Автоматизированная информационно-управляющая система подводной лодки
Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники, к боевым информационно-управляющим системам и может найти применение в управлении на подводной лодке средствами комплекса торпедно-ракетного вооружения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения управления оружием с механическим (шпиндельным) вводом данных и оружием в режиме телеуправления, в сокращении времени подготовки применения оружия и повышении точности применения оружия за счет автоматического поступления и непрерывного обновления данных от гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, навигационного комплекса, измерителя глубины погружения, необходимых для выполнения расчетов координат и параметров движения целей, самой ПЛ, выработки рекомендаций по типу, моменту времени применения оружия и средств самообороны, определению целесообразного маневрирования ПЛ для применения оружия и средств самообороны и выдачи необходимых данных в систему управления движением для выполнения необходимого маневрирования, в повышении надежности функционирования за счет применения резервного пульта управления автоматикой торпедных аппаратов (пусковых установок) и оружием, в сокращении аппаратурного состава и снижении потребляемой мощности за счет использования единой (одной) автоматизированной информационно-управляющей системы при решении задач управления (применения) различными видами специализированного оружия (объектами управления). Система содержит исполнительные механизмы, датчики и сигнализаторы, пульт управления, центральный прибор контроля и управления, приборы контроля и
управления по числу торпедных аппаратов (пусковых установок), которые подключены к датчикам, сигнализаторам и исполнительным механизмам соответственно общей части и индивидуальной части торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, прибор внешних связей, резервный пульт управления, прибор управления шпиндельным вводом данных, приборы шпиндельного ввода данных по числу торпедных аппаратов (пусковых установок).
Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и к боевым информационно-управляющим системам и предназначена для автоматизированного управления стрельбой оружием различных видов, средствами самообороны и противодействия и наведением оружия на цель в режиме телеуправления при автоматическом или ручном вводе данных целеуказания от обеспечивающих систем на подводной лодке (ПЛ).
Известны "Корабельная боевая информационно-управляющая система" (Патент RU 2163392 на изобретение, кл. G06F 15/16, опубл. 20.02.2001 г.), "Командно-стрельбовая информационно-управляющая система" (Патент RU 2191430 на изобретение, кл. G06F 15/16, опубл. 20.10.2002 г.).
Недостатком таких систем является:
-при большом количестве аппаратуры и как следствие росте массогабаритных характеристик, потребляемой мощности (тепловыделения) и числа кабельных связей отсутствует возможность использования этих систем для управления применением ряда специализированного оружия: оружия с механическим (шпиндельным) вводом данных и оружия в режиме телеуправления.
Известна "Система автоматизированного управления оружием" (Патент RU 56673 на полезную модель, кл. G06F 15/00, опубл. 10.09.2006 г.), обеспечивающая возможность использования торпедного оружия в режиме телеуправления.
Недостатком системы является:
- отсутствие возможности использования оружия с механическим (шпиндельным) вводом данных;
- большое время подготовки к использованию оружия и снижение точности использования оружия за счет отсутствия непрерывного ввода обновленных данных от внешних корабельных систем.
Известна "Боевая информационно-управляющая система БИУС "Узел" (В.Н.Шунков "Подводные лодки", изд. ООО "Попурри", г.Минск, 2004), которая выполняет задачи предстартовой подготовки торпед, задачи выработки и ввода данных стрельбы в оружие с механическим вводом данных.
Недостатком такой системы является:
- отсутствие возможности использования оружия с электрическим вводом данных;
- отсутствие возможности управления торпедными аппаратами и пусковыми установками, что возлагается на автономные системы автоматизированного управления (САУ) комплексами торпедно-ракетного вооружения подводных лодок.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является автоматизированная информационно-управляющая система подводной лодки (по патенту: "Система автоматизированного управления комплексом торпедно-ракетного вооружения подводной лодки". Патент на изобретение RU №2200346, кл. G06F 17/60, G06F 165:00, опубл. 29.01.2001 г.), содержащая исполнительные механизмы, датчики и сигнализаторы общей и индивидуальной частей торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, пульт управления, обеспечивающий выбор типа оружия, средств самообороны и назначение торпедных аппаратов к стрельбе, выработку данных стрельбы и производство выстрела, центральный прибор контроля и управления и приборы контроля и управления, указанные приборы выполнены унифицированными и содержат микроЭВМ, программное обеспечение которых реализует контроль и управление общей частью и индивидуальными частями торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны,
которые подключены к датчикам, сигнализаторам и исполнительным механизмам соответственно общей части и индивидуальным частям торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны.
