулируют начальный натяг иэопренового кольца на вращающийс» цилиндр. Эта герметизация эффективна при температурах до -50 С . На наружном проводнике коаксиала применена

о

полуволновая дроссельная секция, состоящая иэ двух четвертьволновых участков с разными волновыми сопротивлениями. Дроссельная секция на внутреннем проводнике представляет разомкнутую четверть- волновую линию. Для обеспечения вращения в пазы 9 корпуса 3 между трущимися частями набивается смазка ЦИАТИ4-201'. В сочленении входная и выходная коаксиальные линии соединены параллельно друг другу при помощи металлического четвертьволнового изолятора.

Па 'фиг.5 представлено коаксиальное вращающееся сочленение, где применен второй, наиболее распространенный способ герметизации с помощью притертых поверхностей 5,6 и мембраны 4. Поверхности должны бытЬ прктерты,до слипания и образовать хорошо скользящую пару (например, сталь-латунь). Для создания хорошего скольщения в пазы набивается смазка ЦИАТИИ-201. Для обеспечения гер етизации с помощью узла Э производится натяг мембраны в пределах

. 11

Распознанный текст из изображения:

ф, сх

Й

х

1.с Ф~ х Ф РсН ФО С О

х ох

Ос х ф хо Ф Р х ФХ с6 Я б н Оа, ОФ к х О Ос Ф Р ° ъ

3

о

3

к фсо

2 ЙЫ1

о о

С«$ 14.

о Фосб

о ххах

х Ффх

о х о

съ й. 14

х

фов

Ф Х ъС4

° 6 Оо °

х ~~Г~фх

В С "РЯ

мс до'Хо

х

э о о

х хокхк

661 ~~ К Фъй

х хфх

н ххххх

Ф х к ю

М Р сбс"

ос вакх

й ох ръ

Ф хх м

6ож 6

Ф Ф й х око

оохы

Ф о14Ц

Съ яс О'

О ъ4,6Ка.

о хо

1 ° сЦ Х

Ф .«61 ОР

Ф О,Ф О

66 О Ххххх

оокв

СЪ С6 ОФ

63 Х О «

Ф ~ьой

х 61овФЙ

ф оо ь

фй.хф

О асбФХ,

Ф ФК с6

° йхЯ

Фоо,

с-~ ф Ф

Х 1 ОХ

э С-ч 14х

сб"

61

Ф «х

с6 Ф 31 ю

Ьъ;сс Х 14

ф х сб

1ФХо

СЮ йТ с6 14

. ф

.«К «6 ъч

К ОО ъф6

х~ 6ФО

Ф хне

«о Р

Х Х 14

О и сб Л$

оооо

О 64Х

ох с4

>ъ66 сб ~ъ

Р ОсСъС Рс

Рсо О сб

оффх

14ОО

Р Х °

1 Р

,~Ф «О

ЯО Ф

,-1 1 ХР

фФХФ

ХИ ХР6

нщон

Ф Осою ъэ

о ~,ф

ЮР1 ° ХО

Ф:3е х

< фсбо

ХсО

«н

фсс'с 14

Ы сб

ф.н и

сб сб х~~ к

ййм

хо, сб

~.ЛО КЩ Х

'х" 1 В$ х

Ф ДСО 14

Я О» «ОО

но х с-с

О З 14 Ф

Н Ф С6 й

охфх

РфОк

О1 Ф

14ККО

онцо

"кю

с-с ЦРОз

тз

Распознанный текст из изображения:

Щ

0,2-0,4 мм. На нарукмои к 'внутреннем Прпвпднийир«,прййененн волу- .;.К волновые дросселькме секцкм. На .внутреннем превбдиике на расстолняи Х/Ф от электрйческого зазора кмеется .тпвщвйся контакт 8, работающкй с хороммм сКПЯЬКЮМКЕм (~набывается легхая, смазка ЦИАТИм-

-201 кли устанавливается медюграфй~ойый контакт)~ для этой конт~ фкгурацкк сочлвнеякя расчет' размеров дроссельной векцкк по форыулаы (3) к (4) проводить щельэя,. так как зазоры на..'внешнем и внутреннеы проводниках не находятощ в одном пппмречноы оеченяя лкнлю;

