Силовой электрический привод наведения спаренной зенитной установки
Полезная модель относится к области систем управления наведением орудийной установки на движущуюся цель и может быть использована при модернизации спаренной зенитной установки типа ЗУ-23 или других аналогичных ей по своему функциональному назначению установок. Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение скорости наведения зенитных автоматов на цель и повышение точности их совмещения с заданным направлением, как в процессе наведения, так и в процессе стрельбы. Технический результат достигается тем, что силовой электрический привод наведения спаренной зенитной установки включает двухканальный блок управления и механизмы вертикального и горизонтального перемещения вооружения, выходные валы которых соответственно соединены с качающейся и вращающейся частями установки, отличающийся тем, что дополнительно включает двухкоординатный формирователь входных сигналов, выходы которого соединены с входами блока управления, два выхода которого через усилители мощности соединены с электродвигателями механизмов перемещения вооружения, причем каждый механизм перемещения вооружения включает соединенный с электродвигателем механический редуктор и 14-ти разрядный измеритель угла поворота его выходного вала, при этом выход каждого измерителя угла поворота соединен с соответствующим ему входом блока управления, а на вращающейся и качающейся частях установки размещены гироскопические измерители угловой скорости их поворота, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления. 1 рис.
Полезная модель относится к области систем управления наведением орудийной установки на движущуюся цель и может быть использована при модернизации спаренной зенитной установки типа ЗУ-23 или других аналогичных ей по своему функциональному назначению установок.
Силовой электрический привод зенитной установки предназначен для наведения на цель зенитных автоматов, оптико-электронного блока и оптических прицелов, автоматического или полуавтоматического сопровождения цели и автоматического удержания требуемого направления линии выстрела зенитных автоматов при стрельбе.
Наиболее близким по технической сущности является силовой электрический привод наведения вооружения - артиллерийского орудия, включающий управляемые от двухканального блока обработки информации механизмы вертикального и горизонтального перемещения, механически соединенные соответственно с качающейся и вращающейся частями орудия, гироскопический прибор, механически соединенный с вращающейся частью орудия, и датчик угла возвышения, соединенный с качающейся частью орудия. При этом блок обработки информации выполняет как функции вычислительного устройства, так и функции блока управления, а в качестве гироскопического прибора используется гироскопическая самоориентирующаяся система курсокреноуказания. (RU 24550, F41G 5/14, F41G 7/00, опубликовано 27.01.2005)
Недостатком известного привода является низкая скорость вертикального и горизонтального наведения вооружения и отсутствие возможности объективного контроля углов положения ствола, что не может обеспечить требуемую точность наведения зенитных автоматов на скоростную цель, включая удержание линии выстрела в процессе стрельбы.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение скорости наведения зенитных автоматов на цель и повышение точности их совмещения с заданным направлением, как в процессе наведения, так и в процессе стрельбы.
Технический результат достигается тем, что силовой электрический привод наведения спаренной зенитной установки включает двухканальный блок управления и механизмы вертикального и горизонтального перемещения вооружения, выходные валы которых соответственно соединены с качающейся и вращающейся частями установки, отличающийся тем, что дополнительно включает двухкоординатный формирователь входных сигналов, выходы которого соединены с входами блока управления, два выхода которого через усилители мощности соединены с электродвигателями механизмов перемещения вооружения, причем каждый механизм перемещения вооружения включает соединенный с электродвигателем механический редуктор и 14-ти разрядный измеритель угла поворота его выходного вала, при этом выход каждого измерителя угла поворота соединен с соответствующим ему входом блока управления, а на вращающейся и качающейся частях установки размещены гироскопические измерители угловой скорости их поворота, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления.
Технический результат также достигается тем, что блок управления выполнен цифро-аналоговым двухканальным и включает блок сравнения, интегрирующий усилитель и два усилителя мощности; двухкоординатный формирователь входных сигналов включает визирный оптико-электронный блок, теле- и тепловизионный автомат сопровождения цели и пульт наведения оператора; привод дополнительно содержит блок микровыключателей его отключения в верхнем и нижнем положениях вооружения; в качестве электродвигателя использован реверсивный малоинерционный электродвигатель постоянного тока.
