JPS6085602A - 船舶上のアンテナの安定化及び照準を行う装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアンテナ°の安定化と照準すなわち位置調整と
に係り、よ）特定的には海上にあるためアンテナの位置
調整と加速度とに関して許答し得る公差よシ大きい振幅
の角運動を行うことになる船舶に搭載された衛星を媒介
とする電気通信のアンテナに適用される。

ここで留意すべきこととして、種々の国際的電気通信機
構によシ推奨されている多様なタイプのアンテナは質量
及び慣性に関して、また要求される位置調整精度に関し
て夫々に極めて異なる特性をもつ。いずれの場合もアン
テナの安定化と位置調整とを行う装置は当該アンテナ固
有の特性を考慮しなければならない。

船舶に搭載された機器の安定化及び位置調整の問題に関
してはかな多以前から多くの解決法が提案されてきた。

これらの解決法の成るもの（例えば軍艦上の遠隔照準器
及び大砲などに係るもの）は極めて複雑で、地理の北に
対する船首の方位（ｃａｐ　）と垂直線との基準（ｒｅ
ｆｅｒｅｎｃｅ　）が必要とされる。このような方法は
商船には向かない。例数ならコストが高くつくと共に、
商船のジャイロコン・Ｑスでは通常船首基準しか拘られ
ないため垂直線基準が無いからである。

近年になって衛星による海洋電気通信専用のアンテナの
安定化装置が幾つか提案された。その−例としてＭ、　
Ｂ、　Ｊｏｈｎｓｏｎの論文ｒ　Ａｎｔｅｎｎａ　ｃｏ
ｎｔｒすｌｆｏｒ　ａ　５ｈｌｐ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　
ｆｏｒ　ＭＡＲＩ　ＳＡＴ　Ｊ　（１９７８年３月Ｉ　
ＥＥＥ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ刊行物Ａ１６０）に記載
のものが挙げられる。この装置では方位設定手段を具備
し且つ自由度２°のジャイロスコープ・アセンブリを支
持するフレームが台座上に配置され、前記ジャイロスコ
ープ・アセンブリの外側カルダンが方位軸と垂直の回転
軸（軸線Ｘ）をもち内側カルダンが前記軸線Ｘと直交す
る回転軸（軸線Ｙ）を有し、該アセンブリが位置調整の
ためにアンテナに接続される。

この装置は通常「方位Ｘ−ＹＪ形と称され、アンテナの
後部に取付けられて夫々軸線Ｘ及び軸線Ｙの安定化を行
う２つのジャイロメータを用いてアンテナを安定させる
。しかし乍らこの装置には軸線Ｘ用の垂直線基準が必要
である。この垂直線基準は方位軸線上に載置された加速
度計又は伏角計によって得られるが、加速度計又は伏角
計からの電圧は軸線Ｘの照準角測定とは係シをもたず。

仰角は時定数の大きいＦ波を使用しない限請求め得ない
。　″ このような特性を有しているため前述の装置はトン数が
小さく装備費を抑えなければならない商船での使用には
不適当である。

１つの揺動デバイスと２つのはずみ車すなわちホイール
を介してローリング軸とピッチング軸との周シに固定さ
れた台を有する４軸フレームも提案された。この場合の
位置調整装置は前記の台に支持され、従来の位ｆｉｆＭ
整軸線を中心にアンテナの方位角と仰角とを設定する。

このような装置は明らかに極めて複雑である。［方位Ｘ
ＹＪタイプの３軸フレームを用いる装置も提案されたが
、これは各が個有のカルダンをもつ２つのホイールを使
用するためコストが高く場所もとる。

本発明の目的は簡単且つ経済的であシながら、一般的な
質量と慣性とをもつアンテナに必要な位置調整と安定化
とを確実に行い得る「方位Ｘ、ＹＪタイプの装置を提供
することにある。そのために本発明では加えられたトｌ
レクとその結果誘起されたアンテナ配向歳差運動とに応
じて生じる章動が許容し得る公差範囲内の害虫運動とし
て現われるよりな栄件下で単一ホイールを使用すること
によ多安定化と位置調整とを行う。