а рааиесеин вв 3/! по дааые. ~'

О

Фмг.б. Коаксиальное вращающееся "сочленение с опоремк !~

' «яде дкзлектрдческих ма~б. '%с высоко тотние разъемы ~встают, я розетка); ~ опо, 'ные шайбы; корпкп' сочленений;( % " набор колец для ре у~- , лмровки а А;~~~ изопреновов уплогиеняе. 4~ коакс ' .мал лямин;~. ~1ельная секцмя дящной й,',4 на внутре м проводике коаксиа ла; 8 ' дроссвдьнаФ"секция длкной Ъ,/2 ка карукном проводммке каМщиаяа; 9 ', гайка спецкальной формы для крепленкя уилогнеммя; 10- мармкоподмщпняк.

На фиг.б изображено коаксиальное вращающбеся сочяенение, в котором поставлены марикоподминникя 10. Такое сочленение монет работать на скоростях до 200 об/Ькн. В качестве Гэрметкзирующего устройства используйся изопреновое уплотнение 5, вставленное в гайку специальной формы 9. На 'нарукноы проводнике коаксиала применена полуволновая замкнутая дроссельная. секция 8, состоящая из двух параллельйых четвертьволновых участков с разными волновыми сопротивлениями, причем трущийся контакт находится в узле тока.. Дроссельная секция 7 на внутреннем.проводнике представляет разомкнутую четвертьволновую линию. В этом Сбчяененмк Герметизкрующее уплотнение помещается мекду дроссельной секцией и марякоподмипником, что предупрекдает утечку смазкм подшипника в дроссельную секцию, защищает подшипники рт излучения, а такке препятствуе~ пронякновению влагь внутрь фидерного тракта. Для регулировки зазора 4 при экспериментальной настройке сочленения предусмотрен набор колец 4.

На фиг.7 дана конструкция коаксяаяьяого вращашщегося сочленения большой мощности ~до нескольких сот киловатт), в котором вместо диэлектрических шайб прлменен уголковый четвертьволновый изолятор 1. На внутреннем и нарукном преводняках коаксиала мспольэуются широкополосные дроссельные сеицмк 9 длиной ЛД с двумя участками, причем тру!!рйся контакт располокен на расстоянкк Л/4 от качала секцкк в минимуме тока.; Внутренний проводнмк поддеркмвается 'стальной мпялькой 6, вращающейся в подммпнкке кз гпафмтовой бронзы. это сочленение работвпт да средних скоростях до 300 об~4икн. Вращение подвккяой части ликии относктельно неподвкмной осуществляется в двух марикоподмкпнкках 7, располокенных Йа противополокных концах корпуса 2. Герметкзацял оочяененяя обеспечивается изопреновым уплотнением- 3 в виде кольца. Для уравновемкванвя системы применены два опорных ыеталлическкх мзолятора 4.

На фкг.8 кэобрамемо вращающееся сочленение, йаботающее на больмкх скоростях (до 1000 об(Мян). В сочлененык прммекена герметмэацкя с помощью прктертых поверхыостей 4 к мембраны 3. На внутрен « нем к нарукнйм проводмккях коакскала выполнены имрпкополосмые древсеяьнню секпмм,11 длмиой Х/2 с двумя участкамм. Спчлеузнме кспользуется для:сбедкненкя-двух коаксмальммх лкнмй, расйоломеммых под .претр~ углем,' что осуществляется с помощью уголкового четверть- волнового изблятора 7. Для обвспеченкя работы сочленения на больных

15

Ъ,

Распознанный текст из изображения:

Глава Н

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ И КОАКСИАЛЬНО-

ВОЛНОВОДНЫХ ВРАЩАЬЩИХСЯ СОЧЛЕНЕНИЙ

Осевая симметрия поля, необходимая для сохранения постоянства передачи элвктромагнитной энергии при вращении подвиьной части волноводного тракта относительно неподвимной, имеется в коаксиальых волноводах с симме-

ных линиях с основной волной 11М и в кругл

тричными волнами типа Е„ и Нр~ (фиг.11).