Функционирование силового электромеханического привода наведения вооружения спаренной зенитной установки, можно проиллюстрировать на примере модернизированной артиллерийской спаренной зенитной установки типа ЗУ-23, функциональная схема которой представлена на рис. 1, где обозначено:
1 - качающаяся часть зенитной установки;
2 - вращающаяся часть зенитной установки;
3 - цифро-аналогового блока управления;
4 - гироскопический измеритель угловой скорости поворота качающейся части зенитной установки;
5 - гироскопический измеритель угловой скорости поворота вращающейся части зенитной установки;
6 - усилитель мощности сигнала для вертикального наведения;
7 - усилитель мощности сигнала для горизонтального наведения;
8, 9 - электродвигатели механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения;
10, 11 - измерители углов поворота выходных валов механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения;
12, 13 - механические редукторы механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения;
14 - зенитные автоматы;
15 - двухкоординатный формирователь входных сигналов, где:
16 - визирный оптико-электронный блок;
17 - теле- и тепловизионный автомат сопровождения цели;
18 - пульт наведения оператора.
После включения электропитания привода по полезной модели двухкоординатный формирователь входных сигналов 15, который включает визирный оптико-электронный блок 16, теле- и тепловизионный автомат сопровождения цели 17 и пульт наведения оператора 18, поступают исходные данные о положении вооружения - зенитных автоматов 14. Двухкоординатный формирователь входных сигналов 15, выходы которого соединены с входами двухканального цифро-аналогового блока управления 3, выдает сигналы Uг (t) и Uв(t).
В блоке сравнения двухканального цифро-аналогового блока управления 3 происходит сравнение поступивших сигналов Uг(t) и Uв(t) с сигналами U ос1(t) и Uос2(t), поступившими на соответствующие входы блока управления 3 от гироскопических измерителей 4 и 5 угловой скорости поворота вращающейся и качающейся частей установки и 14-ти разрядных измерителей углов поворота выходных валов 10 и 11 механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения.
Гироскопические измерители 4 и 5 угловой скорости поворота, размещены, соответственно, на вращающейся 2 и качающейся 1 частях установки, а 14-ти разрядные измерители углов поворота 10 и 11 соединены с выходными валами механических редукторов 12 и 13 механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения.
После обработки поступившей информации в цифро-аналоговом блоке управления 3 происходит формирование первичного сигнала управления электродвигателями 8 и 9 механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения по следующему закону:
где: Uупрг(в)(t) - первичный управляющий сигнал;
- промежуточный первичный управляющий сигнал;
1/p - цифровой или аналоговый интегратор, корректирующий промежуточный первичный сигнал управления, выполняющий в приводе роль промежуточного интегрирующего усилителя.
Первичный управляющий сигнал Uупрг(в)(t) на электродвигатели 8 и 9, которые представляют собой реверсивные малоинерционные электродвигатели постоянного тока, подаются через соответствующие усилители мощности 6 и 7 сигнала для вертикального и горизонтального наведения.
Поворот зенитных автоматов 14 в заданном направлении и с заданной скоростью до полной остановки происходит до тех пор, пока величина первичного управляющего сигнала Uупрг(в) (t) не станет равна нулю. Если первичный управляющий сигнал не равен нулю, то привод продолжает разворачивать зенитные автоматы в задаваемом ему направлении.
В частном случае, при постоянной скорости изменения входного управляющего сигнала Uг(в)(t), поступающего с двухкоординатного формирователя входных сигналов 15 после отработки приводом начального рассогласования между требуемым и фактическим направлением зенитных автоматов, величина промежуточного первичного управляющего сигнала становится равной нулю, т.к углы и угловые скорости наведения полностью соответствуют заданным. При этом сигналы с двух выходов цифро-аналогового блока управления 3, поступающие на обмотки электродвигателей 8 и 9 через усилители мощности 6 и 7 U упрг(в)(t) постоянны, т.к на выходе цифрового или аналогового интегратора 1/p, работающего в качестве накопителя сигнала, запоминается постоянный сигнал управления, пропорциональный требуемой от привода угловой скорости поворота зенитных автоматов.
