ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА БОЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ

Полезная модель относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначена для централизованного управления на подводной лодке средствами комплексов: торпедно-ракетного вооружения, гидроакустическим, радиолокационным, управления маневрированием, навигационным, связи, главной энергетической установки, электроэнергетических систем, общекорабельных систем.
Известны системы автоматизированного управления (САУ) на подводной лодке (ПЛ) комплексами: торпедно-ракетного вооружения(ТРВ) подводных лодок, гидроакустическим(ГАК), радиолокационным(РЛК), управления движением(СУМ) ПЛ, главной энергетической установки(ГЭУ), навигационным(НК), связи(С), каждая из которых решает только отдельные функционально разграниченные задачи. Задачи управления комплексом ТРВ решает "Система автоматизированного управления комплексом торпедно-ракетного вооружения подводной лодки" (Патент RU №2200346 от 10.03.2003). Задачи управления гидроакустическим комплексом решает система "Гидроакустический комплекс подводной лодки " (Свидетельство на полезную модель RU №20388 от 27.10.2001). Задачи управления радиолокационным комплексом решает система "Комплекс РЛС" (Патент RU №2127436 от 10.03.1999). Задачи управления комплексом управления движением ПЛ решает "Система управления движением корабля" (Корчанов В.М. К созданию нового класса интегрированных систем управления движением корабля. Системы управления и
обработки информации: Юбилейный науч.-тех. сб. 30 лет. ФНПЦ "НПО" "Аврора". СПб., 2000).
Задачи управления главной энергетической установкой решает "Система управления техническими средствами" (Войтецкий В.В. Основные направления совершенствования структурно-аппаратной реализации комплексных систем управления техническими средствами перспективных кораблей. Системы управления и обработки информации: науч.-тех. сб. №8. ФНПЦ "НПО" "Аврора". СПб., 2004).
Задачи управления навигационным комплексом решает система "Комплексная информационная система навигации и наведения" (Патент RU №2154283 от 10.08.2000).
При этом управление режимами работы и средствами комплексов производится автономно, технически независимо друг от друга, построено на разнотипных приборах, имеющих, как правило, разнородную аппаратно-программную платформу и реализующих определенные функции и фрагменты задач управления объектами конкретного функционального назначения и спроектирована соответственно под определенные типы комплексов торпедно-ракетного вооружения, гидроакустического, радиолокационного, комплекса управления движением ПЛ и других комплексов ПЛ.
Недостатком таких систем является:
- большое количество аппаратуры и как следствие рост массогабаритных характеристик, потребляемой мощности (тепловыделения) и числа кабельных связей;
- низкая надежность из-за большого количества аппаратуры и коммутационных связей;
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является Интегрированная система управления подводной лодкой (Войтецкий В.В. Интегрированная система управления подводной
лодкой. Системы управления и обработки информации.: науч.-тех. сб. №3 ФНПЦ «НПО «Аврора» СПб., 2001), содержащая информационную подсистему (ИС), получающую информацию с ГАК, НК и др., командную подсистему (КС), управляющую системой управления противокорабельными ракетами (СУ ПКР) и системой управления торпедным оружием (СУ ТО), центральную координирующую систему управления техническими средствами (ЦКСУ), управляющую системой управления маневрированием (СУМ), системой управления главной энергетической установкой, системой управления электроэнергетическими системами, системой управления общекорабельными системами, системой управления защитой, при этом информационная подсистема, командная подсистема и центральная координирующая система управления связаны между собой по общекорабельной системе обмена данными (ОКСОД).
Недостатками прототипа являются:
Низкая эффективность функционирования системы, связанная со следующими техническими характеристиками:
- отсутствие возможности получения в автоматическом режиме информации с комплекса связи;
- большое время, низкая надежность и достоверность доведения информации, необходимой для применения подводной лодкой оружия по причине многозвенной организации передачи данных от подсистемы управлением навигационным комплексом (ПСУ НК) и от системы управления маневрированием до командной подсистемы;
- недостаточное количество источников информации;
- низкое качество управления и координация обусловленное отсутствием централизованного управления и координации между системами;
- низкая оперативность обмена информацией;
- отсутствие возможности управления работой подсистем, обеспечивающих получение информации об обстановке, контроля их технического состояния.
