3.1. Классификация систем наведения и стабилизации установок

Стабилизаторы индикаторного типа основаны на применении гироскопов малых размеров в сочетании с силовыми исполнитель­ ными приводами. При этом гироскопы являются лишь измерите­ лями (индикаторами) угла и угловой скорости поворота установки относительно заданного направления. Направление установки со­ ответствует положению гироскопа и может быть задано и изменено наводчиком через систему наведения гироскопа;

4) по характеру формирования и виду передаваемых сигналов управления:

-системы непрерывного управления, в которых сигналы яв­ ляются непрерывными функциями времени;

-системы с гармонической модуляцией сигналов, которые со­ держат элементы, модулирующие гармонический сигнал с несущей частотой. При этом изменение одного из параметров (амплитуда, фаза и т. д.) пропорционально величине пришедшего непрерывного сигнала управления;

-системы дискретного управления (импульсные, релейные), в которых содержатся элементы, формирующие сигналы в виде пе­ риодической последовательности импульсов. При этом также из­ меняется один из параметров: амплитуда, широта импульса и ча­ стота повторения. В релейных системах за счет специальных реле производится квантование сигналов по уровню;

5)по типу исполнительного силового привода:

-системы с электромашинным приводом;

-системы с электрогидравлическим приводом [1, 17].

Следует еще раз отметить, что приведенная классификация яв­ ляется укрупненной и далеко не полной, и дана только для того, чтобы рассмотреть принципы действия и устройства отдельных си­ стем наведения и стабилизации установок, а также выделить в каж­ дой системе основной состав исполнительных элементов и устройств.

В табл. 3.1 приведены некоторые характеристики современных легких боевых машин.

3.2. Система наведения артиллерийской установки

Эта система обеспечивает наведение артиллерийской установ­ ки в двух плоскостях: горизонтальной (наведение по азимуту \р) и вертикальной (по углу возвышения орудия ср). Может быть исполь­ зована для тяжелых полевых артсистем и самоходных установок. Оба канала наведения работают одинаковым образом и содержат

спечить и визуальное наблюдение наводчика за целью через при­ боры прицела. Напряжение AU является сигналом жесткой отрица­ тельной обратной связи, которая обеспечивается включением уси­ лителя в диагональ потенциометрического моста и жесткой меха­ нической связью между движками принимающих потенциометров и поворотными частями орудия.

Схема регулирования имеет и гибкие отрицательные обратные связи (связи по скорости разворота орудия), которые могут форми­ роваться, за счет тахометрических мостов, электрических цепочек RC, а также специальных тахогенераторов (ТР). Сигнал гибкой от­ рицательной обратной связи Uoc используется для повышения жесткости механических характеристик привода, демпфирования колебательных процессов в приводах, способствует быстрой оста­ новке орудия при достижении заданных углов наведения и т. д. Рассмотренная автоматизированная система наведения не исклю­ чает дублирующие приводы (ручные механизмы наведения).

3.3. Система дистанционного наведения установки

с обратным контролем наведения

Эта система используется для автоматического наведения пус­ ковой установки оператором с пульта управления (полуавтомати­ ческий режим работы) или для автоматического непрерывного слежения установки за антенной радиолокатора наведения (автома­ тический режим работы). Кроме того, имеется обратный контроль, поступающий на пульт управления, по которому оператор получа­ ет информацию о действительных значениях углов наведения как установки, так и станции наведения. В качестве управляющих эле­ ментов используются сельсинные передачи (сельсинные пары), ра­ ботающие на переменном токе. С этой целью вначале необходимо рассмотреть принцип устройства и рабочие режимы сельсинной передачи (датчик-приемник).

