книги из ГПНТБ / Преснухин, Леонид Николаевич. Основы теории и проектирования приборов управления учебное пособие для машиностроительных и энергетических вузов

дый из которых связан с неизбежными погрешностями, является недостатком прямоугольной системы.

Так же как и в двух предыдущих системах, в прямоугольной системе трудно осуществлять поворот координатных осей, т. е.

учитывать, например, качку корабля. По упрежденным значениям

прямоугольных координат весьма трудно вычислять баллистиче­

ские величины. Кроме того, эта система не содержит азимута, не­ обходимого для горизонтального наведения орудия. Все это при­ водит к необходимости после решения задачи встречи ' вновь пересчитывать координаты. В этом случае по упрежденным коорди­ натам прямоугольной системы Ху и Уу вычисляются упрежденные координаты цилиндрической системы d... и |3У.

Указанные недостатки прямоугольной системы в ряде случаев

компенсируются существенными положительными свойствами. Такие пространственные задачи, как учет отстояния прибора

от орудий, решение задачи встречи снаряда с целью и учет сноса

снаряда ветром в данной системе координат, сводятся к решению

трех линейных задач по каждой из координат-

Кроме того, в прямоугольной системе координат при прямоли­

нейном и равномерном движении цели, что на практике чаще всего и имеет место, координаты изменяются с постоянными ско­ ростями. Это позволяет достаточно точно измерить указанные скорости, применив при этом усреднение. Наличие точных скоро­

стей изменения координат цели обеспечивает правильное реше­ ние задачи встречи снаряда с целью.

Сравнивая четыре рассмотренные системы координат, приме­ няемые при решении задач стрельбы по зенитным целям, можно сделать следующие выводы:

1)координаты цели всегда измеряются в сферической системе;

2)в сферической же системе осуществляется преобразование координат, к которому приходится прибегать в случае качки плат­ формы, на которой установлены приборы, измеряющие коорди­

наты цели, и артиллерийская установка;

3)к конической системе необходимо прибегать лишь в том случае, когда линейная координата измеряется с большими ошиб­ ками и требуется повышение ее точности за счет усреднения вы­

численной высоты;

4)остальные задачи обычно решаются в цилиндрической или прямоугольной системе;

Врадиолокационных приборах измерение координат может

осуществляться автоматически или при непрерывном участии че­ ловека (наводчика).

При измерении координат оптическими приборами всегда не­ прерывно работает человек (визирщик или дальномерщик).

Текущие координаты цели вводятся в счетно-решающий при­ бор при помощи прямой кинематической или электрической связи узлов прибора, измеряющего координаты цели, с механизмами счетно-решающего прибора управления стрельбой.

Внекоторых случаях, особенно при большом удалении прибо­ ров друг от друга, применяются синхронные передачи, которые могут заканчиваться следящей системой или шкалами совмеще­ ния с ручной отработкой координаты. Наличие следящей систе­ мы или ручной отработки обеспечивает вращение механизмов

прибора в соответствии с изменением измеряемой координаты цели. Одна синхронная передача этого сделать не сможет ввиду

еемалой мощности.

Теория, расчет и проектирование автоматических систем изме­

рения координат цели и их ввод в прибор рассматриваются в курсах: «Теория автоматического регулирования», «Элементы автоматики и телемеханики» и «Основы радиолокации». Поэтому в данном курсе изложим лишь материалы, касающиеся проекти­ рования систем, в работе которых непрерывно принимает участие человек.

Эти системы, независимо от того, применяются ли они для

измерения координат цели (оптические и радиолокационные при­ боры, не имеющие автоматики) или для ввода координат цели в прибор путем совмещения стрелок, называются системами сле­ жения.

32 Глава II. Текущие координаты цели и ввод их в прибор

Основными элементами любой системы слежения являются

индикаторное устройство, по показаниям которого человек судит об ошибках в измерении или вводе в прибор координат цели, и

привод с маховиком управления, воздействуя на который навод­ чик стремится изменить закон движения привода так, чтобы на­ блюдаемые им ошибки были возможно меньшими.

Динамика работы системы слежения в значительной степени зависит от типа привода. В наиболее простом приводе между пе­ ремещением рукоятки управления и соответствующим ему види­

ординате.