Низкая надежность и живучесть функционирования системы, связанная со следующими техническими характеристиками:
- отсутствие централизованного контроля информации о техническом состоянии приборов систем и подсистем управления, входящих в интегрированную систему по причине отсутствия соответствующей подсистемы;
- отсутствие дублирования важных функций управления комплексом торпедно-ракетного вооружения в различных подсистемах управления;
- высокая вероятность возникновения сбоя по причине избыточности аппаратуры и большого количества коммутационных связей.
Низкие технические характеристики:
- сложность изготовления (плохая технологичность) системы, обусловленная большим количеством аппаратуры имеющей различные системотехнические решения (не унифицированной).
- высокие массогабаритные характеристики.
Задачей настоящей полезной модели является:
Повышение эффективности, надежности и живучести функционирования интегрированной системы и улучшение других технических характеристик с помощью достижения следующих результатов:
Повышение качества управления и координации между системами, повышение оперативности обмена информацией, обеспечение возможности управления работой подсистемами получения информации об обстановке, контроля их технического состояния, обеспечение централизованного контроля информации о
техническом состоянии приборов систем и подсистем управления, введение дублирования важных функций управления комплексом торпедно-ракетного вооружения в различных подсистемах управления, упрощение производства системы (повышение технологичности), снижение массогабаритных характеристик, уменьшение времени, повышение надежности и достоверности доведения информации, необходимой для применения подводной лодкой оружия; обеспечение получения в автоматическом режиме информации с комплекса связи.
Для достижения этих технических результатов в интегрированную систему боевого управления подводной лодки, включающую командную подсистему, информационную подсистему, систему управления маневрированием, общекорабельную систему обмена данными, введены
подсистема командования и управления всей интегрированной системой (ПК и У), которая осуществляет централизованное управление, координацию и контроль технического состояния всех подсистем управления и соответствующих им комплексов ПЛ и осуществляет централизованное управление ими в процессе борьбы за живучесть комплексов ПЛ и ПЛ в целом, что повышает качество управления и координацию между системами, а так же позволяет осуществлять централизованный контроль информации о состоянии технических систем;
подсистема управления комплексом торпедно-ракетного вооружения, содержащая общие приборы контроля и управления для торпедного и ракетного вооружения, что обеспечивает снижение массогабаритных характеристик за счет сокращения аппаратурного состава;
подсистема управления гидроакустическим комплексом, подсистема управления радиолокационным комплексом, что позволяет управлять работой данных подсистем, осуществлять контроль их технического состояния и получение данных об обстановке в море;
подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем, включающая единый пульт управления с единой панелью управления и отображения информации, что приводит к уменьшению массо-габаритных характеристик систем управления.
подсистема управления навигационным комплексом, обеспечивающая управление работой данной подсистемой, контроль ее технического состояния и получение данных о навигационной обстановке;
подсистема управления комплексом связи, что обеспечивает получение в автоматическом режиме информации с комплекса связи.
при этом подсистема командования и управления интегрированной системой (ПК и У), подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем, СУМ, подсистема управления навигационным комплексом, подсистема управления комплексом связи, командная подсистема, информационная подсистема соединены между собой общекорабельной системой обмена данными, что обеспечивает возможность подсистеме командования и управления (ПК и У) интегрированной системой осуществлять централизованное управление, координацию работы и контроль технического состояния всех подсистем управления и соответствующих им комплексов ПЛ и осуществляет централизованное управление ими в процессе борьбы
за живучесть комплексов ПЛ и ПЛ в целом, так же соединение СУМ и ПСУ НК непосредственно с ОКСОД обеспечивает непосредственный обмен между подсистемами необходимой для них информацией, что обеспечивает сокращение времени, повышение надежности и достоверности доведения информации о маневрировании, необходимой для применения подводной лодкой оружия;
информационная подсистема подключена шиной информационного обмена, к подсистеме управления гидроакустическим комплексом, другой шиной информационного обмена к подсистеме управления радиолокационным комплексом, что обеспечивает возможность управления работой данных подсистем, контроль их технического состояния и получение данных об обстановке в море;