より詳細に−えば、本発明は前述タイプの安定化及び位
置調整装置であって、ジャイロスコープ・アセンブリが
単一ホイールを有し、該ホイールの角運動ｂｉがアンテ
ナの慣性に比べて大きく、各カルダンがループによ）制
御される配向トルクモータを１つずつ具備し、該ループ
の反作用信号が他方のカルダンの配向を検出する検知器
よシ供給され、また、アンテナの方位に関する中間位置
調整をほぼ確実に行いそれによってジャイロスコープ・
アセンブリをほぼ正準位置に維持すべく方位軸線を中心
とした配向を行う手段が具備されることを特徴とする装
置を提案する。

一般に、そしてホイールの角運動量がカルダンの諸軸を
中心とする慣性モーメントに比べて極度に大きいか否か
は別として、各制御ループはカルダンの慣性と、台座に
与えられる角運動のパラメータと、要求される位置調整
精度とに応じて決定される特性をもつフィルタ手段を具
備する。このフィルタ手段は時定数が付与応力の周期、
特に波（ｈｏｕｌｅ　）の周期を大幅に上回るような位
相遅れ回路で構成され得る。

前記の方位軸中心の配向を行う手段は不可逆接続によ多
回転するのが有オリな歯車付電動機と、内側カルダンに
対応するループが方位変化を考慮する補正信号を受容す
るのに対し衛星方位角の表示値及び船首方位に応じて制
御を行う制御回路とからなっていてよい。偏差Ｇｉｓ及
びｙは角度検出器４０によシ測定される。従ってｙを制
御するにはこの検出器が方位方向に従うと共に正準位置
を保持しなければならない。

実際には該装置は第１カルダンの制御ループに与えられ
る仰角信号と方位制御回路に与えられる方位角信号とを
、アンテナを搭載した乗物（通常は船舶）の船首方位と
経度と緯度とに基づいて発信する計ｎ機を具備するのが
普通である。この場合自動トラッキングは傾斜誤りを含
む全ての誤りを消去すべく計算された方位角及び仰角の
データに重なり合う偏差△Ｘ及びΔｙの補正信号を送出
することによル実施される。このようにすると、例えば
マスク効果又は７エージング効釆によシ受容信号が消失
しても、衛星の方向に極めて近い計算された方向を保持
することができ、従ってアンテナが開ループで作動して
もその方向に狂いが生じることはない。よシ初歩的な解
決法として、独立したｔｔｇ機でめた方位角と仰角との
表示手段を具備するだけの方法もある。前記計算機は一
般的な三角法計算を行うにすぎないため極めて簡単なも
のであってよい。

一変形例として、回転アンテナを位置調整のためにホイ
ールに接続するだけでなく該ホイールに固定するか又は
該ホイールの代勺に使用してその角運動量をアンテナの
安定化に利用することもできる。

尚本発明の装置は、特に使用アンテナの型（、Ｑラボラ
アンテナ、４螺旋アンテナ等々）に応じて極めて多様な
構造を有し得、例えば軸線Ｘ及びＹは必ずしも同一点に
集まる必要はない。

以下添付図面に基づく非限定的具体例を享げて本発明を
よシ詳細に説明する。

第１図には照準１ｉｆｌｌ　Ｚをもつ螺旋アンテナ１ｏ
の制御と位置調整とを行う装置が示されている。この装
置はジャイロコンパス１４を備えた船舶１２に具備する
ためのものであシ、前記ジャイロコンパス１４は船首方
位基準（船舶の基準線と地理上の北との間の角θ）を出
力１６から送出する。該装置は［方位ＸＹＪと称するタ
イプのフレームを有する。このフレームは方位軸線Ｇを
規定する支承又はピボットをもつ船舶に固定された台座
１８を備えておシ、方位検出器２４の出力信号によシ方
向を与えられる可動部２２が方位用歯車付電動機２０の
作用下で前記方位軸線Ｇの周りを回転し得る。この可動
部２２はジャイロスコープシステムのケースに固定され
てお）、方位軸線Ｇと直交する仰角軸線Ｘを規定する支
承２６を介して外側カルダン２８を支持している。該外
側カルダンはトルクモータ３０と方向検出器３２とを備
えておシ、前記軸線Ｘと直角の軸線Ｙを規定する支承３
４を介して内側カルダ／３６を支持している。該内側カ
ルダンにはトルクモータ３８と方向すなわち角度検出器
４０とが具備される。概１図の具体例ではアンテナｌＯ
は内側カルダ／３６に固定されている。

