МАЛОГАБАРИТНЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ РАКЕТОЙ

Полезная модель относится к системам управления движением малогабаритных вращающихся ракет, содержащих микромеханические инерциальные измерительные датчики и блоки.
Известен блок системы управления реактивным снарядом, содержащий электронно-измерительную аппаратуру, измеритель угловых перемещений, источник тока и корпусные детали. (Патент РФ 2274825, МПК F42B 15/00, 2004 г). Сущность данного изобретения заключается в том, что приборы управления выполнены в виде самостоятельных конструктивно-компоновочных узлов и размещены с возможностью установки, снятия и монтажа каждого из них. Недостатком этого блока системы управления являются большие габариты и высокая себестоимость, обусловленные применением измерителя угловых перемещений на базе механического гироскопа.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, выбранному в качестве прототипа, является малогабаритный блок управления движением летательного аппарата, содержащий микромеханический инерциальный измерительный блок, включающий микромеханические гироскопы и акселерометры, микросборки сервисной электроники, и блок электроники, включающий плату вычислителя, источник вторичного электропитания, плату аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, плату автономного контроля, первую и вторую платы интерфейсов, несущие рамки, крышки, рулевой привод и корпус, выполненный в виде несущего кронштейна, имеющего форму куба с внутренней полостью и базовыми плоскостями по его граням, на которых с помощью несущих рамок и крышек крепятся, входящие в состав блока управления, плата вычислителя, источник вторичного электропитания, плата аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, плата автономного контроля, первая и вторая платы интерфейсов (Патент РФ на полезную модель №:73475, МКИ G01C 21/00, 2008 г.).
Недостатком данного устройства является невозможность использования его в составе малогабаритного вращающегося снаряда из-за большого диаметра внутренней полости и периферийного расположения функциональных узлов по граням несущего корпуса в форме куба.
Целью предполагаемой полезной модели является снижение габаритов и повышение надежности за счет уменьшения центробежного ускорения, обусловленного вращением ракеты.
Данная задача решается за счет того, что предлагаемый малогабаритный блок управления вращающейся ракетой, содержит микромеханический инерциальный измерительный модуль, включающий микромеханические гироскопы и акселерометры, плату с микропроцессорным вычислителем, источник вторичного электропитания, плату автономного контроля и корпус, который выполнен в виде несущего кронштейна, имеющего форму цилиндра с Н-образным углублением и внутренними монтажными поверхностями, на которых с помощью соединительных втулок с двух сторон крепятся входящие в состав блока управления плата вычислителя, источник вторичного питания и плата встроенного автономного контроля, соединенные между собой съемной коммутационной платой на штыревых разъемах. Микромеханический инерциальный измерительный модуль, включающий микромеханические гироскопы и акселерометры, крепится на торце несущего кронштейна, в плоскости, перпендикулярной оси вращения ракеты.
Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1 и фиг. 2, на которых изображено:
1 - микромеханический инерциальный измерительный модуль, включающий микромеханические гироскопы и акселерометры;
2 - плата с микропроцессорным вычислителем;
3 - источник вторичного электропитания;
4 - плата автономного контроля;
5 - корпус, выполненный в виде несущего кронштейна, имеющего форму цилиндра с Н-образным углублением и внутренними монтажными поверхностями;
6 - съемная коммутационная плата на штыревых разъемах;
7 - соединительные втулки.
Предложенный малогабаритный блок управления вращающейся ракетой работает следующим образом. Блок управления принимает данные от штатных источников информации, находящихся на борту ракеты, а также параметры движения ракеты от микромеханического инерциального измерительного модуля 1. Микропроцессорный вычислитель 2 реализует алгоритмы и циклограммы законов управления и передает их на рулевой привод вращающейся ракеты. Источник вторичного питания 3, реализованный в виде печатной платы с модулем DC-DC преобразователя, формирует питающие напряжения для микромеханического инерциального измерительного блока 1, платы с микропроцессорным вычислителем 2 и платы автономного контроля 4. Плата автономного контроля 4 осуществляет сбор и предварительную обработку измерительных и управляющих сигналов ракеты и предает их по последовательному каналу UART в аппаратуру радиотелеметрии. Входящие в состав блока управления плата с микропроцессорным вычислителем 2, источник вторичного электропитания 3 и плата встроенного автономного контроля 4 с помощью соединительных втулок 7 крепятся с двух сторон на Н-образной поверхностями корпуса, при этом более весомый источник вторичного электропитания 3 крепится с одной стороны, а плата с микропроцессорным вычислителем 2 и плата встроенного автономного контроля 4 с другой, чем обеспечивается частичная балансировка блока управления при вращении ракеты. Плата с микропроцессорным вычислителем 2, источник вторичного электропитания 3 и плата автономного контроля 4 заканчиваются штыревыми разъемами, которые осуществляют соединение между ними при помощи коммутационной платы 6, на которой установлены ответные части (гнезда) штыревых разъемов.
Микромеханический инерциальный измерительный модуль 1 содержит микромеханические гироскопы, измерительные оси которых направлены перпендикулярно оси вращения ракеты, и акселерометры по трем осям, одна из которых совпадает с продольной осью вращения ракеты, а две с измерительными осями гироскопов. Из-за колебательных движений снаряда на траектории в чувствительных элементах микромеханических гироскопов инерциального измерительного модуля возникают электрические сигналы, пропорциональные угловым скоростям колебаний ракеты в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые используются для демпфирования колебаний ракеты по двум перпендикулярным осям. Микромеханический инерциальный измерительный блок, включающий микромеханические гироскопы и акселерометры, крепится на торце несущего кронштейна в плоскости, перпендикулярной оси вращения ракеты. Данное расположение инерциального измерительного блока выбрано таким образом, чтобы угловая скорость вращения ракеты при проецировании на измерительные оси чувствительности гироскопов, создавала минимальные ошибки измерения.
Предложенный вариант конструкции блока управления позволяет получить существенное уменьшение массогабаритных характеристик, обеспечить взаимозаменяемость функциональных узлов, а также повышенную надежность и устойчивость блока к воздействию центробежных перегрузок, обусловленных вращением ракеты.