командная подсистема (КС) и подсистема командования и управления всей интегрированной системой (ПК и У) подключены самостоятельной шиной информационного обмена друг к другу и к подсистеме управления комплексом торпедно-ракетного вооружения (ПСУ ТРВ), по которой командная подсистема (КС) управляет подсистемой управления комплексом торпедно-ракетного вооружения и в случае отказа в работе командной подсистемы, управление комплексом торпедно-ракетного вооружения переходит к подсистеме командования и управления (ПК и У), с сохранением своих функций управления, в случае отказа в работе подсистемы командования и управления (ПК и У), управление всей интегрированной системой переходит к командной подсистеме (КС) с сохранением своих функций, что обеспечивает дублирование важных функций управления комплексом торпедно-ракетного вооружения в различных подсистемах управления;
при этом системотехнические решения подсистем управления унифицированы, подсистема управления навигационного комплекса, подсистема управления комплекса связи, подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем, система управления маневрированием каждая включает пульт управления, центральный прибор контроля и управления, приборы контроля и управления, количество которых определяется типами соответствующих комплексов, при этом
подсистема управления гидроакустическим комплексом, радиолокационным комплексом, комплексом торпедно-ракетного вооружения имеют аналогичную структуру, но без пульта управления, информационная подсистема, командная подсистема, подсистема командования и управления каждая включает только пульт управления, пульты управления всех подсистем подключены к общекорабельной системе обмена данными,
центральные приборы контроля и управления подсистем подключены шиной информационного обмена к соответствующим пультам управления, приборы контроля и управления подсистем подключены шиной информационного обмена к соответствующим центральным приборам контроля и управления, при этом приборы контроля и управления подсистем так же подключены к и/или каналам информационного обмена, исполнительным механизмам, датчикам, сигнализаторам приборов и устройств комплексов подводной лодки,
все пульты управления, центральные приборы контроля и управления, приборы контроля и управления выполнены на унифицированной аппаратно-программной базе и содержат микроЭВМ.
Унификация системотехнических решений в соответствии с вышеуказанной структурой обеспечивает упрощение производства системы (повышение технологичности).
Структурная схема предлагаемой интегрированной системы боевого управления подводной лодкой представлена на фиг.1.
Интегрированная система боевого управления подводной лодки состоит из: подсистема управления навигационным комплексом (1), подсистема управления комплексом связи (2), общекорабельной системы обмена данными (3), информационной подсистемы (4), командной подсистемы (5), подсистемы командования и управления всей интегрированной системой (6), системы управления маневрированием (7), подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем, включающая единый пульт управления с единой панелью управления и отображения информации (8), подсистема управления гидроакустическим комплексом (9), подсистема управления радиолокационным комплексом (10),
подсистемы управления комплексом торпедно-ракетного вооружения (11),
Подсистема управления навигационным комплексом (1), подсистема управления комплексом связи (2), информационная подсистема (4), командная подсистема (5), подсистема командования и управления интегрированной системой (6), подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем (8), соединены между собой общекорабельной системой обмена данными (3).
информационная подсистема (4) подключена шиной информационного обмена, к подсистеме управления гидроакустическим комплексом (9), другой шиной информационного обмена к подсистеме управления радиолокационным комплексом (10),
командная подсистема (5) и подсистема командования и управления всей интегрированной системой (6) подключены самостоятельной шиной информационного обмена друг к другу и к подсистеме управления комплексом торпедно-ракетного вооружения (11).
При этом системотехнические решения подсистем управления унифицированы, подсистема управления навигационного комплекса (1), подсистема управления комплекса связи (2), подсистема единого управления комплексами главной энергетической установки, электроэнергетических систем и общекорабельных систем (8), система управления маневрированием (7) каждая включает пульт управления (12), центральный прибор контроля и управления (13), приборы контроля и управления (14), количество которых определяется типами соответствующих комплексов.
Подсистема управления гидроакустическим комплексом (9), радиолокационным комплексом (10), комплексом торпедно-ракетного вооружения (11) имеют аналогичную структуру, но без пульта управления.
Информационная подсистема (4), командная подсистема (5), подсистема командования и управления (6) каждая включает только пульт управления (12).
