Устройство за повдигане на мачта
Собственици на патент RU 2461923:
Изобретението се отнася до устройства за повдигане на мачта, главно до автоматични системи за разполагане на устройства за повдигане на мачта на мобилни антенни инсталации. Техническият резултат е подобряване на производителността чрез избор на оптимални закони за управление и прилагане на диагностика по време на всички операции със спиране на работата на устройството. Устройството за повдигане на мачта се състои от повдигаща телескопична мачта, задвижващ двигател за повдигане на телескопичната мачта, механично свързан чрез скоростна кутия към задвижващ винт, и електромагнитна спирачка, разгъваща се платформа, монтирана на телескопична мачта, система за автоматично разгъване и повдигане, включително електрическо задвижване за разгръщане на платформата с датчик за положение на въртящия се съединител, кинематично свързан с оста на ro задвижване на платформата, електрическо задвижване за заключване на транспортното положение на платформата, електрическо задвижване за заключване на транспортното положение на мачтата, контролна станция, сензор за височина на повдигане на телескопична мачта, свързан чрез скоростна кутия към задвижващия винт на телескопичната мачта, и сензори за наклон на телескопичната мачта по две взаимно перпендикулярни оси, като споменатите сензори са електрически свързани към контролната станция. 1 з.п. f-ly, 2 ил.
Изобретението се отнася до устройства за повдигане на мачта, главно до автоматични системи за разполагане на устройства за повдигане на мачта на мобилни антенни инсталации.
Известна е телескопична мачта, оборудвана с повдигащ механизъм с предавателна кутия (AS СССР № 661297/26, 31.03.1960 г.). Според описанието механизмът за повдигане и разгръщане на първата мачта е механично задвижване, което осигурява ръчен режим на повдигане с участието на оператора иследователно дългото време за разгръщане.
Съгласно описанието, механизмът за повдигане и разгръщане на втората мачта е електромеханично задвижване, което осигурява полуавтоматичен режим на повдигане с участието на оператор с контрол на крайните положения на телескопичната мачта чрез инсталиране на крайни изключватели.
Недостатъците на горната прототипна система са:
- ниска надеждност и безопасност на извършваните операции, с погрешни действия на оператора (например повдигане при превишаване на граничните ъгли на отклонение от вертикалата може да повреди конструкцията на телескопичната мачта, възможността за повреда на конструкцията и задвижващия двигател, ако един от сензорите за гранично положение не успее);
- неудобство в управлението (необходимостта от постоянно наблюдение на процеса на повдигане на мачтата, невъзможността да се повдигне до определена височина).
Техническите цели на предлаганото устройство са:
- подобряване на лекотата на управление чрез предоставяне на възможност за дистанционно управление;
- автоматично изпълнение на операциите по разгръщане и свиване;
- подобряване на експлоатационните характеристики поради избора на оптимални закони за управление и прилагането на диагностика по време на всички операции със спиране на работата на устройството в случай на необичайни операции, като препятствия по време на повдигане, слягане на земята и др.
За постигане на посочения технически резултат, разгъваема платформа, монтирана на телескопична мачта, задвижващ двигател за повдигане на телескопична мачта, механично свързан чрез скоростна кутия със задвижващ винт и електромагнит.мачта, система за автоматично разгръщане и повдигане, включваща електрическо задвижване за разгръщане на платформата с датчик за положение на ротационния съединител, кинематично свързан с оста на въртене на платформата, електрическо задвижване за заключване на транспортното положение на платформата, електрическо задвижване за заключване на транспортното положение на мачтата, контролна станция, телескопичен сензор за височина на мачтата, свързан чрез скоростна кутия, свързана към задвижващия винт на телескопичната мачта, и сензори за накланяне на телескопичната мачта по две взаимно перпендикулярни оси, докато споменатият датчик е електрически свързан към контролната станция.
Освен това контролната станция има контролен панел, интегриран контролер, интегрирани усилватели на мощност на задвижващия двигател, модули за обработка на сензори, диференциатори, модул за цифров комуникационен канал и верига за блокиране на задвижващия двигател, при което контролният панел, модул за цифров комуникационен канал, модулите за обработка, диференциаторите и интегрираните усилватели са електрически свързани към вградения контролер и веригата за блокиране на задвижващия двигател.
Съществени отличителни характеристики са наличието на нови елементи - задвижвания за разгръщане на платформата със сензор за положение, сензор за височина на повдигане, задвижвания за заключване в транспортно положение, сензори за наклон на мачтата, контролна станция с интегриран контролен панел и усилватели на мощността, задвижващи двигатели, модул за цифров комуникационен канал, който осигурява дистанционно управление, блокиращи вериги и техните връзки с други елементи на системата, които при взаимодействие осигуряват диагностика и управление на повдигащото устройство на мачтата по време на работа.
