УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ОБРАЗЦА ВООРУЖЕНИЯ И ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ ПО ЗАПАСУ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения ресурса образца вооружения и военной техники (ВВТ) по имеющемуся запасу топлива для прогноза остатка топлива на образце ВВТ к определенному моменту времени (этапу выполнения задачи).
В современных условиях, особенно при ведении боевых действий, первостепенное значение приобретают мероприятия, направленные на своевременное и полное удовлетворение потребностей войск в ВВТ, ракетах, боеприпасах, горючем, продовольствии и других материальных средствах с целью поддержания их боеспособности в ходе выполнения поставленных задач. При этом необходимо решать как задачи определения потребности в материальных средствах войск (создания их установленных запасов), так и задачи оперативного восполнения их расхода и потерь. Так, определяя потребности в горючем, учитываются его наличие, возможный расход и необходимые запасы к исходу выполнения поставленной задачи или к другому установленному по определенным принципам моменту времени.
Для обеспечения своевременного восполнения расхода горючего требуется с одной стороны - прогноз его расхода, исходя из ресурса ВВТ, необходимого для выполнения поставленной задачи в конкретных условиях обстановки, с другой стороны - для оценки возможностей выполнения поставленной задачи в конкретных условиях обстановки необходимо определять ресурс ВВТ по запасу горючего. В рамках данной полезной модели под ресурсом образца ВВТ следует понимать: время его непрерывной работы в ходе выполнения задачи, моточасы работы базового двигателя, километры пробега автомобильного базового шасси или бронетанковой базовой машиной (в дальнейшем - средство подвижности вооружения (СПВ), на котором смонтирован образец ВВТ).
Известно топливоизмерительное устройство транспортного средства, содержащее топливомер с электроемкостными датчиками, входящими в его состав, измеритель массовой плотности топлива, микропроцессор и индикатор запаса топлива [1]. Расход топлива в нем определяется косвенным методом путем статистических оценок изменений показаний топливомера, что приводит к значительной методической погрешности.
Указанный недостаток отсутствует в устройстве для измерения расхода топлива [2]. Это устройство содержит датчик мгновенного расхода топлива, топливомер с электроемкостными датчиками, входящими в его состав. Система также содержит датчик расхода топлива, интегрирующее устройство, схему вычисления запаса топлива, задатчик количества заправленного топлива, схему ввода поправки и индикатор запаса топлива. При этом выход интегрирующего устройства соединен с одним из входов схемы вычисления запаса топлива, другой вход которой подключен к задатчику количества заправленного топлива, а первый выход схемы вычисления запаса топлива подсоединен к первому входу схемы ввода поправки.
В известной системе отсутствует методическая погрешность косвенного определения расхода, т.к. расход топлива измеряется непосредственно датчиком мгновенного расхода. Однако возникает значительная по величине погрешность измерения суммарного расхода топлива, вызванная накоплением во времени ошибки измерения суммарного расхода.
Указанный недостаток отсутствует в топливомерно-расходомерной системе-прототипе [3], содержащей топливомер с двумя датчиками количества топлива, установленными в топливном баке. В баке, кроме того, расположены три сигнализатора уровня топлива, а в выходящей из бака расходной магистрали установлен датчик расхода топлива. Выход датчика расхода топлива подключен ко входу интегрирующего устройства, выход которого соединен с первым входом схемы вычисления запаса топлива. Второй вход схемы вычисления запаса топлива соединен с задатчиком количества заправленного топлива, а выходы схемы вычисления запаса топлива подключены: первый - к индикатору запаса топлива, второй - к первому входу схемы ввода поправки. Второй вход схемы ввода поправки соединен с выходом топливомера, а ее выход - со вторым входом блока вычисления удельной поправки, выход которого подключен к дополнительному входу интегрирующего устройства. Первый вход блока вычисления удельной поправки соединен с выходом таймера реального времени. Число входов таймера равно числу сигнализаторов уровня топлива, причем каждый из входов таймера соединен с соответствующим сигнализатором уровня топлива.
