Комбинированная система управления движением быстроходной гусеничной машины

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в конструкциях систем управления поворотом быстроходных гусеничных машин (БГМ), оснащенных гидромеханической трансмиссией (ГМТ), электронным приводом управления башни (стабилизатором наведения в горизонтальной плоскости) и дифференциальным механизмом поворота с гидрообъемным приводом с двумя каналами управления. На определенных скоростных режимах можно использовать компоненты существующей системы стабилизации вооружения в горизонтальной плоскости в процессе автоматизированного управления направлением движения БГМ. Для этого контур стабилизации в горизонтальной плоскости дополняется необходимым оборудованием и реализуется возможность переключения процесса регулирования поворота орудия и башни на управление поворотом гусеничной машины. Одновременно с этим появляется возможность создания дублирующего управления для других членов экипажа машины помимо водителя. Эффективность предложенного решения заключается в возможности создания автоматизированного управления направлением (кривизной) движения при ограниченной сложности системы за счет использования существующих частей. Кроме того представляется возможным создать дублирующее управление другим членам экипажа машины.

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована в конструкциях систем управления поворотом быстроходных гусеничных машин (БГМ), оснащенных гидромеханической трансмиссией (ГМТ), электронным приводом управления башни (стабилизатором наведения в горизонтальной плоскости) и дифференциальным механизмом поворота с гидрообъемным приводом с двумя каналами управления.

Известна система управления движением гусеничной машины с гидромеханической трансмиссией (Держанский В.Б., Тараторкин И.А. Алгоритмы управления движением транспортной машины: Монография. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2010. - 142 с., рис.2.20 стр.116), реализующая адаптивное оптимальное управление, которая содержит измерители управляющих воздействий (угол поворота штурвала, перемещений педалей подачи топлива), а также угловой скорости вала двигателя, скорости движения, которые электрически соединены через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с бортовой микро ЭВМ, формирующей заданную угловую скорость поворота. Этот сигнал с выхода бортовой микро ЭВМ подается на электромагнит гироскопического датчика «угловая скорость - ускорение». Выходы гироскопического датчика измеряющие отклонение угловой скорости, продольное, и боковое ускорения, соединены через АЦП с бортовой микро ЭВМ, а выходы, измеряющие заданную угловую скорость (управляющее воздействие) и отклонения угловой скорости от заданной, соединены с двухканальным анализатором спектра, который на основе быстрого преобразования Фурье определяет спектральные плотности управляющего воздействия и отклонения угловой скорости, которые вводятся в бортовую микро ЭВМ через АЦП. Основным недостатком этой системы является необходимость установки на БГМ дополнительного электронно-измерительного и вычислительного оборудования, что приводит к усложнению уже существующей конструкции.

В то же время на боевых машинах пехоты широко применяются стабилизаторы вооружения - контур горизонтального наведения стабилизатора 2Э52 орудия, (Боевая машина пехоты БМП-3. Руководство по эксплуатации. Ч.1. Техническое описание. - Ростов-на-Дону: Изд-во ООО БелРусь, 2010 г. - рис.*.* стр.***, рис.*.* стр.***-***). В ее состав входит пульт управления наводчика-оператора (ПЛ-88), электрически соединенный с бортовым компьютером. С него сигналы поступают по каналу управления к электродвигателю с редуктором башни и вооружения гусеничной машины. В состав контура обратной связи входят следующие основные приборы: G-сенсор, регистрирующий скорость поворота орудия _о и угол поворота орудия _о, вычислительный блок. Также в конструкции системы управления поворотом гусеничной машины включен гидропривод с двумя каналами управления.

Недостатком данной системы можно считать то, что она применяется только в диапазонах скоростей от 0 до 30 км/ч, а на больших скоростях - отключена. В то время как на этих скоростях необходима автоматическая корректировка управляющих воздействий водителя и системы управления движением гусеничной машины. Для чего обычно применяется отдельная автоматизированная система, включающая в себя датчики, вычислительный блок и исполнительные элементы.

Таким образом, на определенных скоростных режимах можно использовать компоненты существующей системы стабилизации вооружения в горизонтальной плоскости в процессе автоматизированного управления направлением движения БГМ. Для этого контур стабилизации в горизонтальной плоскости дополняется необходимым оборудованием и реализуется возможность переключения процесса регулирования поворота орудия и башни на управление поворотом гусеничной машины. Одновременно с этим появляется возможность создания дублирующего управления для других членов экипажа машины помимо водителя.

