СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ АРТУСТАНОВКИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD TO CONTROL ARTILLERY PIECE MECHANISMS AND SYSTEM TO THIS END

Изобретение относится к военной технике и может использоваться в системах радиолокации и зенитных ракетно-артиллерийских комплексах надводных кораблей.
Известен комплекс зенитно-ракетного вооружения, содержащий пусковые установки, содержащие механизмы артустановок, подлежащие контролю и управлению (Л.1 RU 2212611 С2, 27.02.2003).
Известный комплекс предназначен только для решения задачи управления зенитно-ракетным вооружением и не имеет средств постоянного контроля механизмов артустановки.
Технический результат состоит в повышении надежности и безопасности работы с артиллерийской установкой (АУ) при боевой работе; быстром поиске возникшей неисправности с выдачей рекомендаций по устранению; проведении контроля работы артустановки при боевых стрельбах; сокращении внутри вращающейся части АУ и в агрегатной АУ количества соединительных кабелей, в возможности совершенствоваться по мере возникновения нестандартных ситуаций; в блокировке неправильных действий оператора, управляющего огнем АУ.
Для этого в способе контроля и управления механизмами артиллерийской установки, соединенной по каналам обмена с системой автоматического управления и контроля (САУК) и с модулем управления стрельбой (МУС), включающий сбор сигналов контроля с разных частей артиллерийской установки и передачу их в прибор управления САУК, осуществляют аналого-цифровое преобразование сигналов контроля и передачу через средства сопряжения, при этом прибор управления САУК выполняют на процессоре для обработки полученных цифровых сигналов и выдачи команд управления в соответствии с циклограммами работы артиллерийской установки и с контролем времени выполнения механизмами артиллерийской установки этих команд, причем с пульта управления МУС в режиме управления на АУ передают сигналы на включение механизмов для выбранного режима работы АУ. Одновременно снимают сигналы контроля с концевых выключателей механизмов АУ и передают их в САУК на устройство отображения состояния механизмов, при этом контроль состояния каждого концевого выключателя осуществляют с двух контактов и принимают как достоверный при трехкратном непрерывном получении их на устройстве отображения состояния механизмов с анализом наличия сигнала на одном контакте и исчезновения этого же сигнала с другого контакта этого же переключателя, при этом наличие или отсутствие сигнала на обоих контактах концевого выключателя свидетельствует о его неисправности, при этом номер концевого выключателя кодируют и высвечивают на блоке отображения пульта обслуживания САУК, одновременно код неисправного контролируемого механизма подают на блок отображения пульта управления МУС, где его расшифровывают посредством переводной таблицы, по данным о неисправных контролируемых механизмах прогнозируют наличие сбоев в аппаратуре и механизмах АУ и выдают рекомендации на настройку механизма АУ до того, как он полностью выйдет из строя.
Кроме того, при появлении неисправностей или отказов, которые могут привести к поломке механизмов АУ или подрыву боезапаса, осуществляют автоматическое выключение механизмов АУ.
При включении режима «боевой» производится автоматический выход на боевой режим работы АУ.
Режим «тренировка» предназначен для тренировки оператора с имитацией работы механизмов АУ в боевом режиме и с имитацией присутствия боеприпасов. Выбор режима работы осуществляют вручную. Контроль и управление механизмами АУ осуществляют с пульта загрузки, расположенного в подбашенном помещении АУ.
Загрузку-выгрузку боеприпасов и запись в память САУК типа боеприпаса, местонахождение его на конвейере и его весовой знак, а также выдачу команд, необходимых для загрузки боеприпасов, осуществляют с пульта загрузки, расположенного в подбашенном помещении АУ. Подачу сигналов включения механизмов осуществляют по цепям управления, выполненным на оптронах для развязки между цепями управления и питанием.
Связь между пультом управления МУС и пультом обслуживания САУК обеспечивают посредством развязывающих цепей, выполненных на интерфейсе с трансформаторной связью.
При наличии нескольких неисправностей механизмов АУ информацию о неисправных механизмах отображают на пультах загрузки, обслуживания, визуализации информации и на пультовом приборе МУС.
Контролируют выполнение поданных на механизмы АУ исполнительных команд и осуществляют контроль контактирующих устройств, тестовый и программный контроль.
При тестовом контроле осуществляют включение исполнительных механизмов по заданной программе с рекомендованными временными задержками посредством передачи с САУК сигналов управления и приема на САУК сигналов выполнения поступивших команд с фиксацией времени исполнения этих команд.
Формирование сигналов управления и прием сигналов контроля в САУК осуществляют центральным процессором по заданной программе в зависимости от выбранного режима работы АУ и типа боеприпаса.