内側カルダン３６の内部ではジャイロスコープ・ホイー
ル４１がモータ（図示せず）によシ角運動量Ｈをもって
照準軸２を中心に一定速度ωで回転する。後述の如く前
記角運動量はアンテナの慣性と軟水される安定化精度と
に応じた最小値を示さなければならない。

ホイール４１及びアンテナ１０は内外筒カルダンが静的
釣合状態におかれるよう配置される。

ここで参考までに、例えばホイール４１とこれを支持す
るカルダンとからなるような自由匿２°の自由ジャイロ
スコープの性質を簡単に説明しておこう。

周知のように角運動Ｈの方向はを間中で任意の方向を占
め得、支承内の摩擦トルクを考慮しなければ加速に係少
なく中立平衡を維持する。外部トルクの合計はゼロであ
υ、角運動Ｈの方向は絶対空間中で固定される。

但しこの性質は移動に伴って軸ＸがＨと平行になること
はないという栄件下でしか存続しない。

例数なら軸ＸがＨと平行になるとこの「禁止形態（ｃｏ
ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　１ｎｔｅｒｄｉｔｅ　）　Ｊ
と称する配置では自由度が消失するからである。

任意のルートをとル得る船舶上に自由度２°で直接載置
した場合は、Ｈが水平であればヨーイング軸を中心とす
る船舶の旋回により前記禁止形態が生じ得ることは明白
である。

本発明では船舶が正常の姿勢にある時にカルダンが正準
位置（軸線Ｘ、Ｙ及び２が３直角３面角を規定）におか
れるような照準角をほぼ確実に可動部２２に与えるべく
方位ＮＧを中心に該可動部２２の配向を行うことによ）
前述の如き状態を回避する。

そのためには歯車付電動機２０を下記の種々の信号を組
合わせるための加算回路４２からなる位置調整ループで
制御する。

一船舶の船首方位θを示すジャイロコンパス１４の出力
１６からの信号、 一船舶が正常な姿勢にある場合の方位の表示入力４４か
らの信号、 一反作用信号を送出する方位検出器２４からの信号。

加算回路４２から送出された信号は増幅器４６によシ歯
車付電動機２０を作動させるに十分なレベルにもたされ
る。

尚、歯車付電動機２０は可逆的となるに足る十分な減速
比を有していると有利である。このようにすれは船舶に
加えられる水平加速によって生じ得るトルクが方位軸線
Ｇを中心とする配向に影響を及はすことはない。

前述の如く位置調整はジャイロスコープ・アセンブリの
ホイール４１の歳差運動を利用して行われる。

ここで、モータ３８によシ自由度２°のジャイロスコー
プの内側カルダンにトルクＣＬが加えられると、外側カ
ルダンに軸線Ｘを中心とした速度ωｅωｏ＝Ｃｉ／Ｈ８
１ｎψ の歳差運動が生じ、従って水平線に対する仰角ψの変化
、即ち軸線Ｘを中心とする回転が生じる。

モータ３０によって加えられる駆動トルクＣｅの効果は
該モータ側で次の２つの作用に分解される。

一外側カルダン２８の平面と直角な成分：これは支承２
６に吸収される。

一内側カルダンの平面と直角な成分；これはＣｅ／Ｓｉ
ｎψに等しく、速度ωｌの内側カルダンの歳差運動を誘
起し、且つジャイロスコープ・トルクＨωｌと釣合う。

要約すれば、カルダンの一方にトルクが作用すると他方
のカルダンの方向が歳差運動によって変化し、従ってい
ずれか一方のカルダンにトルクを加えれば角運動Ｈの方
向を任意の所定方向に向けることができる。