Достоинством системы является построение системы автоматизированного управления комплексом торпедно-ракетного вооружения и самообороны на базе одной системы, состоящей из единого пульта управления и двух типовых унифицированных приборов, обеспечивающих совместное управление оружием и вооружением (торпедными аппаратами, пусковыми установками).
Недостатками прототипа являются:
- отсутствие возможности использования данной системы для управления применением ряда специализированного оружия: оружия с механическим вводом данных и оружия в режиме телеуправления;
- длительное время подготовки к использованию оружия за счет возможности использования оружия только при ручном вводе данных;
- низкая точность использования оружия за счет отсутствия непрерывного ввода обновленных данных от внешних корабельных систем: гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, навигационного комплекса, измерителя глубины погружения;
- низкая надежность функционирования за счет отсутствия резервного пульта управления.
Также существенным недостатком прототипа являются увеличение состава аппаратуры и как следствие рост массогабаритных характеристик, потребляемой мощности (тепловыделения) и числа кабельных связей при необходимости размещения на подводной лодке других систем с целью управления применением дополнительного ряда специализированного оружия: оружия с механическим вводом данных и оружия в режиме телеуправления.
Для решения задачи управления использования на подводной лодке различных видов оружия: оружия с электрическим вводом данных, оружия с механическим вводом данных, оружия в режиме телеуправления появляется
необходимость разместить на подводной лодке следующие три известные самостоятельны системы:
- "Систему автоматизированного управления комплексом торпедно-ракетного вооружения подводной лодки" (патент на изобретение RU №2200346, кл. G06F 17/60, G06F 165:00, опубл. 29.01.2001 г.), в которой отсутствует возможность управления использованием оружием с механическим вводом данных и оружия в режиме телеуправления, имеющую длительное время подготовки к использованию оружия за счет возможности использования оружия только при ручном вводе данных, имеющую низкую надежность функционирования за счет отсутствия резервного пульта управления;
- "Система автоматизированного управления оружием" (патент RU 56673 на полезную модель, кл. G06F 15/00, опубл. 10.09.2006 г.), в которой отсутствует возможность использования оружия с механическим вводом данных, при этом система имеет большое время подготовки к использованию оружия и снижение точности использования оружия за счет отсутствия непрерывного ввода обновленных данных от внешних корабельных систем;
- "Боевую информационно-управляющую систему БИУС "Узел" (В.Н.Шунков "Подводные лодки", изд. ООО "Попурри", г.Минск, 2004), которая выполняет задачи предстартовой подготовки оружия, задачи выработки и ввода данных стрельбы в оружие с механическим вводом данных, при этом в системе отсутствует возможность использования оружия с электрическим вводом данных и возможность управления торпедными аппаратами и пусковыми установками, что возлагается на автономные системы автоматизированного управления комплексами торпедно-ракетного вооружения подводных лодок.
Задачей предлагаемого технического решения является построение единой автоматизированной информационно-управляющей системы (АИУС), объединяющей функциональные возможности следующего ряда систем, системы автоматизированного управления комплексом торпедно-
ракетного вооружения подводной лодки, боевой информационно-управляющей системы БИУС, управляющей оружием с механическим вводом данных, системы автоматизированного управления оружием, управляющей оружием в режиме телеуправления, с обеспечением следующих результатов: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления оружием с механическим вводом данных и оружием в режиме телеуправления, сокращение времени подготовки применения оружия и повышения точности применения оружия, повышении надежности функционирования, сокращение аппаратурного состава и снижение потребляемой мощности (тепловыделения).
Для достижения этого технического результата в автоматизированную информационно-управляющую систему подводной лодки, включающую исполнительные механизмы, датчики и сигнализаторы общей и индивидуальной частей торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, пульт управления, обеспечивающий выбор типа оружия, средств самообороны и назначение торпедных аппаратов к стрельбе, выработку данных стрельбы и производство выстрела, центральный прибор контроля и управления, подключенный к пульту управления, и приборы контроля и управления, указанные приборы выполнены унифицированными и содержат микроЭВМ, программное обеспечение которых реализует контроль и управление общей частью и индивидуальными частями торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, центральный прибор контроля и управления, приборы контроля и управления подключены к датчикам, сигнализаторам и исполнительным механизмам соответственно общей части и индивидуальным частям торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, введены прибор внешних связей, резервный пульт управления, прибор управления механическим вводом данных, приборы механического ввода данных соответственно числу торпедных аппаратов и пусковых установок средств
самообороны, при этом соответствующие аналоговые и цифровые входы прибора внешних связей выполнены с возможностью подключения к соответствующим выходам навигационного комплекса, гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, измерителя глубины погружения, системы управления движением, первый выход прибора внешних связей подключен каналом обмена к пульту управления, второй выход прибора внешних связей выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом функционального аппаратно-программного комплекса управления оружием с электрическим вводом данных, резервный пульт управления через локальную вычислительную сеть соединен с первым выходом центрального прибора контроля и управления и со входами приборов контроля и управления, второй выход центрального прибора контроля управления соединен каналом обмена со входом прибора управления механическим вводом данных, выход которого соединен со входами приборов механического ввода данных, третий выход центрального прибора контроля и управления выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом аппаратуры телеуправления торпедным оружием.