Сельсин - электрическая машина с однофазной первичной об­ моткой (обмоткой возбуждения) и трехфазной вторичной обмот­ кой. Каждая из указанных обмоток может располагаться либо на статоре, либо на роторе. Датчик и приемник этих передач по прин­ ципу действия устроены одинаково, и представляют собой асин­ хронные машины с контактными кольцами. В маломощных систе­ мах применяют и бесконтактные индукционные машины. Каждая такая сельсинная пара может работать в двух режимах:

- индикаторный режим используется для непосредственной передачи угла наведения объектов на расстояние (обратный кон­

троль), при этом ротор датчика жестко связан с самим объектом, положение в пространстве которого желает знать оператор, а ротор приемника, расположенного в пульте управления, связан только с легкой стрелкой индикатора;

- трансформаторный режим используется в качестве датчика угла рассогласования между командной (задающей) и исполни­ тельной (приемной) осями наведения. Сельсин-датчик, расположен либо в пульте, либо на станции наведения, а ротор сельсин-прием­ ника жестко связан с пусковой установкой. Эта сельсинная пара вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный углу рас­ согласования роторов датчика и приемника, который и использует­ ся в качестве сигнала управления для разворота объектов к согла­ сованному положению.

Предлагается рассмотреть рабочий процесс контактных сель­ синов в индикаторном и трансформаторном режимах. На рис. 3.2 представлена электрическая схема сельсинной пары индикаторного режима.

Здесь, например, однофазные обмотки возбуждения сельсинов датчика (СД) и приемника (СП) расположены на их статорах и пи­ таются напряжением возбуждения (/„ переменного тока. Трехфаз­ ные вторичные обмотки сельсинов расположены на их роторах под углом 120° друг к другу и электрически соединены между собой. Под действием переменного напряжения t/„ обмотки возбуждения создают пульсирующие магнитные потоки возбуждения Фв , кото­ рые, воздействуя на трехфазные обмотки, наводят в каждой секции (фазе) мгновенные ЭДС и в роторе датчика, и в роторе приемника. Так как роторные обмотки обоих сельсинов включены встречно, то при равенстве углов поворота роторов (ад Ф ап) токи в роторных обмотках и проводах соединительных линий отсутствуют и систе­ ма (сельсинная пара) находится в равновесии. Если ад = ап, то ЭДС соответствующих роторных обмоток датчика и приемника не будут

равны между собой и под влиянием разности ЭДС в соединитель­ ных проводах появятся токи Д, Д, Д. Величина и направление этих токов будут зависеть от величины и знака утла рассогласования Да, где Да= ад-ап. Токи Д, Д и /3 создают в каждом сельсине результи­ рующие, пульсирующие магнитные потоки за счет пульсирующих

ПОТОКОВ ФдЬ Ф д2, ФдЗ и Ф п1, Ф „2 , Ф п3.

В результате взаимодействия результирующего Фд (Фп) и воз­ буждения Фв магнитных потоков в обоих сельсинах возникают синхронизирующие моменты Мс, стремящиеся повернуть их рото­ ры в согласованное положение. Под действием синхронизирующе­ го момента в движение приходит только ротор СП, так как он свя­ зан с легкой стрелкой индикатора, в то время как ротор СД связан с объектом. При повороте самого объекта (ротора СД) будет повора­ чиваться на такой же угол и ротор СП, а стрелка индикатора будет показывать действительное положение по углу, которое занимает объект. Положительным свойством сельсинной пары является то, что величина и знак Мс не зависят от положения, занимаемого ро­ торами датчика и приемника по отношению к их первичным об­ моткам (обмоткам возбуждения), а зависят только от величины и знака угла рассогласования Да.

На рис. 3.3 представлена электрическая схема сельсинной пары трансформаторного режима. Здесь напряжение питания UB от сети переменного тока подается только на однофазную обмотку возбуж­ дения сельсина-датчика (СД). Однофазная обмотка другого сельсина (СП) используется в качестве источника напряжения Uy, которым управляется работа исполнительных приводов системы наведения объектов. Ротор СД перемещается при помощи ведущего вала,

h

Рис. 3.3. Сельсинная пара трансформаторного режима

ротор СП заторможен с помощью соединенного с ним привода и может быть повернут лишь со стороны этого привода. В схеме су­ ществует двухкратная трансформация. Первичной обмоткой у СД является однофазная обмотка статора, а вторичной обмоткой слу­ жит трехфазная обмотка ротора. Наоборот, у СП питание получает трехфазная обмотка ротора, то есть она является первичной, а од­ нофазная обмотка статора выполняет роль вторичной обмотки трансформатора.