Схема предложенной системы приведена на фиг.1. Перед штурвалом управления поворотом 14 устанавливается пульт управления водителя 1 со всеми органами управления, аналогичный - 2 устанавливается у командира. Потенциометры горизонтального наведения пультов включается в электрическую сеть параллельно штатному. Пульты снабжаются электромагнитами блокировки 3 и электрически соединяются с бортовым компьютером 4. К его входам так же подключены датчик частоты вращения вала двигателя 5 и измерительные преобразователи данных от сенсора положения педали подачи топлива 6 и информации о продольных и поперечных скоростях и ускорениях, регистрируемых G-сенсором 7. Поворот башни и орудия осуществляется при помощи электродвигателя 8, электрически соединенного с выходом бортового компьютера 4, через редуктор 9. Башня также оборудована системой электромагнитной блокировки 10. Объемный гидропривод 11 включает в себя гидромотор 12 и гидронасос 13, первый канал управления которого является двухкаскадным усилителем. Первый каскад выполнен в виде гидроусилителя "сопло-заслонка" с электромеханическим преобразователем позиционного типа. Второй каскад усилителя - плоский золотник с пружинами механической обратной связи от люльки гидронасоса. Второй канал управления является гидроусилителем золотникового типа с управлением от механического входа - валика управления, кинематически соединенного со штурвалом. Угол поворота люльки пропорционален алгебраической сумме сигналов от электрического и механического входов (на фиг.1 не показано). Механический канал управления соединен с командным органом управления поворотом - штурвалом 14, оснащенным электромагнитной блокировкой 15. Электрический канал управления гидронасосом 13 соединен с выходом бортового компьютера 4, ко входу которого подключен избиратель режима управления 16.

Работает предлагаемая система следующим образом. В том случае если скорость БГМ меньше 30 км/ч избиратель 16 переключает систему в режим контроля прицеливания, пульты управления водителя 1 и командира 2 находятся в заблокированном состоянии, а система «электродвигатель-редуктор-привод башни» - разблокирована и регулируется в горизонтальной плоскости сигналами от бортового компьютера 4, с которым она соединена по электронному каналу. G-сенсор 7 предназначен для выработки электрических сигналов, пропорциональных угловой скорости поворота машины. Бортовой компьютер 4 предназначен для суммирования и усиления сигналов управления привода горизонтального наведения, а также для переключения алгоритмов, реализующих стабилизацию орудия, в том случае если скорость машины меньше 30 км/ч, и траекторию движения, в противном случае. Управление переключением алгоритмов осуществляется при помощи избирателя 16. При движении в режиме стабилизации траектории происходит электромагнитная блокировка башни и разблокируются пульты управления командира и водителя. По каналу управления бортового компьютера, соединенным с электромеханическим входом управления гидрообъемной передачи, осуществляется автоматизированное управление движением. При повороте корпуса пульта вокруг вертикальной оси в процессе движения машины сигнал управления поступает через бортовой компьютер, к каналу управления гидрообъемной передачи, а также на магнит наведения гироскопических датчиков. При этом задается угловая скорость поворота машины и скорость прецессии G-сенсора. Направление поворота машины совпадает с направлением поворота корпуса пульта от нулевого положения. Величина скорости поворота плавно возрастает с увеличением угла поворота корпуса пульта в пределах от минимальной до максимальной. При проходе корпуса пульта к упору скачкообразного изменения скорости поворота до максимальной ("переброс") не происходит, т.к. стабилизатор работает в режиме стабилизации траектории.

Эффективность предложенного решения заключается в возможности создания автоматизированного управления направлением (кривизной) движения при ограниченной сложности системы за счет использования существующих частей. Кроме того представляется возможным создать дублирующее управление другим членам экипажа машины.

Комбинированная система управления движением быстроходной гусеничной машины, состоящая из командного органа управления поворотом - штурвала, механически соединенного с гидронасосом гидропривода, бортового компьютера управления поворотом башни и стабилизации орудия в горизонтальной плоскости, к которому подключена система «электродвигатель-редуктор-башня» и измерительный преобразователь информации о продольных поперечных скоростях и ускорениях корпуса, регистрируемых G-сенсором, и отличающаяся тем, что ко входам этого компьютера также присоединены датчик вращения вала двигателя, измерительные преобразователи данных от сенсора положения педали подачи топлива, два пульта управления - водителя и командира и избиратель режима управления, а к выходам подключены электронный канал управления насосом гидропривода системы управления поворотом и электромагниты блокировки штурвала, пультов управления и башни.