Прибор управления механическим вводом данных, выход которого соединен со входами приборов механического ввода данных, в соответствии с заданным с пульта управления и переданным от центрального прибора контроля и управления номером торпедного аппарата или пусковой установки средств самообороны, управляет соответствующим прибором механического ввода данных, который осуществляет с помощью шпинделя ввод рассчитанных величин стрельбовых данных в оружие, третий выход центрального прибора контроля и управления обеспечивает возможность соединения каналом обмена со входом аппаратуры телеуправления, что обеспечивает расширение функциональных возможностей системы за счет управления оружием с механическим вводом данных и оружием в режиме телеуправления.
Прибор внешних связей, при этом соответствующие аналоговые и цифровые входы прибора внешних связей выполнены с возможностью подключения к соответствующим выходам навигационного комплекса, гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, измерителя глубины погружения, системы управления движением, первый выход прибора внешних связей подключен каналом обмена к пульту управления, второй выход прибора внешних связей выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом функционального аппаратно-программного комплекса управления оружием с электрическим вводом данных, что обеспечивает сокращение времени подготовки применения оружия и повышения точности применения оружия за счет автоматического поступления и непрерывного обновления данных от навигационного комплекса, гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, измерителя глубины погружения, системы управления движением, при этом цифровые сигналы от прибора внешних связей поступают в пульт управления, где постоянно выполняется обновляемый расчет стрельбовых данных, необходимых для ввода: в аппаратуру телеуправления, функционально-аппаратный комплекс управления оружием с электрическим вводом данных, через центральный прибор контроля и управления, в прибор управления механическим вводом данных и через приборы механического ввода данных в оружие со шпиндельным вводом данных. Непрерывное уточнение данных о местоположении противника и своей подводной лодки, поступающих от прибора внешних связей данных, и на их основании выработка рекомендаций по типу, моменту времени применения оружия и средств самообороны, определению целесообразного маневрирования ПЛ для применения оружия и средств самообороны, обеспечивает повышение точности (эффективности) применения оружия.
Резервный пульт управления через локальную вычислительную сеть соединен с первым выходом центрального прибора контроля и управления и со входами приборов контроля и управления, в резервном пульте управления
производятся расчеты стрельбовых данных и управляет автоматикой торпедных аппаратов и оружием в случае выхода из строя пульта управления, что повышает надежность функционирования системы.
Использование пульта управления, центрального прибора контроля и управления, приборов контроля и управления, которые являются общими для выполнения подготовки комплекса торпедных аппаратов и ввода данных в оружие с электрическим вводом данных, прибора внешних связей, который является общим для непрерывного получения информации от внешних систем подводной лодки с целью выполнения в пульте управления расчетов исходных и стрельбовых данных и выдачи их по соответствующим каналам обмена в аппаратуру телеуправления, в функционально-аппаратный комплекс управления ракетным оружием, ввода стрельбовых данных через прибор управления механическим вводом и приборы механического ввода в торпедное оружие с механическим вводом данных, ввод стрельбовых данных через центральный прибор контроля и управления и приборы контроля и управления в торпедное оружие с цифровым вводом данных, что обеспечивает сокращение аппаратурного состава и снижение потребляемой мощности (тепловыделения).
Структурная схема предлагаемой автоматизированной информационно-управляющей системы подводной лодки представлена на фиг.1.