Недостатком этого известного устройства [3] является отсутствие учета информации о возможном ресурсе образца ВВТ по имеющемуся запасу топлива и об остатке топлива к определенному моменту времени в условиях выполняемой задачи, которые характеризуются: природно-климатическими условиями эксплуатации образца ВВТ; интенсивностью нагруженности СПВ, на котором смонтирован образец ВВТ; рельефом местности; качеством используемого дорожного покрытия; условиями движения, режимами работы системы электропитания образца ВВТ (от базового двигателя, или агрегата питания образца ВВТ), т.к. генератор системы электропитания образца ВВТ может приводиться в действие от встроенного газотурбинного агрегата или редуктора привода резервных [4], протяженностью маршрута движения; планируемым временем работы СЭП.
Задачей предлагаемой полезной модели является определение возможности выполнения задачи имеющимся запасом топлива к определенному моменту времени, ресурса образца ВВТ по топливу, т.е. прогнозируемом времени работы СЭП, километрах пробега СПВ образца ВВТ по израсходованию имеющегося запаса топлива в данных условиях обстановки, остатка топлива к определенному моменту времени (т.е., к окончанию выполнения поставленной задачи), ресурса образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива.
Для выполнения поставленной задачи предлагается преобразовать устройство [3] в устройство для определения ресурса образца ВВТ по запасу топлива путем ввода в прототип блока ввода условий эксплуатации, вычислительного устройства и индикатора ресурса образца ВВТ по топливу. Выход блока ввода условий эксплуатации предлагается соединить со вторым входом вычислительного устройства, на первый вход которого предлагается направить сигнал с первого выхода схемы вычисления запаса топлива, а выход вычислительного устройства - соединить с индикатором ресурса ВВТ по топливу.
Блок ввода условий эксплуатации предназначен для ввода значений коэффициентов, характеризующих условия выполняемой образцом ВВТ задачи: природно-климатические условия; интенсивность нагруженности СПВ, на котором смонтирован образец ВВТ; сложность плана дороги; качество дорожного покрытия; сложность дорожного движения; режимы работы СЭП (от редуктора привода резервных генераторов, или агрегата питания образца ВВТ), а также для ввода значений: протяженности маршрута движения; планируемого времени работы СЭП; установленной нормы расхода топлива СПВ на 100 километров пробега; установленной нормативно-технической документацией для данного образца ВВТ нормы расхода топлива на один час работы имеющегося на данном образце ГТД.
Вычислительное устройство предназначено для расчета ресурса образца ВВТ по топливу, т.е. прогнозируемых времени работы СЭП, километрах пробега СПВ образца ВВТ по израсходованию имеющегося запаса топлива в данных условиях обстановки, об остатке топлива к определенному моменту времени (т.е. к окончанию выполнения поставленной задачи), о ресурсе образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива на основании входных данных с блока ввода условий эксплуатации и схемы вычисления запаса топлива.
Индикатор ресурса ВВТ по топливу предназначен для отображения информации о возможности выполнения задачи имеющимся запасом топлива к определенному моменту времени, о ресурсе образца ВВТ по топливу в данных условиях обстановки, об остатке топлива к определенному моменту времени и ресурсе образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива.
На чертеже представлена блок-схема устройства для определения ресурса образца ВВТ по запасу топлива.
Устройство содержит топливомер 1 с двумя датчиками количества топлива 2, установленными в топливном баке 3. В баке 3, кроме того, расположены сигнализаторы уровня топлива 4, а в соединенной с топливным баком 3 расходной магистрали 5 установлен датчик расхода топлива 6. Выход датчика расхода топлива 6 подключен к первому входу интегрирующего устройства 7, выход которого соединен с первым входом схемы вычисления запаса топлива 8. Второй вход схемы вычисления запаса топлива 8 соединен с выходом задатчика количества заправленного топлива 9, а выходы схемы вычисления запаса топлива 8 подключены: первый - к индикатору запаса топлива 10 и к первому входу вычислительного устройства 15, второй - к первому входу схемы ввода поправки 11. Второй вход схемы ввода поправки 11 соединен с выходом топливомера 1, а точнее с выходами двух, входящих в его состав, датчиков топлива 2, а ее выход - со вторым входом блока вычисления удельной поправки 12, выход которого подключен ко второму входу интегрирующего устройства 7. Первый вход блока вычисления удельной поправки 12 соединен с выходом таймера реального времени 13. Число входов таймера 13 равно числу сигнализаторов уровня топлива 4, причем каждый из входов таймера реального времени 13 соединен с соответствующим сигнализатором уровня топлива 4. Выходом топливомера является совместный выход двух датчиков количества топлива 2, входящих в его состав. Второй вход вычислительного устройства 15 соединен с выходом блока ввода условий эксплуатации 14, а выход вычислительного устройства 15 - со входом индикатора ресурса образца ВВТ по топливу 16.
