Система стабилизации линии визирования
Владельцы патента RU 2627563:
Открытое акционерное общество "Ковровский электромеханический завод" (RU)
Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" (RU)
Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к гиростабилизирующим устройствам, и используется для обеспечения стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов (прицелов), размещаемых на подвижных объектах военного назначения (ОВН) типа танков, БМП, БМД, БТР и т.п. Техническим результатом является повышение эксплуатационных возможностей за счет сохранения конструктивных установочных размеров в модернизируемом ОВН при установке на него нового прицельного комплекса (ПК) с независимой линией визирования (ЛВ), улучшение ремонтопригодности ОВН в условиях эксплуатации при установке модернизированного ПК с независимой ЛВ. Система стабилизации содержит прицельный комплекс с управляющей и силовой электроникой, связанной с внешним управляющим сигналом, датчики, двигатель, электрически связанный с первым выходом управляющей и силовой электроники, оптические узлы и механизмы. При этом система разделена на электроблок, размещенный в ОВН и содержащий управляющую и силовую электронику, и блок электромеханический, размещенный в прицельном комплексе, устанавливаемом на ОВН и содержащий датчики, двигатель, оптические узлы и механизмы, а также блок памяти и последовательный порт памяти. Элементы системы стабилизации соединены согласно блок-схеме на фиг. 1. 1 ил.
Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к гиростабилизирующим устройствам, и используется для обеспечения стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов (прицелов), размещаемых на подвижных объектах военного назначения (далее по тексту - ОВН) типа танков, БМП, БМД, БТР и т.п.
В ряде ОВН, находящихся в настоящее время на вооружении у МО РФ, используются системы управления огнем (далее по тексту - СУО) с прицельными комплексами (далее по тексту - ПК), построенными на базе схемы с зависимой от оружия линией прицеливания (визирования) (далее по тексту - ЛВ), стабилизация, которой при движении ОВН осуществляется с точностью, определяемой точностью стабилизации по вертикальному наведению (ВН) и горизонтальному наведению (ГН) приводов установленного на ОВН стабилизатора вооружения.
(См., например, Раздел 3.1 диссертации А.И. Коршунова «Методы и средства повышения эффективности гирооптических систем управления объектом» из фондов Российской Государственной библиотеки, 2005 г.).
В связи со значительной долей данных ОВН в парке бронетанковой техники МО РФ, а также с постоянно возрастающими требованиями заказчика, предъявляемыми к вооружению и ОВН, стоит задача повышения эффективности ПК без существенных затрат при их установке на ОВН в ходе модернизации. Влияющими на эффективность ПК факторами, среди прочих, являются точность прицеливания комплекса и его ремонтопригодность. Одним из недостатков прицельных комплексов с зависимой ЛВ является низкая точность прицеливания, особенно при движении ОВН по пересеченной местности. Для устранения данного недостатка в прицельный комплекс вводят автономную систему стабилизации линии визирования.
Известна система стабилизации ЛВ, описанная в разделах 1.3 и 3.2 диссертации [1], являющейся наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению. Данная система стабилизации принята за прототип.
Система стабилизации ЛВ-прототип, согласно приведенному в диссертации [1] описанию (см. с. 27, 28, 82), может быть выполнена с произвольным количеством каналов (или плоскостей, контуров) стабилизации, с одной и той же структурой каждого канала стабилизации. Поэтому принципиально можно рассмотреть схему одноканальной системы, а затем, при необходимости, такая схема может быть распространена на необходимое количество каналов в конкретном изделии при построении многоканальных систем. В изложенном ниже принципе работы системы стабилизации ЛВ будет использован такой же подход.
Система стабилизации ЛВ-прототип представляет собой совокупность узлов, добавляемых в общий корпус к имеющимся основным узлам ПК (см. рис. 3.2.4а диссертации [1]), обеспечивающих стабилизацию оптических узлов и реализующих так называемую «независимую стабилизацию ЛВ».
Система стабилизации ЛB1-прототип имеет управляющую и силовую электронику 2, двигатель 3, датчики 4, оптические узлы и механизмы 5.
Работа системы стабилизации ЛВ-прототипа осуществляется следующим образом (см. п. 3.2.2 диссертации [1]).
Управляющий сигнал ϕв и сигналы датчиков 4 поступают на управляющую и силовую электронику 2, которая связана с двигателем 3, обеспечивающим разворот оптических узлов и механизмов 5, для перемещения или стабилизации положения ЛВ. При этом датчики 4 вырабатывают сигнал о движении и положении корпуса, оптических узлов и механизмов 5, а управляющая и силовая электроника 2 реализует структуру управления системой стабилизации ЛВ и содержит индивидуальные настройки системы.