Сравнението на предложеното решение с други технически решения показва, че нововъведенитеелементите са доста добре познати в технологията, но когато се въвеждат в системата в определената връзка, това може значително да подобри качеството на управление на задвижването, да извърши пълна автоматизация на процеса на разгръщане и повдигане, да повиши безопасността на извършваните операции и да повиши експлоатационните характеристики.
Освен това е по-удобно да се внедрят повечето системни елементи като част от софтуера на контролната станция, докато модулът на външния комуникационен канал ще бъде серийният порт на контролера на контролната станция, а диагностичните алгоритми се изпълняват под формата на подпрограми за управление на изходните драйвери на задвижващите механизми и дискретния изход на контролера.
Анализът на нивото на техниката, включително търсенето на патентни и научно-технически източници на информация, позволи да се установи, че не са открити аналози, характеризиращи се с характеристики, идентични с целия набор от съществени характеристики на заявеното изобретение. Това ни позволява да заключим, че предложеното устройство отговаря на критерия за "новост" на изобретението.
Също така не е намерено използването на тези характеристики в заявената комбинация с други характеристики за постигане на посочения резултат, следователно претендираното устройство отговаря на критерия на изобретението "изобретателска стъпка".
Техническата същност на предложеното устройство за повдигане на мачта е илюстрирана с чертежи, на които:
Фигура 1 показва общ изглед на устройството за повдигане на мачта.
Фигура 2 показва блокова диаграма на изобретената система за автоматично разгръщане на повдигащо-мачтовото устройство. Автоматичната система за управление на мачтовото устройство е контролен панел (CP) 1 и външен контролен канал (EC) 2, електрически свързани към блока за формиранеуправляващо напрежение (BFUN) 3, което от своя страна генерира електрически управляващи сигнали за четири задвижващи двигателя.
Задвижването за повдигане на мачтата съдържа усилвател на мощност (UM PM) 4, чийто изход е електрически свързан към задвижващия двигател (EM PM) 5, чийто изходящ вал е механично свързан към електромагнитната спирачка (EMT) 6 и скоростната кутия (P1) 7 чрез предавателната връзка (SZ1) 8, чийто изходен вал върти задвижващия винт (PV1) 9 и сензора за височина на повдигане (DVP) 10, електрическият сигнал, от който се подава към обработващия модул (MO1) 11.
Изходът на обработващия модул (MO1) 11 е свързан към диференциатора (D1) 12 и блока за генериране на управляващо напрежение (BFUN) 3.
Задвижването за разгръщане на платформата съдържа усилвател на мощност (UM RP) 13, чийто изход е електрически свързан към задвижващ електродвигател (ED RP) 14, чийто изходящ вал е механично свързан към задвижващия винт (PV2) 15 чрез предавателната връзка (SZ2) 16 и скоростната кутия (R2) 17, която върти освобождаващия съединител (M) 18, по чиято ос на въртене позиционен датчик (DP) 19, електрическият сигнал от който се подава към модула за обработка (MO2) 20.
Изходът на обработващия модул (MO2) 20 е свързан към диференциатора (D2) 21 и блока за генериране на управляващо напрежение (BFUN) 3.
Задвижването на блокировката на транспортната позиция на платформата съдържа задвижващ електродвигател (ED FP) 22, чийто изходящ вал през червячна предавка (CR1) 23 движи ключалката (F1) 24, която в крайни позиции действа върху крайните превключватели (KV1, KV2) 25 и 26, сигналите от които се подават към блока за генериране на управляващо напрежение (BFUN) 3.
Задвижването за заключване на транспортната позиция на мачтата съдържа задвижващ двигател (ED FM) 27, чийто изходящ вал е чрез червячна предавка(CR2) 28 премества ключалката (F2) 29, която в крайни позиции действа върху крайните превключватели (KVZ, KV4) 30 и 31, сигналите от които се подават към блока за генериране на управляващо напрежение (BFUN) 3.
Сензорите за накланяне (DN) 32 и 33 на устройството за повдигане на мачтата са електрически свързани към блока за генериране на управляващо напрежение 3.
Системата работи по следния начин.
Когато се получи команда за управление от контролния панел 1 или чрез външен канал за управление 2 в блока за генериране на управляващо напрежение 3, се генерира сигнал към задвижващия двигател 22 за прехвърляне на блокировката на транспортното положение на мачтата 24 през скоростната кутия 23 в работно положение. При достигане на работно положение ключалката 24 действа върху крайния превключвател 25, сигналът от който се подава към блока за генериране на управляващо напрежение 3, а управляващият сигнал се отстранява от задвижващия двигател 22.