В качестве сигналов управления используют код, преобразованный в АУ в аналоговые сигналы, обеспечивающие различные режимы управления АУ.
Аналого-цифровое преобразование осуществляют над сигналами, полученными с контактирующих устройств механизмов АУ.
Заданную программу алгоритма продолжения или запрещения стрельбы АУ выполняют в зависимости от результатов контроля неисправностей и отказов в механизмах АУ.
Программу выполняют с возможностью изменения при изменении требований к управлению механизмами АУ.
При установлении выбранного режима работы АУ «Включение «цепь стрельбы (Вкл. ЦС)», сигналы включения указанного режима, передаваемые по цифровому каналу обмена в АУ, дублируют подачей в АУ аналогового сигнала для подтверждения выдачи этого сигнала для исключения выдачи в АУ ложного сигнала «Вкл. ЦС».
Сущность способа заключается в следующем:
Аппаратура САУК разработана в виде изделия, входящего как составная часть изделия АУ, программно изменяющаяся при изменении требований к управлению механизмами АУ. Это позволяет автоматизировать процессы управления АУ, его включение и контроль. Изделие выполнено с определенным запасом выдачи сигналов управления и приема сигналов исполнения.
На Фиг.1 приведена структурная функциональная схема системы, реализующей заявленный способ.
Система содержит механизмы артустановки (АУ) 1, каналы обмена 2, систему автоматического управления и контроля (САУК) 3, модуль управления стрельбой (МУС) 4, устройство отображения состояния механизмов системы САУК 5, пульт обслуживания АУ, расположенный в башне АУ 6, пульт загрузки 7, расположенный в подбашенном помещении АУ, развязывающие цепи 8, цепи управления 9, соединительные цепи 10, приборы сопряжения, обеспечивающие прием и выдачу сигналов состояния и управления механизмами АУ, преобразующие аналоговые сигналы, определяющие состояние механизмов АУ, в код и код в аналоговые сигналы управления АУ - 11. Изделие является устройством управления и контроля выполнения механизмами АУ поступающих с системы управления команд с анализом времени их выполнения. Результат контроля и анализа поступает по однопроводному каналу обмена 2 в модуль МУС 4 для отображения на дисплее пульта 6 оператора.
С пульта управления МУС 4 в режиме управления включением механизмов и выборе режимов работы АУ 1 поступают соответствующие сигналы. При включении режима «Вкл. ЦС» на МУС 4 по каналу обмена 2 поступает команда включения режима «ЦС» и аналоговый сигнал в виде "+5В" для подтверждения выдачи этого сигнала. Такое дублирование исключает возможность выдачи в прибор управления САУК 3 ложного сигнала «Вкл. ЦС».
С механизмами и исполнительными элементами АУ 1 изделие связано через ячейки оптронных преобразователей, преобразующих сигналы, снимаемые с концевых выключателей механизмов АУ 1, в соответствующие коды управления ЭВМ прибора управления САУК 3.
В цепях коммутации АУ 1 изделие контролирует оба контакта концевых выключателей. Одновременно информация считается достоверной и принимается как достоверная при неоднократном непрерывном получении ее с анализом исчезновения этого же сигнала с другого контакта этого же переключателя.
Проверка исправности контактирующих устройств проводится анализом сигналов с обоих контактов контактирующих устройств. Сигнал должен быть только на одном контакте. Наличие или отсутствие сигнала на обоих контактах воспринимается ЭВМ прибора управления САУК 3 как неисправность контактирующего устройства. Номер неисправной позиции высвечивается на пульте обслуживания изделия А190 и на пульте управления МУС.
Для включения на АУ исполнительных механизмов с изделия САУК на АУ поступают сигналы управления "+6В", снимаемые с оптронных преобразователей. Такое построение позволяет полностью развязывать цепи управления и питания изделия САУК и АУ.
Связь с пультом управления загрузки 5 и пультом обслуживания 6 осуществляется также через ячейки оптронных развязок, преобразующих поступающий сигнал с пультов АУ в код, а код в сигналы индикации на пультах загрузки и обслуживания 5, 6.
На пульте загрузки и пульте обслуживания 5, 6 установлен обобщенный индикатор (светодиод), указывающий на наличие в аппаратуре неисправности - «Отказ».
Если в аппаратуре существует несколько неисправностей, информация о неисправных элементах высвечивается на индикаторах последовательно. Для расшифровки неисправности модуля, источника питания, контактирующего устройства, исполнительного элемента необходимо пользоваться переводной таблицей. Подтверждение отсутствия одного сигнала и наличия другого, снимаемого с каждого контактирующего устройства, позволяет исключить прием ложной информации при возникновении сбоев в линии или в аппаратуре. Наличие контроля напряжений источников питания и их значений с выдачей информации в линию обмена с модулем МУС позволяет осуществлять контроль напряжений источников питания, результаты тестового контроля, контроль выполнения механизмами АУ исполнительных команд, контроль контактирующих устройств.