Недостатками данной системы стабилизации ЛВ-прототипа затрудняющими на практике решение задачи повышения эффективности комплексов ОВН введением независимой стабилизации ЛВ без существенных затрат на переделку конструкции ОВН, являются:
- необходимость существенного увеличения габаритов корпуса нового (модернизированного) варианта прицельного комплекса относительно штатного варианта ПК с зависимой ЛВ, установленного ранее на ОВН;
- затруднение ремонтопригодности ОВН в условиях эксплуатации в связи с усложнением конструкции ПК, реализованного в едином корпусе.
Техническими задачами заявляемого изобретения являются:
- сохранение конструктивных установочных размеров в модернизируемом объекте военного назначения при установке на него нового прицельного комплекса с независимой линией визирования;
- улучшение ремонтопригодности объекта военного назначения в условиях эксплуатации при установке модернизированного прицельного комплекса с независимой линией визирования.
Для достижения указанного технического результата известная система стабилизации линии визирования, содержащая прицельный комплекс с управляющей и силовой электроникой, первый вход которой электрически связан с внешним управляющим сигналом, датчики, выход которых электрически связан со вторым входом управляющей и силовой электроники, двигатель, электрически связанный с первым выходом управляющей и силовой электроники, оптические узлы и механизмы, которые механически связаны со входом датчиков и выходом двигателя, согласно изобретению, разделена на электроблок, размещенный в ОВН и содержащий управляющую и силовую электронику, и блок электромеханический, размещенный в прицельном комплексе, устанавливаемом на объекте военного назначения и содержащий датчики, двигатель, оптические узлы и механизмы, а также вновь введенные в него блок памяти и последовательный порт памяти, при этом второй выход и третий вход управляющей и силовой электроники электроблока электрически соответственно связаны с первым входом и первым выходом последовательного порта памяти блока электромеханического, блок памяти которого, в свою очередь, электрически связан с соответствующими вторым входом и вторым выходом последовательного порта памяти.
Сравнение заявляемого решения с имеющимися техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но при их введении в указанной связи в систему стабилизации линии визирования позволяют:
- сохранить конструктивные установочные размеры в модернизируемом ОВН при установке на него нового ПК с независимой ЛВ за счет конструктивного разделения системы стабилизации ЛВ на электроблок и блок электромеханический;
- улучшить ремонтопригодность ОВН в условиях эксплуатации при установке модернизированного ПК с независимой ЛВ за счет введения в блок электромеханический последовательного порта с блоком памяти, сохраняющего индивидуальные настройки системы стабилизации ЛВ.
Изобретение решает задачу повышения эффективности ПК введением независимой стабилизации линии прицеливания без существенных затрат на переделку машин за счет использования альтернативной схемы системы стабилизации ЛВ.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых элементов (блок памяти, последовательный порт памяти), а также новым расположением ее компонентов (электроблок, блок электромеханический) и соответствующих связей между ними. Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике (см., например, Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002. - 592 с.: ил.), и могут быть легко подключены к цифровой части управляющей и силовой электроники системы-прототипа и, при этом, обеспечат сохранение индивидуальных настроек системы вне управляющей и силовой электроники, что позволит решить задачу без существенных затрат на переделку машин за счет реализации системы в виде двух конструктивно разделенных взаимозаменяемых блоков: электроблок с управляющей и силовой электроникой, располагаемый отдельно в машине, и блок электромеханический, размещаемый в штатном объеме прицельного комплекса, с двигателем, датчиками, оптическими узлами и механизмами, а также последовательным портом памяти и блоком памяти, сохраняющим индивидуальные настройки системы.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой системы стабилизации линии визирования.
Сокращения, принятые в тексте и на фиг. 1:
ЛВ - линия визирования;
ОВН - объект военного назначения;
ПК - прицельный комплекс;
ϕв - внешний управляющий сигнал.
Система стабилизации ЛВ 1 содержит электроблок 2, включающий управляющую и силовую электронику 3, на первый вход которой поступает внешний управляющий сигнал, второй вход которой подключен к выходу датчиков 4, а первый выход управляющей и силовой электроники 3 подключен к двигателю 5, механически связанному с оптическими узлами и механизмами 6 блока электромеханического 7. Оптические узлы и механизмы 6 механически связаны с датчиками 4, причем второй выход управляющей и силовой электроники 3 подключен к первому входу последовательного порта 8, третий вход управляющей и силовой электроники 3 подключен к первому выходу последовательного порта 8, второй вход последовательного порта 8 подключен к выходу блока памяти 9, а вход блока памяти 9 подключен ко второму выходу последовательного порта 8.