Соответственно сочленения разделяЬтся на два основных вида:.

"а) волщоводные вращающиеся сочленения, которые осуществляются на круглых волноводах;

б) коаксмально-волноводные вращающиеся сочленения, которые осуществляются на коаксиальных линиях.

Так как в качестве фидерно» линии в сантиметровом диапазоне обычно применяются прямоугольные водноводы с волной Нщр , то 'в конструкцию сочленений включаются такке элементы перехода от прямоугольного волновода к круглому и от прямоугольного - к коаксиалу. Коаксиально-волноводные сочленения имеют существенное преимущество в том, что возникающие в месте соединения коаксиально» линии с волноводом высшие типы волн быстро затухают, тогда как в конструкцию чисто волноводных сочленениИ приходиться включать специальные устройства для гашения этих волн. Поэтому у коаксиально-волноводных сочленений зависимость основных параметров от угла поворота гораздо меньше, чем у волноводных.

Для обоих видов сочленений величины пропускаемой мощности и полосы частот различаются мало и зависят от конструкции прямого и обратного п6реходов волновода в коаксиал.

0~™с М Мена Е',м Дуа,~

с

Сеченне с-4 Ъ|на Н„(тИ„1

бечение с-~ Ванна у

Картины полей. волн типа

круглых волноводах

- — электрические силовые линии; --- магнитные

силовые линии.

~.1~ )~~ '<

,$ 1. Расчет волноводных сочленени»

В пособии рассиатриваются только сочленения, в которых используется симметричная волна Е„ в круглом волноводе.

Сочленения с симметричной волной Нр, (см.фиг.11) имеют ряд особенностей. Волна Нр, при распространении вдоль волновода имеет наименьшее затухание из всех практически используемых типоЬ волы. Кроме того, вояна Нд не создает на стенках круглого волновода продольных составляющих поверхностных токов. Это позволяет конструировать круглый водновод сочленения с кольцевым зазором в месте соединения подвикной и неподвикной частей, не применяя дрос' седьиую секцию. Такое сочлецение мокет работать в широком диапазоне частот ф~- 45-5ОЯ). Однако из-за слокности возбукдения волны Нд в круглом волноводе в чистом виде (одновременно возбукдаются водны типа Нц , Ео~, Нк,, Е~, ) этот тип сочлекения не получил широкого практИческого применения.

В настоящее время широко распространены водноводные врф~ающиеся сочленения с симметричной волной 5р, . В этих сочленениях прш переходе от прямоугольного водновода с волной Н„ к круглому

21

Распознанный текст из изображения:

19

скоростях применены два шарикоподшипника 9.. Подвишная'часть кор-

пуса сочленения 6 отделена от неподвикной войлачно-масляыой проб-

кой 8 для предохранения фидерного тракта от пыли и влаги. Внут-

ренний проводник коаксиала поддеркивается-стальной шпилькой 5,

вращающейся в графито-бронзовом подшипнике.

Фиг.9. Герметичное коаксиальное вращающееся сочленение для волны 10 см, рассчитанное для работы на высокой

скорости вращения.

1- уравновешенная система с двумя опорными изоляторами;

2- шарикоподшипники; 3- изопреновое уплотнение для низких температур М- широкополосные дроссельные секции длиной Л /2; 5- уголковый четвертьволновый изолятор;

6- высокочастотные разъемы; 7- стальная шпилька; 8- уплотнение; 9- графито-бронзовый подшипник; 10- войлочная

масляная пробка; 11- коаксиальная лйния.

' На фиг.9 изобрашено коаксиальное вращающееся сочленение, предназначенное для работы при низких температурах (до -50 С) на очень высоких скоростях (до 3000 об/мин). Такую скорость обеспечивает графито-бронзовый подшипник 9 на внутреннем проводнике коакоиала, два больших разнесенных шарикоподшипника 2, изопреновое уплотнение для низких температур 3 и уравновешенная система с двумя опорными изоляторами 1.