В процессе стрельбы зенитных автоматов на привод воздействуют возмущающие моменты, уводящие линию выстрела в сторону от заданного направления. Величина угловой скорости увода и величина дополнительного угла рассогласования измеряются, соответственно, гироскопическими измерителями угловой скорости поворота 4 и 5, а также измерителями углов положения 10, 11 выходных валов механизмов горизонтального и вертикального перемещения зенитных автоматов, в этом случае закон управления (1) приводом, формируемый в цифро-аналоговом блоке управления 3, имеет следующий вид:
, 
- угловые скорости и углы уводов зенитных автоматов от линии выстрела при стрельбе.
Для понимания рассмотрим частный случай стрельбы по неподвижной цели, разбив его на два этапа до стрельбы и в процессе стрельбы.
На первом этапе очевидно, что выполняется условие Uупрг(в)(t)=0, так как направление выстрела зенитных автоматов полностью совпадает с требуемым. При стрельбе от воздействия возмущающих моментов имеет место увод зенитных автоматов в сторону от заданного направления линии выстрела. Измерители углов поворота 10 и 11, а также гироскопические измерители угловых скоростей поворота 4 и 5 измеряют скорости и углы этих несанкционированных уводов, выдают сигналы на входы блока управления 3, который после обработки формирует дополнительные корректирующие сигналы в управление электродвигателями 8 и 9 механизмов перемещения вооружения:
Механизмы перемещения разворачивают зенитные автоматы 14 в заданное ему первоначальное положение, так как общий знак минус учитывает в алгоритме (6) введение в основной сигнал управления электродвигателями привода дополнительной составляющей сигнала направленной на компенсацию этого увода.
Силовой привод по полезной модели обеспечивает в автоматическом режиме максимальную скорость наводки по горизонтали до 60%, а по вертикали - до 50%.
При этом высокая точность совмещения зенитных автоматов с заданным цифро-аналоговым формирователем управляющих сигналов 3 направлением в процессе наведения зенитных автоматов на цель, в том числе в процессе стрельбы по цели (наведение с удержанием линии выстрела), обеспечивается применением в приводе по полезной модели:
- высокоточных измерителей угла поворота выходных валов механизмов горизонтального и вертикального перемещения вооружения;
- измерителей угловой скорости - высокоточных гироскопических измерителей;
- применением в системе управления двухкоординатного формирователя входных сигналов, высокоточного преобразователя вал-код и интегрирующего цифрового или аналогового промежуточного усилителя, объединенных в единую замкнутую высокоточную систему управления оборотами электродвигателей.
1. Силовой электрический привод наведения спаренной зенитной установки, включающий двухканальный блок управления и механизмы вертикального и горизонтального перемещения вооружения, выходные валы которых соответственно соединены с качающейся и вращающейся частями установки, отличающийся тем, что дополнительно включает двухкоординатный формирователь входных сигналов, выходы которого соединены с входами блока управления, два выхода которого через усилители мощности соединены с электродвигателями механизмов перемещения вооружения, причем каждый механизм перемещения вооружения включает соединенный с электродвигателем механический редуктор и 14-ти разрядный измеритель угла поворота его выходного вала, при этом выход каждого измерителя угла поворота соединен с соответствующим ему входом блока управления, а на вращающейся и качающейся частях установки размещены гироскопические измерители угловой скорости их поворота, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления.
2. Силовой электрический привод по п. 1, отличающийся тем, что блок управления выполнен цифро-аналоговым двухканальным и включает блок сравнения, интегрирующий усилитель и два усилителя мощности.
3. Силовой электрический привод по п. 1, отличающийся тем, что двухкоординатный формирователь входных сигналов включает визирный оптико-электронный блок, теле- и тепловизионный автомат сопровождения цели и пульт наведения оператора.
4. Силовой электрический привод по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя использован реверсивный малоинерционный электродвигатель постоянного тока.