След като ключалката 24 се премести в работно положение, в блока за генериране на управляващо напрежение 3 се генерира управляващ сигнал, който се добавя към сигналите на обработващия модул 20 на позиционния датчик 19 и диференциатора 21, образувайки диференциален управляващ сигнал за усилвателя на мощността 13, по такъв начин, че скоростта и ъгълът на въртене на платформата се наблюдават едновременно. При достигане на предварително определена позиция, в която платформата по време на повдигане може да се освободи от съединителя 18, задвижването за разгръщане на платформата се изключва и се генерира сигнал за задвижващия двигател 27 на блокировката на транспортната позиция на мачтата 29. Работата на задвижването на блокировката на транспортната позиция на мачтата 29 е идентична с работата на задвижването на блокировката на транспортната позиция на платформата 24.
След резето 29 се прехвърля в работно положение в блока за формиране на контроланапрежение 3, се формира сигнал за настройка, който се добавя към сигналите на обработващия модул 11 на сензора за височина на повдигане 10 и диференциатора 12, образувайки диференциален управляващ сигнал за усилвателя на мощността 4, така че скоростта и височината на повдигане да се следят едновременно. По време на повдигане електромагнитната спирачка 6 се освобождава чрез сигнал от блока за генериране на управляващо напрежение 3.
Прехвърлянето на мачтовото устройство в транспортно състояние се извършва в обратен ред.
За да се премахнат пиковите и ударни натоварвания върху механичните елементи на задвижването и да се подобри гладкостта на операциите, сигналите за настройка на блока за генериране на управляващо напрежение за управление на задвижванията за повдигане на мачтата и разгръщане на платформата се формират с ограничение на скоростта и ускорението в зависимост от масата на инсталирания товар, което значително повишава надеждността на системата като цяло.
Задвижванията включват също трансферни връзки 8 и 16, които предпазват скоростните кутии 7 и 17 и задвижващите винтове 9 и 15 от въздействието на разрушителни натоварвания, които могат да възникнат по време на работа.
По време на повдигане и разгръщане на платформата усилвателите на мощност 4 и 13 генерират сигнали, пропорционални на тока на задвижващи двигатели 5 и 14, които управляват повдигнатия товар, както и непрекъснат анализ за наличието на аварийни ситуации.
По време на операциите по повдигане и разгръщане се анализира наклонът на повдигателно-мачтовото устройство от вертикалата, информацията за наклона идва от сензорите за наклон 32 и 33 по две взаимно перпендикулярни оси. Ако ограничението за наклон бъде превишено, системата спира работата и съобщава тази информация чрез контролния панел 1 и външния комуникационен канал 2оператор.
Чрез команди от контролен панел 1 или външен комуникационен канал 2 системата може да бъде спряна във всяка позиция. Също така е възможно системата да се премести във всяка позиция на всякаква височина според съответните команди за управление.
Дадените технически предимства, осъществимостта и надеждността на системата, реализирана съгласно заявената структурна схема, се потвърждават чрез тестване на прототип на мачтовото повдигащо устройство съгласно R&D Barnaul-T-PMU.
1. Устройство за повдигане на мачта, включващо повдигаща се телескопична мачта, задвижващ двигател за повдигане на телескопичната мачта, механично свързан чрез скоростна кутия със задвижващ винт, електромагнитна спирачка, характеризиращо се с това, че включва разгъваема платформа, монтирана на телескопична мачта, система за автоматично разгръщане и повдигане, включително електрическо задвижване за разгръщане на платформата със сензор за положение на въртящия се съединител, кинематично свързан към оста на въртене на платформата, електрическо задвижване за заключване на транспортното положение на платформата, електрическо задвижване на блокировката на транспортното положение на мачтата, контролна станция, сензори за височина на повдигане на телескопична мачта чрез скоростна кутия, свързана към задвижващия винт на телескопичната мачта, и сензори за наклон на телескопичната мачта по две взаимно перпендикулярни оси, като споменатите сензори са електрически свързани към контролната станция.
2. Устройство за повдигане на мачта съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че контролната станция има контролен панел, интегриран контролер, интегрирани усилватели на мощност за задвижващи двигатели, модули за обработка на сензори, диференциатори, модул за цифров комуникационен канал и верига за блокиране на задвижващ двигател, освен това контролният панел, модул за цифров комуникационен канал, модули за обработка, диференциатори иинтегрираните усилватели са електрически свързани към вградения контролер и веригата за блокиране на задвижващия двигател.