Устройство для создания и поддержания избыточного давления в волноводном тракте РЛС

Полезная модель относится к области военной техники и может быть использована для нагнетания и автоматического поддержания в волноводном тракте радиолокационной станции (РЛС) избыточного атмосферного давления воздуха.
Известны устройства, используемые для создания повышенного давления воздуха на выходе, и применяемые для привода различных пневматических машин, инструментов и приспособлений [1], [2].
Примером одного из таких устройств может служить устройство, описанное в сборнике «Управляющие системы и автоматика для мехатроники», созданного коллективом авторов под руководством Д. Шмида. - М.: ТЕХНОСФЕРА, 2007, с. 99, рис. 124.
Приведенное устройство, принятое за прототип, представляет собой систему подготовки сжатого воздуха для управления пневматическим оборудованием и включает в себя всасывающий фильтр, электродвигатель, компрессор.
Однако, подобное устройство не может быть использовано для создания избыточного давления воздуха в волноводном тракте РЛС с целью повышения электропрочности волноводного тракта при передаче по нему ВЧ мощности, так как режимы и условия его работы не соответствуют требованиям, предъявляемым к устройствам, работающим в составе РЛС.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения электропрочности волноводного тракта путем создания избыточного давления в волноводном тракте РЛС при выполнении следующих условий: в воздухе не должно содержаться посторонних примесей (пыли, влаги, масла), величина давления в герметизированном волноводном тракте, должна поддерживаться в заданных пределах с требуемой точностью и соответствовать уровню передаваемой по волноводному тракту ВЧ мощности, устройство должно работать от постоянного напряжения плюс 27В и сохранять работоспособность при понижении температуры окружающей среды до минус 50°С, иметь небольшие габариты.
Для достижения указанного технического результата устройство для создания и поддержания избыточного давления в волноводном тракте РЛС, содержащее компрессор и электродвигатель, снабжено очистителем воздуха, нагревательным элементом с электронным управлением, регулятором давления, включающим анероидную коробку и микропереключатель, при этом первый вывод электродвигателя постоянного тока, работающего от напряжения плюс 27B в прерывистом режиме, через контакты микропереключателя соединен с первым входом устройства, второй вывод электродвигателя соединен со вторым входом устройства и корпусом, вал электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм соединен с поршнем поршневого безмасляного компрессора, рабочая камера которого через всасывающий воздуховод соединена с выходом очистителя воздуха, а через первый нагнетательный воздуховод со встроенным в него предохранительным клапаном соединена со входом регулятора давления, выход регулятора давления через второй нагнетательный воздуховод соединен со штуцерным разъемом, предназначенным для подключения устройства к волноводному тракту, первый и второй входы нагревательного элемента с электронным управлением, соединены с первым и вторым входами устройства соответственно.
При этом нагревательный элемент с электронным управлением, включает: термореле, первый и второй резисторы, транзистор, нагревательный элемент, при этом коллектор транзистора и первый вывод термореле объединены между собой и являются первым входом нагревательного элемента с электронным управлением, второй вывод термореле соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с базой транзистора и первым выводом второго резистора, эмиттер транзистора соединен с первым выводом нагревательного элемента, второй вывод нагревательного элемента, второй вывод второго резистора объединены с корпусом и являются вторым входом нагревательного элемента с электронным управлением.
Предлагаемое устройство для создания и поддержания избыточного давления в волноводном тракте РЛС (далее устройство) иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1, 2.
На фиг. 1 приведена общая схема устройства.
На фиг. 2 приведена схема нагревательного элемента с электронным управлением.
Устройство содержит: очиститель воздуха 1, поршневой безмасляный компрессор 2, предохранительный клапан 3, регулятор давления 4 с анероидной коробкой 5 и микропереключателем 6, штуцерный разъем 7 для подключения устройства к волноводному тракту, всасывающий воздуховод 8, первый нагнетательный воздуховод 9, второй нагнетательный воздуховод 10, первый вход 11, второй вход 12, электродвигатель постоянного тока 13, работающий от напряжения плюс 27 B в прерывистом режиме, нагревательный элемент с электронным управлением 14.
Первый вывод электродвигателя 13 через контакты микропереключателя соединен с первым входом 11 устройства, второй вывод электродвигателя соединен со вторым входом 12 устройства и корпусом, вал электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм соединен с поршнем поршневого безмасляного компрессора 2. Рабочая камера компрессора через всасывающий воздуховод 8 соединена с выходом очистителем воздуха 1, через первый нагнетательный воздуховод 9 со встроенным в него предохранительным клапаном 3 соединена со входом регулятора давления 4. Выход регулятора давления через второй нагнетательный воздуховод 10 соединен со штуцерным разъемом 7.
Нагревательный элемент с электронным управлением 14 (фиг. 2), включает в себя: термореле 15, первый и второй резисторы 16,17, транзистор 18, нагревательный элемент 19.