мым смещением индекса имеется пропорциональная 'зависимость.

Такой тип привода называют приводом с управлением по коорди­ нате.

Коэффициент пропорциональности в указанной выше зависи­ мости может быть как постоянным, так и переменнымНа фиг. 20 приведена схема привода с управлением по координате.

Движение от маховика 1 через зубчатую передачу 2 передает­

ся на вращение визира 3. Коэффициент пропорциональности между углом поворота маховика и угловым перемещением луча зрения визирщика в данном случае постоянен и определяется пе­ редаточным числом кинематической цепи и увеличением визира.

Такого рода приводы имеют очень широкое распространение.

Впрактике они чаще всего называются ручными приводами.

Приводы по углу места в советских ПУАЗО-2 и ПУАЗО-З

были ручными, но с переменным передаточным числом от махо­ вика управления к визиру. Это, как увидим ниже, положительно влияет на точность слежения.

На фиг. 21 приведена схема привода по углу места в ПУАЗО-2. Визиры по углу места в этом приводе наводятся через тангенсный

34 Глава II. Текущие координаты цели и ввод их в прибор

рости вращения выходного вала гидродвигателя, связанного ки­

нематически с артиллерийской установкой.

Применение приводов с управлением по скорости существенно разгружает человека от физических нагрузок, но в то же время сильно ухудшает условия его реагирования на ошибки слежения.

Это ухудшение легко видеть из следующего рассуждения. Пред­ положим, что человек наблюдает некоторую ошибку слежения. Стремясь устранить ее, он воздействует на маховик управления.

Если система слежения имеет привод с управлением по коорди­

нате, то воздействие на маховик мгновенно вызывает резкое уменьшение ошибки слежения. По тому, как выбирается ошибка, человек может судить о правильности его воздействия на махо­ вик управления.

При работе привода с управлением по скорости поворот махо­ вика на некоторый угол не вызывает мгновенного изменения ве­ личины ошибки. Изменяется лишь скорость движения индекса в индикаторном устройстве. Ошибка же изменится на некоторую ощутимую глазом величину по истечении некоторого времени.

Такого рода запаздывание в контроле своих действий вызывает неуверенность в работе человека, а следовательно, и появление больших по величине ошибок.

Это обстоятельство привело к тому, что приводы с управлени­

ем по скорости нашли применение лишь в тяжелых башенных установках, где физическая разгрузка человека имеет большее значение, чем отмеченное ухудшение условий реагирования. Это

справедливо тем более, что скорости и ускорения в изменении ко­ ординат, по которым наводятся башенные установки, невелики, и

поэтому ухудшение условий реакции в данном случае не приводит

ксущественному увеличению ошибок слежения- В установках, предназначенных для слежения за быстро дви­

жущимися зенитными целями, этот тип привода оказался совер­ шенно непригодным. При резких изменениях координаты, которые имеют место в момент, когда цель пролетает на малом расстоянии от прибора, человек обычно допускает столь значительные ошиб­ ки, что цель выходит за пределы поля зрения визира, и слежение прекращается. Устранить этот недостаток привода с управлением по скорости пытались введением в схему привода кнопки догона или дополнительного маховика для управления по координате.

Появление лишних элементов управления только ухудшило условия работы наводчика, а следовательно, и не привело к по­ вышению точности слежения.

Привод с одновременным управлением как по координате, так и по скорости ее изменения, схема которого приведена на фиг. 23, объединил в себе положительные качества двух рассмотренных ранее типов приводов.

В этом приводе движение от маховика 1 идет по двум кинема­ тическим цепям:

жно отсутствовать взаимное влияние между системами слежения, работающими по измерению различных координат, а также меж­ ду этими системами и программной частью привода. В этом слу­ чае работа человека на программном приводе качественно (с точ­

будет лишь в том, что в данном случае слежение происходит не по самой координате, а по разности между этой координатой и ее программным значением, вырабатываемым программной частью привода.

Таким образом, все многообразие практически встречающихся и рассматриваемых в настоящей работе приводов можно свести

ктрем основным типам:

1)с управлением по координате;

2)с управлением по скорости изменения координаты;

3)с одновременным управлением по координате и скорости ее изменения.

