СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ, СТАБИЛИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ВООРУЖЕНИЕМ БОЕВОЙ МАШИНЫ
SYSTEM OF GUIDANCE, STABILIZATION AND MANAGEMENT OF ARMAMENT OF THE FIGHTING MACHINE

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к системам наведения, стабилизации и управления вооружением боевых машин типа БМП, танков, БТР, БРДМ и т.п. работающих с комплексом управления (далее по тексту - КУ) вооружением этих объектов.
Известна боевая машина пехоты БМП-2, комплекс вооружения которой содержит установленные в боевом отделении спаренные автоматическую пушку малого калибра и 7,62 мм пулемет, стабилизированные в двух плоскостях, а также пусковую установку с противотанковой управляемой ракетой (далее по тексту - ПТУР) и КУ вооружением, включающий дневно-ночной прицел наводчика, головное зеркало которого механически связано с пушкой, дневной прицел командира, головная призма которого механически связана с пушкой, дневного прицела управляемой ракеты, механически связанного с нестабилизированной выносной пусковой установкой для ПТУР, установленной на башне, а также стабилизатора вооружения представляющего собой систему наведения, стабилизации и управления вооружением.
Система наведения, стабилизации и управления вооружением, в свою очередь, состоит из приводов горизонтального (далее по тексту - ГН) и вертикального (далее по тексту - ВН) наведения и стабилизации. Данная система наведения, стабилизации и управления вооружением принята за прототип.
(См. 1) Изделие 2Э36-4 БС1.331.000 Техническое описание и инструкция по эксплуатации (дополнение к ПБ 1.331.047 ТО);
2) «Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 4.1, 2. Бронетехника. Изд. Попурри, Минск, 2000, Открытое издание, стр. 180-184.)
Привода ГН и ВН системы, принятой за прототип, представляют собой автономные электромеханические привода постоянного тока, обеспечивающие режим стабилизированного наведения и стабилизации башни и пушки по сигналам, поступающим с пульта управления (ПУ) (ГН) и (ВН) и датчиков абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН) и (ГТ-ВН) в блок управления (БУ).
Принцип работы приводов ВН и ГН в режимах стабилизации и стабилизированного наведения во многом схожи. Рассмотрим работу каждого из приводов ВН и ГН в отдельности.
В режиме стабилизации по ВН - стабилизация пушки по ВН осуществляется по сигналу датчика абсолютной угловой скорости, жестко связанного с пушкой. При движении БМП-2 башня вместе с корпусом, под действием внешних возмущений, отклоняется от исходного положения, увлекая за собой пушку, а вместе с ней и датчик абсолютной угловой скорости.
Датчик абсолютной угловой скорости вырабатывает сигнал, пропорциональный величине скорости и соответствующий (по фазе) направлению отклонения пушки в плоскости ВН.
Полученный сигнал с датчика подается на вход интегратора блока управления (БУ), который вырабатывает сигнал, пропорциональный интегралу скорости, что соответствует величине угла отклонения пушки от исходного положения в плоскости ВН (ошибка стабилизации по ВН). Полученный сигнал ошибки привода ВН, поступает на вход звена коррекции, затем на суммирующий усилитель и далее на усилитель напряжения и поступает на вход широтно-импульсного модулятора усилителя мощности.
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ ВН) преобразует этот сигнал постоянного напряжения в сигнал импульсного напряжения со скважностью, пропорциональной величине напряжения на его входе. Импульсный сигнал с широтно-импульсного модулятора поступает на вход усилителя мощности, где усиливается и поступает на якорную обмотку электродвигателя.
Электродвигатель через редуктор поворачивает пушку, а вместе с ней и зеркало прицела(ов) (П) по ВН в сторону, противоположную отклонению пушки БМП-2 в плоскости ВН, удерживая ее в направлении на цель с точностью, определяемой ошибкой стабилизации привода ВН.
Для повышения устойчивости и добротности контуров регулирования, и как следствие получение требуемой ошибки стабилизации привода ВН, в контур управления стабилизатора введены обратная связь по току электродвигателя, формируемая датчиком тока на выходе усилителя мощности, и обратная связь по напряжению электродвигателя, формируемая на выходе усилителя мощности. Сформированные усилителем мощности обратные связи по току и напряжению обрабатываются блоком управления (БУ).