しかし乍ら前述の説明はカルダンが完全な平衡状態にあ
り且つホイールが空間中で完全に固定されていることを
前提とする。実際には全ての位置での不釣合を完全に抹
消して不等弾性効果（ｅｆｆｅｔｅＡ　ａｎｉｓｏｅｌ
ａｓｔｉｃｉｔ５　）を回避するコトは不可能テアシ、
そのため位置調整に偏移又は偏差が生じる。

このようなズレは周期的疋詞整しなければならない。

前述の指摘はまた確立された歳差運動を前提とするが、
実際にはトルクを加えることと歳差運動の角速度の発生
との間には遷移相が存在する。

計算によればトルクを加えた時点でパルス（Ｐｕｌｓａ
ｔｉｏｎ　）ω０の周期的章動運動が生じる。例えば外
（ｆ（ＩＩカルダンにトルクＣ８を瞬間的に作用させる
と、歳差運動に加えて、 一内側カルダンの方向とＸとの間の角βの変化、−パル
スω。及び最大振幅Ｃ８／Ｈω０の内側カルダンの章動
運動 が生じる。尚、角βの最大値はＣ，Ｉｌ／Ｈ２である（
工、は回転軸Ｙを中止とする内側カルダン３６の慣性を
表わす）。

章動運動の振幅を制限するためにはトルクＣ８及びＣｉ
の値を小さくして角運動量Ｈの値をできるだけ大きくし
なければならない。トルクｃｅ及びＣｉの値を小さくす
るためには位置調整速度を低下させる必要がある（実際
には数度／秒のオーダー） 一般に船舶の電気通信用アンテナは広い規準領域（ｃｌ
ｌａｍｐ　ｄｅ　ｖｉｓｅｓ　）を得るべく上方構造部
、例えばマストの先端に設置される。従ってフレームは
ローリング、ピッチング、ヨーイングの角運動の作用下
におかれるのみならず激浪（１ｅｖｅｅ　）、偏向（ｅ
ｍｂａｒｄｅｅ　）及び水平加速の周期的加速の作用も
受ける。実際にはローリング及びピッチングの　□振幅
は±３００ｉで許容し得る。

位置調整の実施法と必要な精度を得るための条件とにつ
いて説明する。

安定化 アンテナの安定性はホイール４１のジャイロスコープ的
堅さくｒａｉｄｅｕｒ　ｇｙｒｏｓｃｏｐｉｑｕｅ）に
よシ受動的に確保される。カルダンが平衡状態にあれば
、即ち各回転アセンブリの重心がその軸上にあれば、加
速及び角辺＠によるト化りの発生は皆無であシ、ゼロに
等しい平均値をもつ周期的残留歳差運動のみがローリン
グ及びピッチング周期に先立ち十分に長い間存続するに
すぎない。この歳差運動は照準誤シを構成し、角運動量
Ｈが十分に大きければ極めて小さい値を維持する。実際
には必要な精度は数度を超えない程度であるため、前記
の動きは殆んど問題にならない。

但しここで留意すべきこととして、角度検出器３２及び
４０は安定化操作に伴うカルダンの動きを測定するが、
一方でケースは±３０’に達し得るローリング及びピッ
チングの作用下におがれる。

モータ３０及び３８の始動によって生じる周期的寄生歳
差運動の発生を回避するためには、ジャイ　。

ロスコーゾシステムの時定数が十分大きくてそのため前
記寄生歳差運動が必要精度よシ小さい値を維持する場合
以外は、検出器３２及び４ｏの出力信号をろ波する必要
がある。

第２図では各検出器３２又は４ｏに続いて位相遅れ回路
４８又は５ｏからなるフィルタが配置されている。この
フィルタは１分のオーダーの時定数を有し得る。このよ
うにするとＸの角度検出器３２の出力信号には平均仰角
を表わす成分しか残らず、ローリング及びピッチングに
起因する成分は除去される。但Ｌ、自動トラッキング動
作にょシ補正される傾斜誤りは存続し得る。