Вкачестве индикаторных устройств в системах слежения могут быть использованы следующие основные элементы:

1)оптические визиры,

2)оптическая часть дальномеров,

3)электронно-лучевые трубки с линейной или круговой раз­

верткой,

4)шкальные механизмы со стрелками совмещения,

5)электрические нуль-индикаторы (гальванометры).

Оптические визиры применяются в системах слежения, пред­

назначенных для измерения угловых координат цели. Для изме­ рения дальности пользуются стереоскопическими или монокуляр­ ными оптическими дальномерами.

Оптические приборы могут эффективно использоваться только в условиях хорошей видимости, поэтому в настоящее время ши­ рокое распространение получили радиолокационные приборы.

В этих приборах оператор, измеряя координату цели, непрерывно

совмещает электронную отметку на электронно-лучевой трубке с неподвижным штрихом или следит механическим индикатором

:-а перемещающейся электронной отметкой. Шкальными механиз­ мами со стрелками совмещения заканчиваются синхронные пере­ дачи, связывающие прибор, измеряющий координаты цели, со счетно-решающим прибором. В этом случае одна стрелка закреп­ лена на оси ротора принимающего синхронной передачи, а вто­ рая кинематически связана с приводом, предназначенным для ввода заданной координаты в прибор. Оператор вращает махо­ вик привода так, чтобы «механическая» стрелка (кинематически связанная с приводом) была возможно точно совмещена с «элек­ трической» стрелкой (закрепленной на оси ротора принимающего

38 Глава II. Текущие координаты цели и ввод их в прибор

синхронной передачи), тем самым он обеспечивает точную уста­ новку координаты в механизмах прибора.

Нуль-индикаторы (гальванометры) применяются в потенцио­ метрических синхронных передачах и в схемах некоторых радио­ локационных станций.

Как правило, системы слежения непрерывно измеряют коор­

динаты цели и вводят их в прибор. Однако исключением являют­ ся схемы ПУС корабельной и береговой артиллерии.

В этих схемах измерение дальности (дистанции) стереодаль­ номерами производится не непрерывно, а периодически (прибли­ зительно через 5 сек.).

При измерениях марка подводится к цели по очереди, то с большей, то с меньшей дистанции. Этот метод измерения обеспе­ чивает уменьшение систематической ошибки измерения. Кроме того, дистанцию до одной и той же цели измеряют несколько даль­ номеров (два-три). Усредняя их показания, добиваются умень­ шения и случайной составляющей ошибок в дальности.

Для обеспечения непрерывного ввода текущей дистанции в центральный автомат стрельбы необходимо, чтобы привод, пред­ назначенный для этой цели, был дополнен механизмом, усредняю­ щим поступающие от дальномеров дистанции и вырабатывающим непрерывно изменяющуюся «автоматную» дистанцию. Этим ме­

ханизмом обычно является график средней дистанции, представ­ ляющий собой совокупность печатающего механизма и полуавто­ матического привода с раздельным управлением по координате

(дистанции) и скорости ее изменения (ВИР).

Печатающий механизм строит на движущейся бумажной лен­ те в виде точек (значков), соответствующих отдельным замерам дальномерщиков, график изменения во времени измеренной ди­

станции. На этом же графике через определенные интервалы времени печатаются значки, положение которых соответствует зна­ чению автоматной дистанции, поступающей в прибор с полуав­ томатического приводаОператор, работающий на графике, дол­ жен ввести такое начальное значение дистанции и такой ВИР,

чтобы автоматные отметки лежали посредине между отметками от отдельных дальномерщиков. Вследствие того, что ВИР изме­ няется во времени, оператор должен указанную работу выполнять непрерывно.

Этот метод измерения координат и их усреднения целесообра• зен лишь в тех случаях, когда процесс стрельбы длительный, а

средства измерения координат цели недостаточно точные.

В условиях зенитной стрельбы допускать периодическое изме­ рение дальности с последующим усреднением на графиках неце­ лесообразно. В этом случае ошибки графиста превысят ожидае­

мый выигрыш в точности от усреднения показаний двух-трех

дальномеров.