На,фиг.10 представлен возмокный тип вращающегося сочленения без дроссельных секций, опор и шайб, которые в основном ограничивают полосу пропускания и передаваемую мощность. Оно состоит из заполненной диэлектриком'коаксиальной линйи с конусообразным контактом, который создает длинный путь для утечки высокочастотной энергии мешду подвикной и неподвикной частями сочленения. В качестве диэлектрика 2 мошет быть применен фтеропласт. Контакт

смазывается специальной уплотнительной смесью 1, которая имеет диэлектрическую проницаемость того ке порядка, как и у фторопласта и обладает изоляционными свойствами при высоком напрякении.

Я

Фиг.10. Вращающееся сочленение контактного типа, эапояненное диэлектриком.

1- уплотнительная смазывающая смесь;

2- диэлектрик; 3- контактные прукинйые °

йальцы.

На нарукный и внутренний проводники одеты контактные пруаинные пальцы 3. Такой тип сочленений машет быть использован на любой частоте, Из-за наличия диэлектрика и механических контактов этот тип сочленения применяетея только при низких скоростях вращения (несколько об/мин) и на средних мощностях передаваемого сигнала.

Распознанный текст из изображения:

"»?

'»"

г=п ="'-' 'Г=~2?п+~) — "-»

ЛЕ ° !

2 4

'9)

~Е»»» ~Х»»« 2 4

или

при

» '?

»

ла во

»' '

22

»

»Л

%

/ волйовоДУ в послеДием возникают вслнн: РабоЧаЯ - Ко, и более

кмзиая паразитиая - Н« . Волна Н»» имеет несимметричную Структуру поля и ее энергия в круглом волноводе равна - 1у,. поэтому необходимы специальные устройства для гашения этой волны (допустимое содериание паразитных несимметричных волн составляет О, 1ф по мощности). В кокструкцкях таких сочленений для подавления паразиткнх волн широко применяют два вида устройств: а) короткозамкнутые шлейфы или "гасящие объемы" и б) резонансные кольца.

А. расчет сочленений с короткозамкнутыми шлейфами

Короткозамкнутый шлейф представляет собой круглый волновод, включаемый последовательно с возбуждающим прямоугольным и основным круглын волноводами сочленения. Эквивалентная схема такого сочленения в виде двухпроводных линий представлена на фиг.12.

Фиг.12. Экэивалентная электрическая схема вращающегося сочленеиия с гасящими объемами.

1~ прямоугольные волноводы; 2- короткозамкнутые алей,фн; Э- диафрагмы; 4- круглый волновед.

В этой схеме не учитывается распространение высших типов волн, которые по длине волновода быстро затукавт.$Длшна и диаметр адейфа рассчитываются из следующих .условиИ. Если длину шлейфа сделать «ратной целому числу полуволн типа Б„ , то входное сопротивление шлейфов,для волны Бр» будет мало, и эта волна без затухания будет распространяться в круглом волноводе. Если одновременно одеть длину шлейфа кратной кечеткоиу числу четвертей длин волн для ' лнн $~ , то входное оопротивлекие шлейфов для этой волны будет

4

1'

Л

У

велико, и волна Н« в круглом волноводе распространяться не будет. Следовательно, длина шлейфов определяется иэ условий

где и, и» = 1,2,3...,

Х и /». - длины волн в волноводе.

ко» "«

Если учесть, что диапазонность перехода резко падает при увеличении длины шлейфа, то необходимо взять й~ = 1, п = 1. Из выра женин.(6) мошно получить уравнение для определения диаметра шлейфа Р'

к н = 1»71Р и Х»»рЕм= 1,305 Р .

диаметр основного круглого волновода сочленения Р опреде-

ляется из условия распространения волны Е , ( Р , )

Р ) О 76 Х ) и за-

тухания высших типов волн (ближайшей - Нт» - Р , ),

- Н - Р ~ 0 97 Х ) т.е.

0,76Л <СР? с О,'97Л °, »6?