船舶がヨーイング又は傾斜の動きを示す場合の方位軸線
を中心とする安定化はジャイロコンノぐスによシ発信さ
れ船舶の船首方位θを表わす信号の変化に応じて行われ
る。

位置調整 アンテナの位置調整はアンテナを衛星方向に向けておく
ための操作であり、従って船舶に対する衛星方向が変化
する度に行われなければならない。

この衛星方向変化は船舶の位桁変更及び／又は船首方位
変更の結果生じる。

衛星の方向は通常その方位角と仰角とによって規定され
る。方位角Ａｚは衛星方向と地理の北との間の水平面上
における角度であシ、仰角Ｅｌは衛星方向と水平線とに
よシ垂直面上に形成される角度である。これら２脛の角
は船舶の経度Ｌｏ及び緯度Ｌａの関数である。

第２図の具体例では衛星、通常は静止衛星の位置に関ｌ
−で記憶されたデータと、ジャイロコンパス１４からの
船首方位θ並びに表示された経度及び９度で構成される
入力データとに応じて衛星の方位角Ａｚ及び仰角Ｅｌを
計算する計ｎ機５２が具備されている。これらの角Ａｚ
及びＡ１をめるためには従来の三角法計算を行わなけ゛
ればならないが、この計算法は公知であるためここでは
説明しない。

例えば方位角に比例する電圧などで構成された出力信号
Ａｚは加算器４２に与えられ、該加算器は更に検出器２
４からのフィードバック信号も受容する。その結果発信
される誤り信号は方位制御装廿の性能を成る程度向上さ
せる位相進み補正回路５４を介して増幅器４６に送られ
る。

実際には検出器２４を多巻電位差計で構相［２、これを
可動部２２に固定されていて歯車付モータ２０の出力ピ
ニオンと咬み合う歯車５６に減速歯車装置を介して接続
するとよい。

船舶位置の連続２表示（経度及び緯度）間には勿論時間
差が存在する。従って船舶の進行には表示された位置と
実際の位置との間の誤りが生じこの誤りは増大していく
。第２図の具体例ではこの誤りを自動トラッキング手段
で補正する。該手段該測定計が仰角誤シの補正と方位角
誤シの補正とに夫々対応する出力電圧（ｔｅｎｓｉｏｎ
ｓ　ｄｅ　５ｏｒｔｉｅ）ΔＸ及びΔＹ　を送出する。

この場合内側カルダンのトルクモータ３８の制御ループ
は信号Ｅ１及びΔＸと検出器３２からのろ波された反・
反作用信号とを受容するアナログ加算器６０を有する。

出力信号は二象限（ｄｅｕｘ　ｑｕａｄｒａｎｓ）増幅
器６２で増幅されるか又はモータ３８を制御すべく有極
リレーに送られる。

同様にしてトルクモータ３０の制御ループは検出器４０
の他に加算器６４及び増幅器６６を備えている。但し、
方位角決定は基本的に歯車付電動機２０によって行われ
るため、モータ３０Ｕ内側カルダン３６が正準位置に対
して少ししかズレないようにする目的でのみ作動するこ
とになる。

方位角での回転がゆつくル行われると、検出器４０はモ
ータ３０を作動させ且つアンテナ６０の位置調整を維持
するための信号を送出する。

該装置は更忙アンテナに与えられた方位角及び仰角の実
際の値を可視化する手段６８も有し得、この可視化手段
は場合によっては沖波の後で検出器３２及び４０の出力
電圧を表示するボルトメータで構成される。

これら３つの制御ループが閉鎖されるとホイールは宇宙
に対して、即ち静止衛星に対して固定された状態になる
。

第２図の装置に代えて、より簡単で極めて経済的な第３
図の如き装置を使用してもよい。この製図には方位角及
び仰角を計算する計算機は含まれていないため、これら
角度の値は例えば固定プログラム計算機７０により別に
計算して計算機５２に代るコンソール７２上に表示する
必要がある。

他の部分は第２図の場合と変わらない。

方位調整の目的は前記禁止形態の生起を回避することに
ある。軸Ｙは仰角が小さい時、即ち禁止形態が生じ得る
条件下ではほぼ垂直であり、その後ホイールの固定によ
って例えば海が荒れている場合にカルダンの運動に起因
して生じるような誤りに誘発された方位誤りが補正され
る。