Сигнал обратной связи по току электродвигателя поступает на звено коррекции тока ВН и вход сумматора, где суммируется с сигналом выхода обратной связи по напряжению ВН электродвигателя из модуля обработки сигнала обратной связи по напряжению ВН. Сигнал с сумматора обрабатывается звеном коррекции.
Полученные сигналы обратных связей со звена коррекции тока ВН1 и звена коррекции ВН2 поступают на вход суммирующего усилителя, где алгебраически суммируются с сигналом ошибки привода ВН, вырабатываемым интегратором и обработанным звеном коррекции ВН1.
Режим стабилизированного наведения пушки осуществляется по сигналу наведения с резистора пульта управления (ПУ). Сигнал с резистора пульта управления (ПУ ВН) пульта управления (ПУ) подается на вход интегратора блока управления (БУ), где суммируется с сигналом датчика абсолютной угловой скорости, жестко связанного с пушкой. Полученный на выходе интегратора сигнал представляет собой ошибку привода ВН с учетом знака и величины сигнала с резистора пульта управления (ПУ ВН) пульта управления (ПУ), задаваемую оператором при отклонении им рукояток пульта управления (ПУ) в вертикальной плоскости (вверх-вниз).
Оператор наводит пультом управления (ПУ) по ВН пушку на цель через оптический канал прицела (П), механически связанного с пушкой.
В режиме стабилизации по ГН стабилизация пушки по ГН осуществляется по сигналу датчика абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН), жестко связанного с пушкой, закрепленной в цапфах башни. При движении БМП-2 башня вместе с корпусом, под действием внешних возмущений, отклоняется от исходного положения, увлекая за собой пушку, а вместе с ней и датчик абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН).
Датчик абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН) вырабатывает сигнал, пропорциональный величине скорости и соответствующей (по фазе) направлению отклонения пушки в плоскости ГН.
Полученный сигнал с (ГТ-ГН) подается на вход интегратора блока управления (БУ), который вырабатывает сигнал, пропорциональный интегралу скорости, что соответствует величине угла отклонения пушки от исходного положения в плоскости ГН (ошибка стабилизации по ГН). Полученный сигнал ошибки привода ГН поступает на вход звена коррекции (ГН1), затем на суммирующий усилитель и далее на усилитель напряжения (УН-ГН) и поступает на вход широтно-импульсного модулятора (ШИМ ГН) усилителя мощности (УМГН).
Широтно-импульсный модулятор (ШИМ ГН) преобразует этот сигнал постоянного напряжения в сигнал импульсного напряжения со скважностью, пропорциональной величине напряжения на его входе. Импульсный сигнал с широтно-импульсного модулятора (ШИМ ГН) поступает на вход усилителя (У-ГН) усилителя мощности (УМГН), где усиливается и поступает на якорную обмотку электродвигателя (ЭД-ГН).
Электродвигатель (ЭД-ГН) через редуктор поворачивает башню, а вместе с ней пушку и зеркало прицела(ов) (П) в сторону, противоположную отклонению пушки БМП-2 в плоскости ГН, удерживая ее в направлении на цель с точностью, определяемой ошибкой стабилизации привода ГН.
Для повышения устойчивости и добротности контуров регулирования, и как следствие получение требуемой ошибки стабилизации привода ГН, в контур управления стабилизатора введена обратная связь по току электродвигателя, формируемая датчиком тока (ДТ ГН) на выходе усилителя (У-ГН) усилителя мощности (УМГН). Сформированная усилителем мощности (УМГН) обратная связь по току обрабатываются блоком управления (БУ).
Сигнал обратной связи по току электродвигателя (ЭД-ГН) из усилителя мощности (УМГН) поступает на звено коррекции тока ГН и далее на вход суммирующего усилителя, где алгебраически суммируется с сигналом ошибки привода ГН, вырабатываемым интегратором и обработанный звеном коррекции (ГН1).
Режим стабилизированного наведения пушки (башни) по ГН осуществляется по сигналу наведения с резистора пульта управления (ПУ ГН) пульта управления (ПУ). Сигнал с резистора пульта управления (ПУ ГН) пульта управления (ПУ) подается на вход интегратора блока управления (БУ), где суммируется с сигналом датчика абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН), механически связанного с пушкой. Полученный на выходе интегратора сигнал представляет собой ошибку привода ГН с учетом знака и величины сигнала с резистора пульта управления (ПУ ГН) пульта управления (ПУ), задаваемой оператором при отклонении им рукояток пульта управления (ПУ) в горизонтальной плоскости (вправо-влево).