Программа прогнозирования, осуществляющая контроль и учет наличия сбоев в аппаратуре и механизмах, анализ отклонений работы механизмов АУ от расчетного, время выполнения программ и нестабильность получения сигналов позволяет ЭВМ САУКа выдать рекомендации по замене модуля, контактирующего устройства или настройки механизма до того, как оно полностью выйдет из строя.
Программное включение исполнительных механизмов АУ с рекомендованными временными задержками исключает ошибки оператора, ускоряет время выполнения этих работ.
Внутренние шины канала обмена информацией между приборами САУКа, размещенные на вращающейся части для приема и выдачи сигналов управления механизмам, расположенным в башне АУ, приборами управления, обеспечивающими прием и выдачу сигнала управления механизмам и блокам, расположенным над палубой корабля, САУК и МУС объединены через соединители, подключенные по кольцу прибор управления и приборы сопряжения, что позволяет осуществлять взаимный контроль и перекрестное управление модулями между приборами при выходе из строя одной из линий или модуля обмена в приборе сопряжения. Такое построение связи аппаратуры между приборами САУКа повышает надежность обмена между приборами. Модуль связи и управления, стоящий в приборах сопряжения, вырабатывает сигналы управления рабочими ячейками в приборах сопряжения, преобразующими код в релейные сигналы и сигналы коммутационные в код. Обмен информацией в приборе побайтовый. При обмене осуществляется контроль по модулю два.
Взаимодействие изделия с внешними устройствами.
Изделие представляет собой комплекс аппаратуры, обеспечивающий управление и контроль механизмов артустановки САУК 3. Изделие выдает на исполнительные реле АУ 1 управляющие сигналы и принимает с контактирующих устройств механизмов АУ 1 сигналы исполнения, контроля через приборы сопряжения 11. САУК 3 обеспечивает выдачу сигналов управления в виде напряжений «+6В» и прием коммутационных сигналов в виде «+6В». Прибор управления САУК 3 обеспечивает решение всех рабочих программ, программ контроля и обмена с модулем МУС 4 по однопроводному интерфейсу типа "Манчестер-П" и осуществляет обмен между модулями. В системе управления механизмами артустановки 1 используется управляющая ЭВМ. Применение управляющей ЭВМ обеспечивает снижение потребляемой мощности, уменьшение массогабаритных характеристик по сравнению со стандартными релейными системами, а также обеспечивает выполнение задачи автоматической диагностики работоспособности АУ 1 и определение местоположения неисправности, возможность автоматического выбора типа боеприпаса в любой последовательности, чего релейные системы обеспечить не могут.
АУ управляется дистанционно с пульта управления МУС 4, оснащенного дисплеем и размещенного в посту управления стрельбой. На пульте имеются органы управления и индикаторное табло, необходимые для выбора режимов управления АУ.
Органы управления позволяют:
- включать и выключать АУ;
- переключать управление АУ на автоматическое;
- производить автоматический выход на боевой режим работы АУ;
- проводить тренировки оператора, имитируя присутствие боеприпасов;
- производить непрерывный контроль АУ;
- производить автоматически непрерывное документирование работы АУ с временем привязки работы всех механизмов АУ с записью в долговременную память ЭВМ.
В башне АУ размещается пульт обслуживания 6, с которого можно осуществлять операции, связанные с проведением регламентных работ и обслуживанием АУ, а также управлять частями АУ при проверке отдельных операций.
На барбете АУ 1 размещается пульт загрузки 7, с которого можно осуществлять операции, связанные с загрузкой-выгрузкой боеприпасов. На этом пульте имеются переключатели и индикаторные табло, показывающие тип загружаемого боеприпаса и формирования необходимых команд, обеспечивающих запись в памяти ПЗУ тип боезапаса, номер ячейки в транспортере, его весовой знак. Высокая надежность системы управления АУ 1 обеспечивается конструктивным построением САУК 3, предоставляющим территориальный сбор и выдачу сигналов управления на вращающиеся части АУ 1 и резервированием цепей управления 9. В процессе работы ЭВМ обрабатывает алгоритм управления АУ 1 с одновременной проверкой правильности полученных результатов при повторном решении задачи.