次に、質量、ｆｆｌ注及び必要な精度が個々に異なる種
々のアンテナに極めて適している該装置の機械的部分の
具体的窪造について説明しよう。

アンテナの質量はかなカ大きく、カルダンを釣合わせる
ためには慣性を相当増大させる大きな付方ｒ＋￥を景を
加えるよシむしろ７Ｊ＝イールを軸Ｘ及びＹに対Ｉ−片
寄った状態におく。

１−かし乍ら、ジャイロスコープシステムの全ての位置
偏移は制御ループが閉鎖された時に角度検出器３２及び
４０によって検知されることから平衡残部（ｕｎｅ　ｒ
４ｓｉｄｕｅｌｌｅ　ｄ’ｅｑｕｉｌｉｂｒａｇｅ）が
許容ｌ、得るものでちっても、通常は町調整錘を用いて
ＩＩＩｆＩＸ及びＹの周シでの微細な平衡調節を行う。

アンテナの慣性は安定性と章動周波数とに作用し、この
慣性が増加すると所定の安定性に対してホイールの角運
動量Ｈ＝Ｉ、ωが増大することになる（Ｉはホイールの
慣性モーメント）。そのためアンテナを回転軸Ｘ及びＹ
Ｋ最大限に近づけて慣性を減少させる。しかし乍らそれ
でもアンテナの寸法を例えば指向性の向上などの目的で
大きくした場合には角運動量室も増大する。

この角違ｒｆＪＪＪ景の増加は慣性をそれ以上増加させ
ることはないという１０点を有するホイール速度ωの増
加によって生じ得る。しかし乍ら実際には少なくともボ
ールベアリングからなる支承具を使用する場合には速度
が６０００回／分を越えると十分な寿命（約５０　００
０時間）が得られない。

従ってホイールの寸法を増大することになるが、実際に
は周縁速度が１２Ｇｙ＋＋／秒を越えてはなら従って少
なくとも従来のベアリングを使用する場合には本発明の
装置は中位の大きさのアンテナ例えばパラボラアンテナ
の場合は直径１ｍ以下のものの安定化しか行えない。整
相列形平面アンテナ（ａｎｔｅｎｎｅ　ｐｌａｎｅ　ａ
　ｒｅｓｅａｕ　ｐｈａｓ′ｅ）の場合は慣性が小さい
ためより大きいサイズのものでもよい。

勿論、大きなホイール速度を許容ｌ−得るアクティブ・
サスペンション磁気ベアリング又は流体力学的ベアリン
グを使用すればアンテナの大きさをよシ大きくし得る。

次に非限定的具体例として２つの装置を説明する。これ
ら装置のうち一方は４！１Ｊ旋アンテナの位置調整に用
いられ、他方はパラボラアンテナの位置調整に用いられ
る。

第４図は船舶上で天頂に向けられた４螺旋アンテナ１０
の方向決定装置を示している。この船のローリング及び
ピッチングは平面ＧＸ上での軸Ｇに対する無線照準軸Ｚ
の傾斜αで表わされる。尚第１図の機素に該当する機素
には同一の符号を付１、た。第４図にも台座１８に設け
られた軸受内で回転する方位リング（ａｎｎｅａｕ　ｄ
ｅ　ｇｉｓｅｍｅｎｔ）からなる可動部２２が示されて
いる。該リング２２はカルダン２８を支持しておシ、該
カルダンはピン７４と軸受２６とを介して軸線Ｘを中心
に旋回し得る。軸線Ｙを中心に旋回し得るカルダン３６
は図示されていない軸受を介してカルダン２８上で回転
する。図から９１らかなように「外側」カルダン２８は
「内側」カルダン３６の内部に収められ、従って機械的
製造がより簡単である。よルクモータ３０は直接ピン７
４０周りに配置される。

カルダン３６にはアンテナ１０とケーシング７６とが固
定されてお多、該ケーシング内にはホイール４１とその
駆動モータ７８（例えばヒステリシス・モータ）とが配
置されている。アンテナ１０とホイールとは軸線Ｙを挾
んで互がほぼ均衡状態におかれ条よう配置される。この
均衡はＹに関する平衡を得るための町調整錘８０を用い
れば完全に保持され得る。カルダン３６上で位置調整１
．得る別の錘８２もＹに関する平衡を保持せしめる。