Система стабилизации ЛВ работает следующим образом.
Управляющий сигнал φви сигналы датчиков 4 блока электромеханического 7 поступают на управляющую и силовую электронику 3 электроблока 2, которая вырабатывает управление двигателем 5, обеспечивающим разворот оптических узлов и механизмов 6 для перемещения или стабилизации положения линии визирования. При этом датчики 4 вырабатывают сигнал о движении и положении корпуса, оптических узлов и механизмов 6, а управляющая и силовая электроника 3 реализует управление системой стабилизации ЛВ 1 с учетом индивидуальных настроек системы, которые были сохранены сигналом с выхода управляющей и силовой электроники 3 в блоке памяти 9 через последовательный порт памяти 8 в процессе настройки системы стабилизации ЛВ 1 и считываются на вход управляющей и силовой электроники 3 из блока памяти 9 через последовательный порт памяти 8 для обеспечения заданных характеристик системы стабилизации ЛВ 1.
Таким образом, в отличие от прототипа, в котором вся система реализована в едином корпусе, значительно увеличивающим габариты, по сравнению со штатным ПК, и затрудняющим ремонтопригодность в полевых условиях, при применении предложенной новой системы стабилизации ЛВ в штатном прицельном комплексе необходимо разместить минимально необходимые узлы, а также узлы хранения настроек с незначительными габаритами, что не влечет неприемлемого увеличения габаритов блока, размещаемого в штатном месте установки, и позволяет не допускать существенных затрат на переделку машин и, при этом, обеспечивает высокую ремонтопригодность в полевых условиях за счет взаимозаменяемости блоков системы без перенастройки.
Заявляемое изобретение открывает возможность модернизации существующего парка машин ОВН с повышением эффективности ПК без существенных затрат на переделку машин.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет:
- сохранить конструктивные установочные размеры в модернизируемом ОВН при установке на него нового ПК с независимой ЛВ за счет конструктивного разделения системы стабилизации ЛВ на электроблок и блок электромеханический;
- улучшить ремонтопригодность ОВН в условиях эксплуатации при установке модернизированного ПК с независимой ЛВ за счет введения в блок электромеханический последовательного порта памяти с блоком памяти, сохраняющего индивидуальные настройки системы стабилизации ЛВ.
С использованием предлагаемого технического решения в ОАО «СКБ ПА» разработан стабилизатор ЛВ в рамках работ по модернизации прицела типа ТКН-4ГА производства ОАО «РОМЗ» г. Ростов, в котором стабилизация поля зрения по вертикали обеспечивается за счет стабилизатора, состоящего из блока электромеханического, размещаемого в головке прицела с габаритами, максимально приближенными к штатному прицелу, не имеющего стабилизатора, и электроблока, размещаемого в свободном объеме машины, с обеспечением взаимозаменяемости блоков без перенастройки стабилизатора.
Результаты разработки модернизированного объекта типа БТР-82А с введением нового прицела с описанной системой стабилизации ЛВ, выполненного по новой схеме, а также результаты испытаний стабилизаторов подтвердили эффективность предлагаемых технических решений.
Система стабилизации линии визирования, содержащая прицельный комплекс с управляющей и силовой электроникой, первый вход которой электрически связан с внешним управляющим сигналом, датчики, выход которых электрически связан со вторым входом управляющей и силовой электроники, двигатель, электрически связанный с первым выходом управляющей и силовой электроники, оптические узлы и механизмы, в свою очередь, механически связанные со входом датчиков и выходом двигателя, отличающаяся тем, что она разделена на электроблок, размещенный в объекте военного назначения и содержащий управляющую и силовую электронику, и блок электромеханический, размещенный в прицельном комплексе, устанавливаемом на объекте военного назначения, и содержащий датчики, двигатель, оптические узлы и механизмы, а также вновь введенные в него блок памяти и последовательный порт памяти, при этом второй выход и третий вход управляющей и силовой электроники электроблока электрически соответственно связаны с первым входом и первым выходом последовательного порта памяти блока электромеханического, блок памяти которого, в свою очередь, электрически связан с соответствующими вторым входом и вторым выходом последовательного порта памяти.