Переменное напряжение UB создает в обмотке возбуждения СД пульсирующий магнитный поток Фв, под действием которого в каждой фазе роторной обмотки СД наводятся мгновенные значения ЭДС вследствие чего в фазовых линиях роторов СД и СП возника­ ют токи II, 12 и 13. Эти токи создают в фазовых обмотках ротора СП пульсирующие магнитные потоки Ф1, Ф2 и ФЗ, которые будут наводить ЭДС в его однофазной статорной обмотке. Выходное напряжение измерительной схемы Uy сельсинной пары определя­ ется суммой этих ЭДС и зависит только от значения угла рассогла­ сования Да между роторами сельсинов. При этом при Да=0 (ад=ап) выходное напряжение Uy имеет максимальное значение, а при Да= 90° Uy = 0. Для работы системы регулирования требуется, чтобы при Да=0 напряжение Uy было бы также равно нулю. Это достига­ ется введением между роторами сельсинов начального угла рассо­ гласования Да =90°, прежде чем осуществляется жесткое крепле­ ние роторов с соответствующими валами. Таким образом, в режиме наведения оператором, или программным устройством, или, нако­ нец, каким-то поворачивающимся объектом разворачивается ротор СД, а статор СП выдает напряжение управления Uy, пропорцио­ нальное величине и знаку угла рассогласования Да. Под действием этого напряжения через соответствующий усилитель и редуктор исполнительный двигатель привода разворачивает нужный объект (преодолевая достаточно большие нагрузки) в требуемом направ­ лении до тех пор, пока командная (задающая) ось и исполнитель­ ная (приемная), связанная с объектом, не придут в согласованное положение (Да = 0). Принцип работы бесконтактных сельсинных пар аналогичен контактным. Для повышения точности в отработке углов наведения установок иногда используются параллельные со­ единения сельсинных пар с грубым и точным отсчетом углов рас­ согласования.

ту). Система может работать в полуавтоматическом режиме работы от оператора с пульта управления и в автоматическом режиме, обеспечивая синхронный разворот по азимуту пусковой установки вслед за антенной станции наведения (радиолокатора).

В режиме полуавтоматической работы сельсин-датчик, распо­ ложенный в пульте управления, при помощи шестерен связан с ручкой «установка азимута» и электрически соединен с сельсинтрансформатором (приемник), расположенным в приводе установ­ ки. При повороте оператором ротора сельсин-датчика на угол \|/д на выходе статорной обмотки сельсин-трансформатора возникает пе­ ременное напряжение UAчастоты питания, пропорциональное углу рассогласования Д\|/=\|/д - \|/п. Напряжение t/д называется сигналом ошибки и поступает на вход фазового дискриминатора, где предва­ рительно усиливается и преобразуется в напряжение постоянного тока t/y, а затем, после усиления электромашинным усилителем (ЭМУ), подается для питания якорной цепи исполнительного элек­ тродвигателя. Электродвигатель через редуктор поворачивает установку и связанный с ней ротор сельсин-трансформатора в сто­ рону согласования углов \|/д и \|/п. При \|/д = \|/п напряжение t/д сигна­ ла ошибки становится равным нулю и электродвигатель останавли­ вается. Угол поворота установки становится равным углу поворота ротора сельсин-датчика с учетом суммарной погрешности, отраба­ тываемой системой.

Сельсин-датчик обратного контроля, связанный с осью враще­ ния установки передачей с отношением 1:1, и сельсин-приемник обратного контроля, расположенный в пульте управления, осу­ ществляют контроль за положением установки. Оба сельсина со­ единены между собой электрически (индикаторный режим рабо­ ты). Таким образом, оператор, управляя движением установки, контролирует на пульте управления ее приход в требуемое направ­ ление, что произойдет при совмещении красной и черной стрелок на пульте управления. Это удобно, когда установка и пульт управ­ ления находятся на довольно большом расстоянии друг от друга.

В режиме автоматической работы (переключатель в положении «автомат») пусковая установка вращается синхронно с антенной радиолокатора (РЛС). Связь между ними осуществляется посред­ ством установки двух сельсинов в индикаторе, кругового обзора следящей системы радиолокатора. В этом случае ротор сельсиндатчика положения антенны РЛС вращается синхронно с антенной РЛС. Сельсин-трансформатор, расположенный в приводе пусковой установки, электрически связан с указанным сельсин-датчиком.