Оператор наводит пультом управления (ПУ) по ГН пушку на цель через оптический канал прицела (П), механически связанного с башней и пушкой.
Недостатками вышеуказанной системы - прототипа являются:
- низкая точность стабилизации пушки и спаренного с ней пулемета при движении БМП-2 (срединное значение ошибки стабилизации и т.д.), обусловленная недостаточным быстродействием и точностью обратных связей, при отработке приводами стабилизатора динамически изменяющихся сигналов;
- малая эффективность ведения прицельного огня из пушки, из-за наличия жесткой механической связи с ней установленных прицелов, точность стабилизации которых в пространстве определяется точностью стабилизации самих силовых приводов пушки (зависимая стабилизация линии визирования), что затрудняет прицеливание и наблюдение в движении;
- недостаточное быстродействие приводов наведения и стабилизации вооружения БМП-2, обусловленное низкой скоростью отработки ими входного воздействия;
- отсутствие прицелов, имеющих двухплоскостную независимую стабилизацию в пространстве головного зеркала и датчиков положения, обеспечивающих электрическую связь прицела с пушкой (установленным вооружением);
- отсутствие информационных каналов обмена с другими устройствами, что не позволяет повысить эксплутационные характеристики стабилизатора, его диагностику и возможность установки на другие объекты военного назначения;
- отсутствие возможности установки дополнительного стабилизированного вооружения;
- отсутствие блокировок и защит, обеспечивающих безаварийную работу ОВН и его экипажа при возникновении нештатных ситуаций (неправильные действия оператора, выход из строя внутренних вторичных источников питания, кратковременное пропадание или понижение бортовой сети ОВН).
Техническими задачами заявляемого изобретения являются:
- повышение точности стабилизации установленного на объекте военного назначения (далее по тексту - ОВН) вооружения не менее чем на 30-40%, по сравнению с прототипом;
- повышение эффективности ведения прицельного огня не менее чем в два раза по сравнению с прототипом из установленного на ОВН вооружения особенно при его движении;
- повышение быстродействия приводов системы наведения, стабилизации и управления вооружения и скорости отработки ими входного воздействия до величины более 40%;
- обеспечение независимой двухплоскостной стабилизации линии визирования (прицеливания);
- повышение эксплутационных характеристик системы наведения, стабилизации и управления вооружения, расширение возможности ее диагностики и применения;
- обеспечение возможности установки дополнительного стабилизированного вооружения, работающего в режиме независимой стабилизации, виды и количество которого определяется только требованиями Заказчика к боевой мощи ОВН;
- повышение безопасности экипажа ОВН при неправильных действиях оператора, выхода из строя внутренних источников питания и кратковременных пропаданиях или понижениях бортовой сети ОВН.
Для достижения указанного технического результата в известную систему наведения, стабилизации и управления вооружением (СНВ), содержащую башню с установленной пушкой, пульт(ы) управления по ГН и ВН, блок управления, усилители мощности по ГН и ВН, содержащие в свою очередь датчики тока по ГН и ВН и широтно-импульсные модуляторы по ГН и ВН, выходы которых электрически связаны с усилителями по ГН и ВН усилителей мощности по ГН и ВН, датчики абсолютной угловой скорости по ГН и ВН, жестко связанные с пушкой, электродвигатель ГН, механически соединенный с погоном башни через редуктор ГН, электродвигатель ВН (ЭД1-ВН), механически соединенный с пушкой через первый редуктор ВН (Ред.ВН1) и зубчатый сектор согласно изобретению дополнительно введены:
- задающее устройство стабилизации с датчиками положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ГН и ВН (ЗУС);
- датчик положения по ВН пушки (ДП1-ВН);
- датчики положения по ВН пусковых установок (ДП2-ВН, ДП3-ВН, ДП4-ВН);
- датчик положения башни (ДПБ);
- датчик крена и тангажа (ДКТ);
- блок вычисления баллистических поправок (БВБП);
- пусковые установки (УП1-ВН, УП2-ВН, УП3-ВН);
- редукторы ВН пусковых установок (Ред.ВН2, Ред.ВН3, Ред.ВН4);
- электродвигатели ВН пусковых установок (ЭД2-ВН, ЭД3-ВН, ЭД4-ВН);