Коллектор транзистора 18 и первый вывод термореле 15 объединены между собой и являются первым входом 20 нагревательного элемента с электронным управлением 14. Второй вывод термореле 15 соединен с первым выводом первого резистора 16, второй вывод которого соединен с базой транзистора 18 и первым выводом второго резистора 17. Эмиттер транзистора 18 соединен с первым выводом нагревательного элемента 19. Второй вывод нагревательного элемента 19, второй вывод второго резистора 17 объединены с корпусом и являются вторым входом 21 нагревательного элемента с электронным управлением 14. Первый 20 и второй 21 входы соединены с первым 11 и вторым 12 входами устройства соответственно.
min
max
Нагревательный элемент с электронным управлением 14 предназначен для подогрева подвижных частей электродвигателя постоянного тока 13 и поршневого безмасляного компрессора 2 при пониженной температуре окружающей среды, обеспечивая, тем самым безотказную работу устройства. При температуре ниже T контакты термореле 15 замкнуты, при этом нагревательный элемент 19 включен. При температуре выше T контакты термореле 15 разомкнуты и нагревательный элемент 19 находится в отключенном состоянии.
Очиститель воздуха 1 служит для осушения и очищения проходящего через него воздуха от пыли.
Нагнетание воздуха в волноводный тракт осуществляется за счет поршневого безмасляного компрессора 2, режим работы которого регулируется электродвигателем постоянного тока 13. Электродвигатель работает в прерывистом режиме, который задает регулятор давления 4.
Устройство для создания и поддержания избыточного давления в волноводном тракте РЛС работает следующим образом.
Устройство через штуцерный разъем 7 подключают к волноводному тракту. Затем включают устройство путем подачи на первый вход 11 напряжения плюс 27В. Если величина давления воздуха в волноводном тракте и в рабочей камере регулятора давления 4 находится в пределах требуемых значений, контакты микропереключателя 6 разомкнуты. Напряжение с входа 11 не поступает на первый вывод электродвигателя. При этом двигатель находится в выключенном состоянии, компрессор не работает и дополнительного нагнетания воздуха в волноводный тракт не происходит.
Если величина давления воздуха в волноводном тракте и в рабочей камере регулятора давления 4 в результате утечки воздуха меньше требуемого значения, контакты микропереключателя 6 замкнуты. Напряжение, поступая через замкнутые контакты микропереключателя 6 на первый вывод электродвигателя постоянного тока 13, запускает его. Вращательное движение ротора электродвигателя 13 через кривошипно-шатунный механизм преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня поршневого безмасляного компрессора 2. Компрессор 2 через очиститель воздуха 1 и всасывающий воздуховод 8 начинает всасывать воздух в свою рабочую камеру. Затем при сжатии воздуха в камере компрессор 2 через первый нагнетательный воздуховод 9, рабочую камеру регулятора давления 4, второй нагнетательный воздуховод 10, штуцерный разъем нагнетает воздух в волноводный тракт.
max
По достижении давления в волноводном тракте РЛС заданной величины P. контакты микропереключателя 6 размыкаются, электродвигатель 13 обесточивается, нагнетание воздуха в волноводный тракт прекращается.
max
При обесточивании электродвигатель 13 за счет RC-фильтра, подключенного параллельно к его выводам (не показано), плавно останавливается. Однако во время плавной остановки электродвигателя 13 давление в волноводном тракте может превысить заданную величину P, т.к. компрессор при этом продолжает работать. При превышении давления открывается предохранительный клапан 3 и давление стабилизируется.
min
max
min
max
Далее цикл по поддержанию избыточного давления в волноводном тракте в пределах от P до P. повторяется: при понижении давления воздуха до P электродвигатель 13 включается, а при достижении давления воздуха величины P электродвигатель 13 выключается.
2
2
Предлагаемое устройство за счет анероидной коробки 5 и предохранительного клапана 3 может быть настроено на выходное абсолютное давление в интервале от 0,17 кгс/см до 2,5 кгс/см.
2
2
Предлагаемое техническое решение было реализовано в устройстве для создания и поддержания избыточного давления в антенно-волноводном тракте в пределах от 1,0 кгс/см до 1,2 кгс/см. Для обеспечения нормальной работы устройства при пониженной температуре выбрано термореле, обеспечивающее включение нагревательного элемента 19 при температуре окружающей среды ниже плюс 10°С и выключение его при температуре плюс 15-20°С. В качестве очистителя воздуха 1 применен силикагельный осушитель и тканевый фильтр.
В приведенном проекте реализованы требования, предъявляемые к устройствам для создания и поддержания избыточного давления в волноводном тракте РЛС, с целью повышения его электропрочности при передаче по волноводному тракту ВЧ мощности, а именно: предварительная очистка и осушение воздуха с помощью очистительного фильтра, применение поршневого безмасляного компрессора, исключающего проникновение масла в волноводный тракт, автоматическое поддержание давления воздуха в волноводном тракте в заданных пределах и возможность изменения диапазона поддерживаемого давления при настройке анероидной коробки и предохранительного клапана, сохранять работоспособность при понижении температуры окружающей среды до минус 50°С за счет использования нагревательного элемента, применение электродвигателя постоянного тока с питающим напряжением плюс 27В.
Предлагаемое устройство по созданию и поддержанию избыточного давления в волноводном тракте РЛС может быть изготовлено с помощью известных средств и технологий.
При реализации проекта использованы следующие покупные изделия:
- электродвигатель постоянного тока Д-25Г ВБЗ.121.358 ТУ;
- реле РТБ1-1-К, 15°С, УХЛ4. ТУ3425-115-00216823-2003;
- коробка анероидная ДССБ-СБ26.
Литература
1. Управляющие системы и автоматика для мехатроники, созданные коллективом авторов под руководством Д. Шмида. - М.: Техносфера.2007, с. 99
2. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. - Л. Машиностроение. 1969, с. 534, 605, 644, 645.