Система приводов компенсатора тракта автоматического сопровождения цели шумопеленгаторной станции для подводных лодок

 

Устройство приводов компенсатора тракта автоматического сопровождения цели шумопеленгаторной станции для подводных лодок содержит компенсатор, привод обратной связи, привод для обработки изменений курса носителя и дифференциал. В устройство дополнительно введен блок выработки разности между горизонтальным и измеренным курсовыми углами, связанный с помощью дополнительного дифференциала с компенсатором. При этом блок соединен с навигационной гидроакустической аппаратурой, откуда поступают в него необходимые данные. Технический результат - повышение точности пеленгования в условиях качающейся подводной лодки. 2 ил.

Изменение курсового угла на цель, измеряемого гидроакустическими станциями, вызывается как относительным перемещением подводной лодки и цели (изменение пеленга), так и угловыми перемещениями самой подводной лодки, связанными с ее циркуляцией, рысканием на курсе и качкой. Сравнительная медленность изменений пеленга, имеющая место в особенности при больших дальностях до цели, обуславливает, при отсутствии угловых перемещений подводной лодки, возможность применения в измерительных устройствах значительного времени осреднения, позволяющего уменьшить погрешность пеленгования за счет сглаживания флюктуационных помех.

Однако инерционность измерительного тракта не позволяет правильно отрабатывать относительно быстрые изменения курсового угла, происходящие, например, в силу рыскания подводной лодки на курсе. Динамические ошибки измерения, связанные с инерционностью тракта, могут быть сравнимы с амплитудой рыскания и даже превосходить ее.

Для устранения динамической ошибки, возникающей за счет рыскания, в состав современных гидроакустических станций вводится специальное устройство, так называемый "привод курсовой стабилизации", который при изменении курса подводной лодки независимо от основного измерительного тракта по данным от гирокомпаса синхронно поворачивает характеристику направленности станции на угол, равный изменению курса (в обратном направлении).

Благодаря этому устройству использование значительного времени осреднения не сопровождается возникновением существенных динамических ошибок при рыскании подводной лодки.

Существенным недостатком применяемой в настоящее время системы исключения динамических ошибок пеленгования при угловых перемещениях пеленгатора является отсутствие учета бортовой и килевой качки носителя.

Между тем, даже при относительно малых кренах и дифферентах, имеющих место на погруженной подводной лодке, оказывается невозможным в настоящее время пренебрегать различием между истинным курсовым углом (q), относящимся к горизонтальной плоскости и фактически измеряемым "палубным" курсовым углом (q _н), относящимся к плоскости, перпендикулярной оси акустической антенны. Это различие особенно велико при наклонном к горизонту приходе звукового луча от цели. Расчет показывает, что, например, при приходе звукового луча под углом 20° к горизонту и наклоне палубы подводной лодки на 1° разность между q и q _н может достигать 20ʹ, что значительно превышает погрешность пеленгования современными гидроакустическими станциями в условиях горизонтальной палубы подводной лодки.

При статическом наклоне подводной лодки, характеризуемом углами крена Θ_к и дифферента Ψ_о, тракт автоматического сопровождения цели отрабатывает величину палубного курсового угла q _н, по которому (при наличии данных об углах Θ_к, Ψ_о и угле наклона луча ε_н) на основе известных формул преобразования координат может быть в этом случае вычислен и горизонтальный угол q.

При качании подводной лодки около горизонтального положения тракт автоматического сопровождения цели, отрабатывая изменение q_н с некоторой динамической ошибкой Δ, значительной в силу инерционности тракта, выдает на выход в качестве курсового угла на цель величину q_н +Δ, отличающуюся как от q, так и от q_н .

Динамическая ошибка Δ, возникающая при пеленговании в условиях качки подводной лодки аналогична динамической ошибке, возникающей при рыскании, для устранения которой в систему приводов компенсатора современных гидроакустических станций включается упомянутый выше привод курсовой стабилизации.

Существо описываемого предложения состоит в том, что в предлагаемой системе приводов динамическая ошибка, связанная с инерционностью измерительного тракта, устраняется также и в условиях качки подводной лодки с помощью некоторого дополнительного привода, поворачивающего характеристику направленности синхронно с изменением крена Θ_к и дифферента Ψ_о подводной лодки на величину разности δ=q-q_н. Эта разность может быть выработана по данным о Θ_к и Ψ_о, синхронно поступающим от гировертикали, с использованием данных о q_н и ε_н от гидроакустической станции.

Описание системы приводов компенсатора.

В настоящее время в трактах автоматического сопровождения цели шумопеленгаторных станций, подводных лодок используется система приводов компенсатора, блок-схема которой представлена на фиг.1а.

Обозначения на фиг.1a и 1б следующие:

1. компенсатор,

2. привод обратной связи (управляемый сигналом от компенсатора),

3. привод для обработки изменений курса своего К,

4. дифференциал.