Проверка круглого -волновода на максимально пропускаемую мощность

не производится, так как в прямоугольном волноводе с волной Ц?в

электрический пробой наступает быстрее, чеи пробоИ в круглом вол-

новоде при любом типе волны,

Для передачи энергии без отражений волновое сопротивление пря-

' моугольного волновода должно быть согласовано с волновым сопротив-

лением круглого волководд. В качестве согласующих устройств ис-

пользуются емкостные диафрагмы в виде кольцевого выступа, .емкост-

ные винты в дне круглого волневода, индуктивные диафрагмы и чет-

вертьволновые трансформаторы в прямоугольном волноводе. В реаль-

23

Распознанный текст из изображения:

.й

ви ны' сц,

Фиг.14. Шлейфовый переход к

волне Е», для диапазона

воин 3,27-3,33 см.

Фиг,13. Шлейфовый переход

к вояне Г», для .диапазона

волн Зр17-3,23 см.

кот)) фа ~. ° кре 4 нке . буди

22

'с

/

)

Ь~ м

в н нмх конструкциях бочленений с фильтрувщим волну Нц устройством, '

! т,», ' » для согласования чище Коего применяются индуктивные диафрагмы, н« полокение и размеры, которых подбмравтся экспериментально. т~, йЧ

Ь,Х п~;

у э)~ ть

На фиг.13 и 14 приведены примеры сочленений со клей~ровныя переводами для трехсантиметрового диапазона, размеры которых отработаны эксперименвально.

Длина вращающегося сочленения Ь (см.фиг.29) в основном определяется конструктивной схемой волноводного тракта. Однако надо учесть, 'что в местах перехода от круглого в6лновода к прямоугольному существует страшенная волна Е»~ и остается неотфкльтрованной часть мощности волны Н„ . Если длина ~ кратна целому числу полуволн в волноводе для волны Е„ или Н~~ , то сочяенение .превращаетоя в настроенный для этих волн объемный резонатор, Резонанс на волне Е», улучшает условие передачи энергии, но полоса пропускания системы уменьшается. При резонансе на волне Н„ получается усиление этого типа колебаний и возникает паразитиая модуляция передлзаемого сигнала. Исходя из этих сообрамеций,длина сочленения 1. долина удовлетворять условиям:

Хи

1,= Ф вЂ” ии~, 3 Р~ 1

2

где в - 1,2.

Одновременно выполнить условия (9) и (10) невозиокно, поэтоиу старится избеиать паразитного резонанса на волне Н~,, выполняя

условие (10). Чем меньше длииии емчшемимил, тем меньше резонансные свойства и шире полоса пропуаиииимм мм при этом одновременно увеличивается связь мекду прямоуюмиишш»ш волмоводями. Для уменьшения этой связи длина сочленения д)илимии йигь Ь > 1,5 и 2 ~им . Пмоса пропускания вращающихся сечлшшеикй со клейфовыми переходами не превышает О, 5 и 1~ при к. б.в 6„9 и Х,5 + 2ф при к.б.в. 0,85. Мощнбсть, пропускаеиая таким соч»иииившииии без опасности пробоя в трех-

1

сантиметровои диапазоне, составллвк Х50 квт.

Б. Расчет сочленений с уезаииипимми кольцами

Сочленение с резонанонымии кмльщииим представлено на фиг.15.

Г

Фиг.15. Врвщавщеесл ее иеюиил, использующее волну типа Еи, с фиивк кпльцлми для

волив кмаа а- перпендикулярня»и ишишишаиииишя; б- параллельная поляризация; м- мэмивмимиш в сцорке. УФол

мекду вол~юшишиеи Ов.,„,

Этот вид сочленений по сравшшшшв а шве>щйуира имеет более компактнув конструкцию и более иироиуии шшлиеу пропускания частот.

Принцип работы такого уакуаймкшии заключается в следующем. Для волны Г», металлическое колищ)в мушдатишллет эквипотенциельнув поверхность, поскольку оно соедммлик кочки равного потенциала (фиг. 16). Линии электрическохм шеккерии иерпекдикулярны кольцу. )Поэтому при точной ориентировке ишииииши. в волшоводе в нем ие возбукдавтся токи и волна Б», распракхуиммиихсл по врлнсводу без потерь.

25