На систему автоматического управления и контроля 3 возложено управление и контроль исполнительными механизмами перемещения боеприпасов по трактам подачи - от магазина готовых к автоматической стрельбе макетов, размещаемых на вращающейся части, до каморы ствола. На изделие возлагается управление двумя транспортерами; автоматическую установку транспортера в положение, обеспечивающее подачу и заряжение в камору ствола боеприпаса того вида, который установлен на пульте управляющего огнем.
Выбор режима работы изделия производится оператором, управляющим огнем модуля МУС 4.
В модуль МУС 4 для выдачи информации оператору выдаются сигналы исполнения.
Управление изделием осуществляется также с пульта обслуживания, расположенного в башне АУ, и с пульта загрузки боеприпаса. При включении пультов производится блокировка цепей стрельбы и прибор управления, получая команды с этих пультов, производит их выполнение согласно заложенным алгоритмам.
Приборы изделия являются необслуживаемыми приборами, и информация, характеризующая правильность работы, выводится на пульт обслуживания, на пульт загрузки в виде сигнала «Отказ». На модуль МУС 4 информация транслируется по каналу обмена 2 для индикации управляющему огнем и записи о результате контроля, которая используется оператором для поиска неисправности. На пульте обслуживания АУ 6 расположены четыре семисегментных индикатора, на которых высвечивается номер неисправного устройства, что облегчает отыскание неисправности при автономной работе с изделием. Аппаратура контроля позволяет найти неисправность до неисправного блока, модуля, контактирующего устройства, механизма. Устранение неисправности в изделии сводится к замене неисправного модуля, блока. Размещение модулей проведено с учетом зоны обслуживания, что позволяет проводить замену модулей и регламентные работы.
Среднее время отыскания неисправного узла, блока - не более 3 мин, т.к. вычислитель прибора управления, контролирующий работоспособность аппаратуры, высвечивает номер неисправного блока на пульте обслуживания АУ 1 и транслирует номер неисправного блока по каналу обмена для высвечивания на пульте МУС 4. Среднее время восстановления работоспособности, равное 10 мин, достигается примененной блочно-модульной конструкции. При неисправности блока (модуля) заменяется целиком блок (модуль) на исправный блок (модуль), взятый из ЗИП. Одиночный комплект ЗИП модулей находится в САУК 3.
Время выхода изделия на рабочий режим - не более 30 с.
Восстановление первичного питания (50 Гц, 380 В) после его кратковременного исчезновения (не более 2 секунд) не приведет к самопроизвольной работе и выдаче ложных команд на АУ, так как при этом вырабатывается сигнал «Авария электропитания» и выдача сигналов на АУ блокируется, а вся информация для последующей работы записывается в энергонезависимое запоминающее устройство. То же самое происходит и при отключении питания на более длительное время. Пропадание первичного питания на время менее 2 секунд не влияет на работу изделия, так как генератор напряжения (400 Гц, 220 В) продолжает вращаться и вырабатывает напряжение около 3 секунд.
С помощью вычислительной машины производится полное управление и контроль всех исполнительных механизмов АУ, что обеспечивает:
- надежность и безопасность работы с АУ при боевой работе;
- быстрый поиск возникшей неисправности с выдачей рекомендаций по устранению;
- возможность установки на конвейер любого типа боезапаса с записью в долговременную память (на жесткий диск) номера ячейки и типа боезапаса в ней, что позволяет выбирать из этой ячейки при боевой работе любой тип боезапаса;
- непрерывное документирование с временной привязкой работы всех механизмов АУ с записью в долговременную память (на жесткий диск), что позволяет проводить контроль работы АУ при боевых стрельбах;
- обеспечение выдачи и сбора информации непосредственно у исполнительных механизмов, для передачи по цифровым каналам обмена на прибор управления (ЦВ), что сокращает внутри вращающейся части АУ и в агрегатной АУ количество соединительных кабелей, соответственно уменьшая их вес и повышая надежность работы АУ.
Введение в АУ цифрового вычислителя позволяет
- создать интеллект АУ, который может непрерывно совершенствоваться по мере возникновения нестандартных ситуаций;
- блокировать неправильные действия оператора, управляющего огнем АУ;
- формировать подсказки оператору;
- использовать технологические программы для проверки правильной работы отдельных механизмов АУ;
- индицировать на технологический экран все циклы работы АУ, от подачи боезапаса до выстрела;
- запоминать нахождение боезапаса на линии досылки в момент аварийного отключения питания АУ;
- проводить дострел взведенного на время боезапаса;
- применять новые типы разработанного боезапаса с доработкой только программного обеспечения;
- считать оставшиеся типы боезапаса;
- считать общий текущий настрел на ствол АУ для расчета поправки на расстрел ствола;
- устанавливать АУ на программные стопора по углам наведения при подаче на АУ углов наведения, находящихся вне рабочей зоны АУ.