Пульты управления (12) всех подсистем подключены к общекорабельной системе обмена данными (3), центральные приборы контроля и управления (13) подсистем подключены шиной информационного обмена к соответствующим пультам управления (12), приборы контроля и управления (14) подсистем подключены
шиной информационного обмена к соответствующим центральным приборам контроля и управления (12), при этом приборы контроля и управления (14) подсистем так же подключены к и/или каналам информационного обмена, исполнительным механизмам, датчикам, сигнализаторам приборов и устройств комплексов (15) подводной лодки.
Все пульты управления (12), центральные приборы контроля и управления (13), приборы контроля и управления (14) выполнены на унифицированной аппаратно-программной базе и содержат микроЭВМ.
Система работает следующим образом: от пульта управления подсистемы ПКиУ (6) задания и необходимые исходные данные по режимам функционирования и работе комплексов поступают на пульты управления подсистем управления: ИС(4), КС (5), СУМ (7), ПСУ ГЭУ ЭЭС ОКС (8), ПСУ НК (1), ПСУ С (2) по локальной вычислительной сети ОКСОД (3). В соответствии с этими заданиями в вычислительных средствах пультов управления выбираются и запускаются на решения необходимые программы, которые формируют исходные данные и сигналы управления для соответствующих ЦПКУ (13). Программы в ЦПКУ (13) формируют информационные и логико-временные диаграммы работы подключенных к ним ПКУ (14). В соответствии с данными диаграммами ПКУ (14) осуществляют ввод данных в приборы комплекса через информационные каналы (К), управление исполнительными механизмами (ИМ) конкретных устройств и приборов комплекса. Параллельно ПКУ (14) осуществляют обмен цифровыми и аналоговыми данными, релейными сигналами и принимают данные от датчиков (Д) и сигналы от сигнализаторов (С) приборов и устройств комплексов, управляя их работой и
контролируя техническое состояние. Обработка полученных ПКУ (14) данных осуществляется на трех уровнях соответственно: в вычислительных средствах самого ПКУ (14), в ЦПКУ (13) и при необходимости в ПУ (12). Контроль состояния приборов комплекса и параметров режимов их функционирования отображается на экранах ПУ (12). Таким образом, управление осуществляется на четырех уровнях, на нижнем уровне с помощью ПКУ (14), на следующем уровне - ЦПКУ (13) контролирует и организует (координирует) работу ПКУ (14), пульт управления подсистемы осуществляет управление всем комплексом. По ОКСОД (3) информация о внешней обстановке через ИС от ГАК, РЛК через ПСУ ГАК (9), ПСУ РЛК (10), которые управляют работой подсистем, осуществляют контроль их технического состояния и получение данных, а так же от комплекса связи через ПСУ С (2), получающую в автоматическом режиме информации с комплекса связи поступает в ПК и У (6). По ОКСОД (3) информация о положении ПЛ от НК через ПСУ НК (1), которая управляет работой данной подсистемой, контроль ее технического состояния и получение данных, информация о параметрах движения ПЛ от СУМ (7), информация о состоянии ГЭУ, ЭЭС, ОКС от ПСУ ГЭУ ЭЭС ОКС (8) так же поступает в ПК и У (6).
От всех подсистем в ПК и У (6) поступает информация о техническом состоянии и режимах работы подсистем и приборов, устройств комплексов. На основании этой информации с пульта управления ПК и У (6) осуществляется управление, контроль работы и технического состояния, координированное управление обрьбой за живучесть всей ИСБУ и комплексов ТРВ, ГАК, РЛК, СУМ, НК, С, ГЭУ, ЭЭС, ОКС ПЛ.
Параллельно с этим между подсистемами управления по ОКСОД (3) постоянно идет взаимообмен информацией, данными и сигналами, необходимыми для управления внутри каждой подсистемы приборами
и устройствами соответствующего комплекса. При этом КС (5) и ПК и У (6) подключены шиной информационного обмена друг к другу и к подсистеме управления комплексом торпедно-ракетного вооружения, по которой командная подсистема управляет единой подсистемой управления комплексом торпедно-ракетного вооружения и в случае отказа в работе командной подсистемы, управление подсистемой управления комплексом торпедно-ракетного вооружения переходит к подсистеме командования и управления, с сохранением своих функций управления, в случае отказа в работе подсистемы командования и управления, управление всей интегрированной системой переходит к командной подсистеме с сохранением своих функций.