この配置構成では軸線Ｘ、Ｙ及びＧが一点で集まり、そ
のためアンテナ保護用レーダローム８４に理論上の最小
値に近い値を与えることができる。

このような配置構成は約１５　ｄＢから１．５　ＧＨｚ
のゲインを得るべく使用され従って６°の調整精度を必
要とするプロジェクトＩＭＭＡＲ８ＡＴの規準Ｂのアン
テナ又はプロジェクトＰＲＯ８ＡＴ　の規準Ｍ５のアン
テナに使用し得る。ホイールを含むアンテナ重量が３．
８　Ｋｙを越えず、ホイールが４．８２に９．、ｎ２／
秒の慣性モーメントを有し６０００回転／回転回転する
として、フレームをローリング軸から３０ｍの地点に配
置し、角検出器３２及び４０の出力に補整回路を具備し
ない場合、ローリング−ピッチング角度±３０°１での
精度は±１，３゜の値を維持し得る。

第５図に示されている変形例は±２°のＹＦ３度を要求
する２０ｄＢから１．５　ＧＨｚの２インを与える、Ｑ
ラボラアンテナの安定化と位置調整とに使用される。こ
のアンテナの慣性は第３図に関１．て形成。

されるアンテナの慣性より大きく、ホイールは重量５．
５にりで１７Ｋｆ、ｍ”７秒の慣性モーメントを有する
ことになる。尚第５図でも第４図の機素に該当する機素
には同一符号を付１−だ。

第５図の具体例は４ｔ１１線Ｘ及びＹが一点に集オらな
いという点で第４図の具体例とは異なっている。

このようにすると最大ローリング角αが同一であればア
センブリの慣性がより小さく力る。

実際、軸線Ｘが点０（第４図参照）で軸線Ｙと交芒して
いれば軸線Ｙとアンテナ底部との間の距ｖＩＬＯ８をよ
り長く［２なければならず、従って慣性がかなシ増大す
ることになったであろう。この慣性の増大率は前記距離
の自乗の２倍である。その代り第５図の場合にはケース
部材（ｃａｓｅλ６ｑｕｉｐ眠ｎｔ）８６内に収納１．
得る均衡用付加錘を外側カルダン２８の内側表面に配置
して重心を点Ｏに設定しなければならない。

必要な精度は予応力下のボールベアリング内で３０００
回転／回転回転し１８Ｋｐ、ｍ２７秒の角運動量を示す
ホイールを使用することで得られる。

本発明はこれ以外にも様々な形態に実施し得、判に回転
アンテナの場合には第１図のホイール４１の動作を補足
するか又は該ホイールにとって代えるべくアンテナ自体
をホイールとして使用してもよい。

例えば第６図に示されている装置は円板／ξミラボラア
ンテナ０を安定させる装置でち力、このアンテナをモー
タ７８により軸線２を中心に回転させて安定化ホイール
として利用する。この場合にはアンテナと固定部分との
間の電気接続上で回転コンタクトを使用する必要はない
。

