Необходимым элементом наземных антенных систем являются механические приводы для позиционирования, наведения, отслеживания и сопровождения объекта при работе с космическими аппаратами связи. Для каждой их двух существующих спутниковых систем — геостационарной и низкоорбитальной — проектируются и производятся специальные механизмы привода вращения или линейного перемещения, обеспечивающие различные технические параметры и режимы работы.

Основными требованиями, предъявляемыми к механизмам линейного перемещения, является высокая точность, отсутствие люфтов, длительный режим непрерывного перемещения, широкий диапазон рабочих скоростей. Например, этим требованиям отвечают линейные приводные механизмы, производимые компанией ZIMM.

Для неполноповоротных антенных систем с диметром зеркала антенны от 5 до 16 м успешно используются винтовые домкраты ZIMM с шарико-винтовой передачей. Шариковые винты имеют минимальный осевой люфт, обеспечивают самую высокую точность перемещения на всем протяжении рабочего хода, выдерживают значительные ветровые нагрузки и отличаются намного более длительным сроком службы в сравнении с обычными трапецеидальными винтами.

Наиболее часто для размеров антенн от среднего до большого применяются винтовые домкраты Серии ZE типоразмера 150 или 250 кН (15 или 25 т). Эти домкраты используются как в качестве механизма азимутального поворота колонны (для неполноповоротных систем), так и для привода угла места. В полноповоротных системах домкраты используются только как угломестный привод. Например, домкрат ZE-150 с шариковым винтом 63х10 мм развивает динамическое усилие до 15 т и выдерживает статическую нагрузку до 60 т. Это позволяет применять его в качестве угломестного привода для антенн диаметром 3…9 м. Для более крупного домкрата ZE-250 с шариковым винтом 80х20 мм динамическое усилие возрастает до 35 т, а статическая нагрузка до 90 т. Он подходит для привода угла места антенн диаметром 9…16 м. Чтобы повысить точность перемещений при наведении и слежении ход винта домкрата выбирается достаточно большим и ограничивается только характеристиками прочности самого винта. Точность отработки координат повышается с увеличением длины хода домкрата. Обычно винт домкрата выдвигается на длину от 2 до 3 м, иногда более. Винт домкрата может быть с одной или с обеих сторон закрыт гофрированной защитой.

Наряду с традиционными винтовыми домкратами в последнее время все большее применение находят линейные актуаторы или электроцилиндры. Своей компоновкой они напоминают гидравлические цилиндры и успешно их заменяют во многих случаях. В наземных антенных системах актуаторы могут применяться в качестве линейного привода. Электромеханические актуаторы ZIMM развивают усилие до 35 т.

Для антенн с параболическим рефлектором небольшого диаметра или в качестве вспомогательных устройств, например привода 3-й оси, используются актуаторы небольшого размера с шариковым или трапецеидальным винтом.

Скорость перемещения винта домкрата также должна изменяться в широких пределах, обеспечивая как максимально быстрое приведение в рабочее состояние и позиционирование, так и медленное сопровождение спутника. Регулировка скорости производится посредством частотного преобразователя, управляющего электродвигателем привода. Модуль частотного регулирования дает возможность изменять скорость вращения вала асинхронного двигателя в очень широких пределах за счет изменения частоты переменного тока. Длительная работа на низких оборотах требует оснащение двигателя вентилятором независимого охлаждения. Функцию контроля скорости выполняет встроенный инкрементальный датчик оборотов. Хорошо зарекомендовали себя фланцевые энкодеры типа MIG-Nova.

Дополнительное снижение скорости достигается включением в схему привода понижающего редуктора, установленного между двигателем и домкратом. Для этой цели хорошо подходят конические спиральные редукторы АТЕК типоразмеров V140 или V160, которые снижают обороты двигателя в 1,5, 2 или 3 раза. Установка конического редуктора также делает компоновку привода более универсальной, позволяя располагать ось двигателя в нужном направлении.

Механизмы привода вращения

В большинстве своем представляют опорно-поворотное устройство (ОПУ), включающее роликовый подшипник с приводом вращения посредством зубчатого венца или червячной передачи. Тип подшипника обычно однорядный с перекрестными роликами или 3-рядный роликовый. Такие подшипники отвечают требованиям противостоять высоким опрокидывающим моментам и при этом обеспечивать максимальную точность и плавность хода. Диаметр подшипника может варьироваться от 300 до 3000 мм.

Для ОПУ с внутренним или внешним зубчатым венцом в качестве приводного редуктора используется циклоидный или планетарный редуктор с шестерней на выходном валу. Редуктор приводится в движение электродвигателем с энкодером и блоком частотного регулирования, что позволяет изменять скорость его вращения.

Планетарные и циклоидные редукторы наилучшим образом соответствуют этому назначению, так как дают возможность выбирать передаточное отношение в очень широких пределах, обеспечивая, при необходимости, самую низкую скорость поворота при сопровождении спутника. Циклоидные редукторы относятся к типу безлюфтовых, но, к сожалению, ограниченны размерами. Для антенн большого диаметра используют планетарные редукторы, часто попарно для достижения нужного крутящего момента и компенсации люфтов.

ОПУ с цилиндрической зубчатой передачей обычно используется в качестве азимутального привода полноповоротных антенн. Зубчатый привод может применяться и для угла места, но в этом случае достаточно обеспечить поворот на 90-100°, поэтому потребуется только сектор зубчатого венца с опорой на горизонтальной оси. Приводной мотор-редуктор с ведущей шестерней выполнен по тому же принципу, что и для азимутального поворота.

Привод поворота с червячной передачей представляет собой закрытый корпус, внутри которого находится опорный подшипник с наружным венцом и червячный вал с выходом наружу для соединения с электродвигателем. ОПУ этого типа может использоваться как для полного поворота в азимутальной плоскости, так и для угломестного поворота в необходимом диапазоне. Также ОПУ с червячной передачей могут комбинироваться по 2 осям.

Необходимым качеством приводных механизмов НАС является также способность длительное время работать на открытом воздухе в условиях крайне низких температур, атмосферных осадков и сильного ветра. Этим требованиям должны соответствовать все компоненты приводных механизмов, в частности уплотнения, гофрированные защитные чехлы и др. Смазочные материалы также должны быть тщательно подобраны на соответствие температурным режимам.