На структурной схеме фиг.1 показан прибор внешних связей (ВС) 1, при этом соответствующие аналоговые и цифровые входы прибора внешних связей выполнены с возможностью подключения к соответствующим выходам навигационного комплекса (НК) 2, гидроакустического комплекса (ГАК) 3, радиолокационного комплекса (РЛК) 4, измерителя глубины погружения (ИГП) 5, системы управления движением (СУД) 6, первый выход прибора внешних связей (ВС) 1 подключен каналом обмена к пульту управления (ПУ) 7, второй выход прибора внешних связей (ВС) 1 выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом функционального
аппаратно-программного комплекса управления ракетным оружием (ФАПК) 8, пульт управления (ПУ) 7, обеспечивающий выбор типа оружия, средств самообороны и назначение торпедных аппаратов к стрельбе, выработку данных стрельбы и производство выстрела подключен каналом обмена к центральному прибору контроля и управления (ЦПКУ) 9, отдельным выходом центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ) 9 подключен к исполнительным механизмам (ИМ), датчикам (Д), сигнализаторам (С) общей части торпедных аппаратов (ТА) 10, первым выходом центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ) 9 через локальную вычислительную сеть (ЛВС) 11 соединен с резервным пультом управления (РПУ) 12 и со входами приборов контроля и управления (ПКУ-1...ПКУ-n) 13, второй выход центрального прибора контроля и управления (ЦПКУ) 9 соединен каналом обмена со входом прибора управления механическим (шпиндельным) вводом данных (УШВ) 14, выход которого соединен со входами приборов механического (шпиндельного) ввода данных (ШВ1...ШВ-n) 15, третий выход центрального прибора контроля и управления (ЦПКУ) 9 выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом аппаратуры телеуправления торпедным оружием (АТУ) 16, приборы контроля и управления (ПКУ-1...ПКУ-n) 13 соединены каналом обмена с соответствующими исполнительными механизмами (ИМ), датчиками (Д), сигнализаторами (С) индивидуальной части торпедных аппаратов (ТА) 17, при этом приборы контроля и управления выполнены с возможностью подключения к каналам ввода данных в торпедные аппараты и пусковые установки средств самообороны (ТА-1...ТА-n) 18.
Приборы (ВС) 1, (ПУ) 7, (РПУ) 12, (ЦПКУ) 9, (ПКУ1...ПКУ-n) 13, (УШВ) 14 построены на унифицированных схемотехнических и программных решениях и включают в себя:
1. Процессорную плату (процессорный модуль), имеющую выход на приборную системную шину, например VME bus.
2. Модуль ввода-вывода, имеющий на одном входе контроллер системной шины прибора, а на другом - линии параллельного интерфейса. Модули в приборах могут быть следующих типов:
- модули приема цифровых сигналов, имеющие со стороны одного входа - контроллер системной шины, а со стороны другого входа - контроллер соответствующего интерфейса для абонента, например, RS-485;
- модули приема и обработки аналоговых сигналов, имеющие со стороны одного входа, как все остальные модули, контроллер системной шины, со стороны другого входа - преобразователь вал-код в цифровой код, поступающий от внешних систем и от датчиков индивидуальной и общей частей ТА;
- модули организации межприборного обмена по каналам обмена или по сегментам (ЛВС) 11, имеющие со стороны одного входа - контроллер приборной системной шины, со стороны другого входа - контроллер ЛВС, например, контроллер MIL STD 1553, Ethernet или RS-485.
Все модули устанавливаются в крейте (приборном каркасе) и образуют системный блок, модули связываются между собой через приборную системную шину, проложенную в крейте.
Приборы (ПКУ1...ПКУ-n) 13 выполнены с возможностью подключения к каналам электрического ввода данных в оружие.
Пульт управления использует такой же системный блок и содержит, помимо этого, стандартный набор средств комплектации ПЭВМ (монитор, клавиатура и пр.). Управление оружием и вооружением выполняется оператором с этого пульта.
Приборы шпиндельного ввода (ШВ1...ШВ-n) 15 содержат шпиндель для механического ввода данных в оружие, шпиндель управляется двигателем постоянного тока, например, СД-150, с использованием электромеханической муфты, например, МП-20А. При этом сам двигатель управляется с использованием тахогенератора, например, ТГП-3, и датчика положения, например, КПВК-13.