Предлагается дополнить систему приводов компенсатора, согласно фиг.1б, блоком 5 синхронной выработки разности δ=q-q_н между курсовым углом горизонтальным и палубным, соединенным с компенсатором через дифференциал 6. Блок 5 соединяется с навигационной аппаратурой подводной лодки линиями синхронной передачи углов крена Θ_к и дифферента Ψ_o, с гидроакустической аппаратурой - линиями ввода курсового угла q_н и угла наклона луча ε_н (линии передачи в систему приводов величин Θ_к, Ψ_о, q_н, ε_н и курса своего К на блок-схемах 1а и 1б не показаны). Устройство решающего блока 5 соответствует зависимости

что означает выработку разности δ в линейном относительно Ψ_о и Θ_к приближении и вполне допустимо при практически возможных значениях Ψ_о, Θ_к и ε_н.

Конструктивное оформление системы приводов, обеспечивающей компенсацию собственных угловых перемещений подводной лодки с учетом качки, может быть различным и зависит от конструкции приборов гидроакустической станции и навигационных приборов (гировертикали, вырабатывающей Ψ_о и Θ_к, гироазимута, вырабатывающего курс К подводной лодки).

На фиг.2 дан пример выполнения системы приводов, относящийся к случаю размещения ее основных узлов в одном приборе с компенсатором тракта автоматического сопровождения цели.

Предполагается, что гировертикаль выдает данные по Ψ_о и Θ_к с датчиков типа линейных вращающихся трансформаторов (ЛВТ), а прием курса от гироазимута осуществляется с помощью простейшей следящей системы.

На фиг.2 арабскими цифрами обозначены следующие обычные элементы и узлы тракта автоматического сопровождения цели:

1. компенсатор тракта,

2. привод обратной связи,

3. принимающий курса,

4. дифференциал для ввода изменений курса,

5. датчик курсового угла.

Новыми узлами и элементами являются:

6. вращающийся трансформатор (СКВТ),

7. вращающийся трансформатор (ЛВТ),

8. следящий привод,

9. дифференциал.

Римскими цифрами обозначены линии:

1 - ввода курса К от гироазимута,

2 - ввода крена Θ_к от гировертикали,

3 - ввода дифферента Ψ_о от гировертикали,

4 - выдачи курсового угла q,

5 - отработки разности δ=q-q_н.

Вращающиеся трансформаторы поз.6 и 7 вырабатывают разность δ (в виде электрического сигнала) с учетом курсового угла q_н, углов Ψ_о и Θ_к и угла ε_н наклона оси характеристики направленности.

Следящий привод (поз.8) передает величину δ на дифференциал 9, через который она поступает в кинематическую линию отработки курсового угла.

Шкала, по которой вводится угол наклона ε_н, размечена пропорционально tgε_н (в пределах ±30°), благодаря чему при установке величины ε_н соответственно наклону характеристики направленности (В современных шумопеленгаторных станциях наклон характеристики направленности устанавливается вручную на пульте станции в пределах ±25°. При введении автоматического сопровождения цели по углу наклона предлагаемое устройство целесообразно дополнить блоком автоматического ввода ε_н. Поскольку при этом выработка тангенсной зависимости несколько усложняет приборную реализацию, можно, незначительно загрубляя выработку величины δ, разворачивать ЛВТ поз.7 по ε_н вместо tgε_н, поскольку ε_н≅tgε_н.) в ЛВТ поз.7 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный (Θ_кcosq_н-Ψ_оsinq_н)·tgε_н, соответственно формуле (1).

Предположим, что в некоторый момент времени ось характеристики направленности шумопеленгаторной станции горизонтальной подводной лодки установилась в направлении на цель, а затем подводная лодка под влиянием рыскания и качки получила приращение курса δ' и приняла крен Θ_к и дифферент Ψ_о. Благодаря вводу через дифференциалы 4 и 6 (фиг.1б) (4 и 9 на фиг.2) величины δ' и разности δ=q-q_н, компенсатор тракта автоматического сопровождения цели повернется таким образом, что ось характеристики направленности останется совмещенной с направлением на цель.

На привод обратной связи тракта автоматического сопровождения цели в этом случае воздействует только медленное изменение пеленга, которое отрабатывается приводом с минимальной ошибкой. С датчика 5 (фиг.2) при этом выдается значение курсового угла в горизонтальной системе координат (q).

Заключение.

Введение системы компенсации собственных угловых перемещений подводной лодки, учитывающей, помимо рыскания, также и качку, позволит реализовать достигнутую в настоящее время точность пеленгаторов, сняв практически трудно выполнимые в боевых условиях требования по точному горизонтированию подводной лодки.

Формула изобретения

Устройство приводов компенсатора тракта автоматического сопровождения цели шумопеленгаторной станции для подводных лодок, содержащее компенсатор, привод обратной связи, привод для отработки изменений курса носителя и дифференциал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения ошибок, возникающих при качке носителя, в него дополнительно введен блок выработки разности между горизонтальным и измеренным курсовыми углами, связанный с помощью дополнительного дифференциала с компенсатором, при этом блок соединен с навигационной и гидроакустической аппаратурой, откуда поступают в него необходимые данные.

РИСУНКИ