Устройство работает следующим образом.
При прохождении топлива из топливного бака 3 через расходную магистраль 5 сигнал о величине расхода топлива в единицу времени (топливопотреблении) поступает с выхода датчика расхода топлива 6 на вход интегрирующего устройства 7. С выхода интегрирующего устройства 7 сигнал поступает на один из входов схемы 8, предназначенной для вычисления запаса топлива, оставшегося в баке 3. На другой вход этой схемы от задатчика количества заправленного топлива 9 заблаговременно поступает сигнал о количестве топлива, залитого в бак 3 при заправке. Схема 8 определяет запас топлива в баке 3, вычисленный на основе измерения интенсивности расхода топлива [3].
Информация о запасе топлива поступает с первого выхода схемы 8 на индикатор запаса топлива 10. Однако эта информация содержит погрешность измерения запаса топлива. Для уменьшения указанной погрешности блок 12 формирует и выдает на дополнительный вход интегрирующего устройства 7 сигнал о значении удельной поправки к сигналу датчика расхода топлива 6.
1
1
0
1
1
1
1
2
2
1
2
Сигнал о значении удельной поправки к сигналу датчика расхода топлива 6 определяется следующим образом: при срабатывании первого (верхнего по уровню) сигнализатора 4 на первый вход блока 12 с выхода таймера 13 выдается сигнал о первом промежутке времени Δt=t-t, где t - время срабатывания первого сигнализатора 4. Кроме того, в момент срабатывания первого сигнализатора 4 блок 12 фиксирует значение первой поправки m, поступающее на второй вход блока 12 с выхода схемы ввода поправки 11. В блоке 12 производится формирование первой удельной поправки l=m/t, после чего сигнал о вычисленном значении l инвертируется и непрерывно подается на дополнительный вход интегрирующего устройства 7 в течение следующего промежутка времени Δt=t-t где t - время срабатывания второго (по уровню) сигнализатора 4. Высокая точность вычисления удельной поправки l объясняется высокой точностью сигнализаторов 4.
сэп
т
сэп
В блок ввода условий эксплуатации 14, который представляет собой электронно-вычислительную машину или микропроцессор с цифровой панелью ввода [5], последовательно вводятся значения коэффициентов, характеризующих условия выполняемой задачи, учитывающие: природно-климатические условия; интенсивность нагруженности СПВ, на котором смонтирован образец ВВТ; сложность плана дороги; качество дорожного покрытия; сложность дорожного движения; режимы работы СЭП (от редуктора привода резервных генераторов, или агрегата питания образца ВВТ), а также вводятся значения: протяженности маршрута движения S; планируемого времени работы СЭП t; установленной нормы расхода топлива СПВ на 100 километров пробега N; установленной нормативно-технической документацией для данного образца ВВТ нормы расхода топлива на один час работы имеющегося на данном образце ГТД N. В частности, могут вводиться следующие величины, пропорциональные значениям указанным в [6]:
ку
ку
К - коэффициент учета природно-климатических условий (значение К находится в пределах от 1,05 до 1,2);
нагр
нагр
К - коэффициент учета интенсивности нагруженности СПВ (значение К находится в пределах от 0,6 до 1,0);
сл
сл
К - коэффициент учета сложности плана дороги (значение К находится в пределах от 1 до 1,1);
дор
дор
К - коэффициент учета качества дорожного покрытия (значение К находится в пределах от 0,6 до 1,0);
усл
усл
усл
К - коэффициент учета сложности дорожного движения (К=1 - одиночное, К=1,3 - в колонне);
сэп
сэп
сэп
К - коэффициент учета режимов работы СЭП (К=1 - если генератор СЭП приводится во вращение газотурбинным двигателем (ГТД); К=0,75 - если генератор СЭП приводится во вращение от редуктора привода резервных генераторов).