Через прибор внешних связей (ВС) 1 данные от навигационного комплекса (НК) 2, гидроакустического комплекса (ГАК) 3, радиолокационного комплекса (РЛК) 4, измерителя глубины погружения (ИГП) 5 непрерывно поступают в пульт управления (ПУ) 7, где непрерывно выполняются расчет и обновление координат и параметров движения целей, самой подводной лодки, выработки рекомендаций по типу, моменту времени применения оружия и средств самообороны, определению целесообразного маневрирования подводной лодки для применения оружия и средств самообороны, непрерывно формируются уточненные величины стрельбовых данных для ввода в оружие, что обеспечивает сокращение времени подготовки применения оружия и повышение точности применения оружия, от пульта управления (ПУ) 7 необходимые исходные данные и команды управления передаются через прибор внешних связей (ВС) 1 в функционально-аппаратный комплекс управления оружием с электрическим вводом данных (ФАПК) 8, через локальную вычислительную сеть ЛВС в центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ) 9, в котором в зависимости от режима работы системы и видов применяемого оружия осуществляется кодирование и формирование соответствующих командных и информационных сигналов и передача их в аппаратуру телеуправления (АТУ) 16, в прибор управления механическим (шпиндельным) вводом данных (УШВ) 14, что обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет обеспечения управления оружием с механическим (шпиндельным) вводом данных и оружием в режиме телеуправления, в резервный пульт управления (РПУ) 12, в соответствующие, назначенным для подготовки торпедным аппаратам и пусковым установкам средств самообороны (ТА-1...TA-n) 17, приборы контроля и управления (ПКУ-1...ПКУ-n) 13, по самостоятельному каналу обмена центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ) 9 осуществляет управление исполнительными механизмами (ИМ), датчиками (Д), сигнализаторами (С) общей части торпедных аппаратов (ТА) 10, приборы контроля и управления
(ПКУ-1...ПКУ-n) 13 по самостоятельным каналам управления осуществляют управление исполнительными механизмами (ИМ), датчиками (Д), сигнализаторами (С) индивидуальной части соответствующих торпедных аппаратов (ТА) 16, от пульта управления (ПУ) 7 информация о заданных параметрах движения подводной лодки через прибор внешних связей (ВС) 1 непрерывно передается в систему управления движением (СУД) 6, что обеспечивает быстрое выполнение подводной лодкой маневрирования, необходимого для точного применения оружия, в случае выхода из строя пульта управления (ПУ) 7 управление подготовкой торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны (ТА-1...TA-n) 17 и управление торпедным оружием выполняется через центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ) 9 и приборы контроля и управления (ПКУ-1...ПКУ-n) 13 с резервного пульта управления (РПУ) 12, что обеспечивает повышение надежности функционирования системы, при этом использование общего прибора внешних связей (ВС) 1, пульта управления (ПУ) 7, центрального прибора контроля и управления (ЦПКУ) 9, приборов контроля и управления (ПКУ-1...ПКУ-n) 13 при управлении подготовкой и применением всех видов оружия: ракетного оружия, оружия с электрическим вводом данных, оружия с механическим (шпиндельным) вводом данных, оружия в режиме телеуправления сокращает аппаратурный состав и снижает потребляемую мощность (тепловыделение).
Автоматизированная информационно-управляющая система подводной лодки, включающая исполнительные механизмы, датчики и сигнализаторы общей и индивидуальной частей торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, пульт управления, обеспечивающий выбор типа оружия, средств самообороны и назначение торпедных аппаратов к стрельбе, выработку данных стрельбы и производство выстрела, центральный прибор контроля и управления, подключенный к пульту управления, и приборы контроля и управления, указанные приборы выполнены унифицированными и содержат микроЭВМ, программное обеспечение которых реализует контроль и управление общей частью и индивидуальными частями торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, центральный прибор контроля и управления, приборы контроля и управления подключены к датчикам, сигнализаторам и исполнительным механизмам соответственно общей части и индивидуальным частям торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, отличающаяся тем, что в систему введены прибор внешних связей, резервный пульт управления, прибор управления механическим вводом данных, приборы механического ввода данных соответственно числу торпедных аппаратов и пусковых установок средств самообороны, при этом соответствующие аналоговые и цифровые входы прибора внешних связей выполнены с возможностью подключения к соответствующим выходам навигационного комплекса, гидроакустического комплекса, радиолокационного комплекса, измерителя глубины погружения, системы управления движением, первый выход прибора внешних связей подключен каналом обмена к пульту управления, второй выход прибора внешних связей выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом функционального аппаратно-программного комплекса управления оружием с электрическим вводом данных, резервный пульт управления через локальную вычислительную сеть соединен с первым выходом центрального прибора контроля и управления и со входами приборов контроля и управления, второй выход центрального прибора контроля и управления соединен каналом обмена со входом прибора управления механическим вводом данных, выход которого соединен со входами приборов механического ввода данных, третий выход центрального прибора контроля и управления выполнен с возможностью соединения каналом обмена со входом аппаратуры телеуправления торпедным оружием.