第６図の位置調整装置は第３図のものと同一タイプであ
シ、種々の機素は第３図と同一の符号で示されている。

この種の装置は小径アンテナに適しており、例えば角速
度２００回転／分で回転ｌ−１１５Ｎ、ｍ、ｓの角運動
量を示す直径０．８５ｍの円板アンテナなどに使用し得
る。

また、軸線２の位置を変更する場合はジャイロスコープ
歳差運動即ち軸線Ｘを中心に与えられて軸線Ｙを中心と
する出力速度を逆方向に銹起するトルクを使用する。第
６図から明らかなように、この具体例ではアンテナが天
頂に向けられると軸線２は方位軸線Ｇと交差せずに該軸
線から離れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は船舶に搭載されたアンテナの安定化と位置調整
とを行うだめの安定化装置の一府定具体例の主要構成ｆ
５１１材を示す簡略説明図、第２図は第１図の装置の制
御回路を示す線図、第３図はよシ簡単な変形例を示す第
２図の一部分と類似の線図、第４図及び第５図は本発明
の装置の機械的要素の２種の機械的配置を示すべく対称
面で切断■−だ断面図、第６図は安定化用ホイールが無
線照準軸を中心に回転するアンテナで横取された更に別
の変形例の説明図である。 １０・・・アンテナ、１２・・・船　舶、１４・・・ジ
ャイロコンノｅ２．　ｉｓ・・・台座、２０・・・歯車
付電動機、２４・・・方位検出器、２８・・・外側カル
ダン、３６・・・内側カルダン、３０．３８・・・トル
クモータ、　３２．４０・・・角検出器、４１・・・ホ
イール、　４２・・・加算ロイ、４６・・・増幅器、　
４８．５０・・・位相遅れ回路、５２・・・計算機、　
５４・・・位相進み補正回路、５８・・・偏差測定側、
　６０・・・アナログ加算器、６２・・・二象限増幅器
、６８・・・可視化手段、８０．８６・・・町調整錘。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）船舶上のアンテナの安定化と位置調整とを行う装
   置であって、方位設定手段を備え且つ自由度２°のジャ
   イロスコープ・アセンブリを支持するフレームを台座上
   に有しておシ、前記ジャイロスコープ・アセンブリは外
   側カルダンが方位軸線と直角の回転軸線Ｘを、内側カル
   ダンが前記軸線Ｘと直交する回転軸線Ｙを有し、位置調
   整のためにアンテナに接続されておシ、該ジャイロスコ
   ープ・アセンブリがアンテナの慣性に比べて大きい角運
   動量をもつ単一ホイールを有し、各カルダンがループに
   よって制御されるトルクモータを備えておシ、前記ルー
   プのフィードバック信号が他方のカルダンの方向を検出
   する検出器によって与えられ、また方位におけるアンテ
   ナの中間位置調整をほぼ確実に行いそれによって前記ジ
   ャイロスコープ・アセンブリをほぼ正準位置に維持すべ
   く、方位軸線を中心とした配向を行う手段も具備されて
   いることを特徴とする装置。 （２）前記制御ループの各が低域フィルタを有しておシ
   、該フィルタの特性がホイールの角運動量と台座に与え
   られる角運動のパラメータと必髪な位置調整精度とに応
   じて決定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 （３）　前記フィルタ手段が加えられる応力の周期を大
   幅に上回る時定数をもつ位相遅れ回路からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。 （４）　方位軸線を中心とした配向を行う手段が不可逆
   的接続による回転駆動用歯車付電動機と制御回路とを備
   えており、内側カルダンに対応するループが偏差測定計
   から方位変化と偏差変化とを考慮する補正信号を受容す
   るのに対し、前記制御回路が船首方位（ｃａｐ　）とテ
   星の方位角の表示値とに応じて制御を行うことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   の装置。 （５）アンテナを搭載した乗物（通常は船舶）の船首方
   位、経度及び緯度に基づいて、第１カルダンの制御ルー
   プに与えられる仰角信号と方位角設定制御回路に与えら
   れる方位角信号とを発信する計′ｎ機を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
   かに記載の装置。 （６）衛星の方向とアンテナの方向との間の差を示す信
   号（△Ｘ及びΔｙ）を偏差測定計によって決定し且つこ
   れら信号で、処理装置によシ与えられるプログラム化さ
   れたトラッキングの位鰺（方位角及び仰角）を補正する
   ような自動トラッキング手段を有しており、前記信号Δ
   ｙ及びＡＸが夫々第１カルダンの制御ループ及び第２カ
   ルダンの制御ループに送られることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項に記載の装置。 （７）　独立した計算機によ請求められる方位角及び仰
   角の表示手段を備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１駒乃至第６項のいずれかに記載の装置。 （８）　外側カルダ／が実質的に内側カルダンの内部に
   配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第７項のいずれかに記載の装置。 （９）アンテナとホイールとがほぼ均衡状態におかれる
   よう軸ｍＹを狭んで照準軸線上に配置されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第８頂のいずれかに記
   載の装置。 （１０カルダンに均衡用可調整備が具備されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに
   記載の装置。 （１１）　回転アンテナの角運動量を安定化又は不動化
   に利用すべく該アンテナをホイールに固定するか又は該
   ホイールの代用として使用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の装置。 （１２１軸線Ｘ及び軸線Ｙが一点に集中しないことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか
   に記載の装置。