Данные с выхода блока ввода условий эксплуатации 14 поступают на второй вход вычислительного устройства 15 и служат входными данными наряду с данными о запасе топлива (количестве топлива в баке 3), поступающими на первый вход с первого выхода схемы вычисления запаса топлива вычислительного устройства 15.
В вычислительном устройстве 15, представляющем собой цифровой микропроцессор [5], производится расчет значения коэффициента корректировки нормы расхода топлива СПВ на 100 километров пробега К учитывающий условия выполнения задачи по формуле:
s
С учетом полученного значения коэффициента К и установленной нормы расхода топлива СПВ на 100 километров пробега рассчитывается прогнозируемая величина расхода топлива СПВ на совершение марша P в зависимости от протяженности маршрута по формуле:
сэп
Рассчитываются затраты топлива P на обеспечение работы СЭП в течение планируемого времени работы СЭП с учетом установленной нормативно-технической документацией для данного образца ВВТ нормы расхода топлива на один час работы имеющимся на данном образце ГТД [4] и значений коэффициента учета режимов работы СЭП по формуле:
Определяется суммарный расход топлива P по формуле:
n
k
Сравнивая полученное значение суммарного расхода топлива Ρ с величиной его запаса на начало выполнения задачи Z, определяется остаток топлива по окончанию выполнения задачи Z по формуле:
k
k
d
сепd
По значению Ζ определяется ресурс образца ВВТ по топливу, т.е. возможность выполнения задачи имеющимся запасом топлива, и если значение Z>0, то считают, что имеющийся запас топлива обеспечит требуемый ресурс для выполнения задачи в заданных условиях обстановки, а ресурс образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива (т.е. протяженность марша СПВ S, или время работы СЭП t образца ВВТ) при аналогичных условиях обстановки составит:
k
k
Если Z<0 - имеющимся запасом топлива не обеспечивается требуемый ресурс образца ВВТ для выполнения задачи в заданных условиях обстановки, т.е. в ходе выполнения задачи потребуется пополнение запасов топлива образца ВВТ на величину не менее Z.
Выход вычислительного устройства 15 соединен с индикатором ресурса образца ВВТ по топливу 16, на котором отображается информация о возможности выполнения задачи имеющимся запасом топлива к определенному моменту времени, о ресурсе образца ВВТ по топливу в данных условиях обстановки, об остатке топлива к определенному моменту времени и ресурсе образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива.
Таким образом, новые элементы схемы обеспечивают решение поставленной в предлагаемой полезной модели задачи определения возможности выполнения задачи имеющимся запасом топлива к определенному моменту времени, ресурса образца ВВТ по топливу, остатка топлива к определенному моменту времени и ресурса образца ВВТ по оставшемуся после выполнения задачи запасу топлива.
Предлагаемую модель рекомендуется использовать при модернизации существующих и разработке новых образцов ВВТ.
Предлагаемая полезная модель может также способствовать обучению водителей (механиков-водителей) приемам экономичного вождения СПВ и рациональному использования силовой установки для обеспечения функционирования образца ВВТ.
Источники информации
1. Патент РФ №2081398, МКИ G01F 13/00. Опубл. 1997 (аналог).
2. Авторское свидетельство СССР №1569559, МКИ G01F 9/00. Опубл. 1990 (аналог).
3. Фурмаков Е.Ф., Коломнин В.В., Петров О.Ф., Степанян Н.М., Маслов Ю.В. Патент РФ №2182698, МПК G01F 17/00. Опубл. 2002 (прототип).
4. Техническое описание 9К33М3. БМ 9А33БМ3. ТО ЦК2 076 022. ТО Книга 1 «Краткое техническое описание боевой машины».
5. Кузьмин С.З. «Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации» М.: Радио и связь, 1986.
6. www.rg.ru/2006/09/27/poriadok-dok.html: Приказ Министра обороны Российской Федерации 2006 г. №300 «Об утверждении Руководства о нормах наработки (сроках службы) до ремонта и списания автомобильной техники и автомобильного имущества в Вооруженных Силах Российской Федерации».