- усилители мощности по ВН пусковых установок (УМВН2, УМВН3, УМВН4);
- последовательные шины (ПШ1, ПШ2, ПШ3);
- формирователи сигналов последовательной шины усилителей мощности по ГН и ВН;
- блоки вычисления широтно-импульсных модуляторов усилителей мощности по ГН и ВН;
- модули вычисления скорости вала электродвигателя усилителей мощности по ГН и ВН;
- аппаратура системы управления боевым отделением, кроме того, в блок управления дополнительно введены:
- формирователи сигналов последовательной шины;
- блок вычисления сигналов управления;
- блок защит,
при этом задающее(ие) устройство(ва) стабилизации с датчиками положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объектов) по ГН и ВН электрически связано с пультом(ами) управления по ГН и ВН через первую последовательную шину и установленным вооружением соответственно через датчики положения по ВН (ДП1-ВН, ДП2-ВН, ДП3-ВН, ДП4-ВН), которые механически связаны соответственно с установленным вооружением (пушкой или пусковой установкой ПУ1-ВН, ПУ2-ВН, ПУ3-ВН) и датчиком положения башни, механически связанным с погоном башни и электрически, через вторую последовательную шину с блоком управления, аппаратура системы управления боевым отделением электрически через первую последовательную шину связана пультом(ами) управления по ГН и ВН, причем
указанные пульт(ы) управления по ГН и ВН, датчики положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, датчик крена и тангажа, аппаратура системы управления боевым отделением, блок вычисления баллистических поправок электрически через первую последовательную шину связаны с блоком управления,
выходы датчиков тока электродвигателей по ГН и ВН и модулей вычисления скорости вала электродвигателей по ГН и ВН усилителей мощности по ГН и ВН (УМВН1) через блоки вычисления широтно-импульсного модулятора по ГН и ВН связаны с формирователями сигналов последовательной шины усилителей ГН и ВН (УМВН1), которые через третью последовательную шину связаны с блоком управления, в свою очередь усилители мощности по ВН пусковых установок (УМВН2, УМВН3, УМВН4) с одной стороны электрически связаны с третьей последовательной шиной, а с другой стороны с электродвигателями ВН пусковых установок (ЭД2-ВН, ЭД3-ВН, ЭД4-ВН),
при этом с одной стороны первый формирователь сигналов последовательной шины блока управления связан со второй последовательной шиной и через нее с датчиками абсолютной угловой скорости по ГН и ВН, а также датчиками положения по ВН (ДП1-ВН, ДП2-ВН, ДП3-ВН, ДП4-ВН) и датчиком положения башни,
с другой стороны первый формирователь сигналов последовательной шины блока управления связан с блоком вычисления сигналов управления, который в свою очередь связан в блоке управления с блоком защит, а также со вторым формирователем сигналов последовательной шины и третьим формирователем сигналов последовательной шины, при этом блок защит в свою очередь связан с бортовой сетью ОВН, а третий формирователь сигналов последовательной шины через первую последовательную шину связан с пультами управления по ГН и ВН, датчиками положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, датчиком крена и тангажа, аппаратурой системы управления боевым отделением, блоком вычисления баллистических поправок,
с другой стороны второй формирователь сигналов последовательной шины блока управления через третью последовательную шину связан с формирователями сигналов последовательной шины усилителей мощности ГН и ВН (УМВН1), и через блоки вычисления широтно-импульсных модуляторов по ГН и ВН и широтно-импульсные модуляторы по ГН и ВН с усилителями ГН и ВН усилителей мощности ГН и ВН (УМВН1),
при этом с одной стороны выходной сигнал усилителя мощности ГН вращает вал электродвигателя ГН, который в свою очередь через редуктор ГН поворачивает башню с установленным вооружением в направлении, определяемым задающим устройством стабилизации с датчиком положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ГН с учетом угловой поправки по ГН, рассчитанной блоком вычисления баллистических поправок,
с другой стороны выход усилителя мощности по ВН (УМВН1) соединен с электродвигателем ВН пушки, а усилителей мощности по ВН пусковых установок (УМВН2, УМВН3, УМВН4) соответственно с электродвигателями (ЭД2-ВН, ЭД3-ВН, ЭД4-ВН) пусковых установок (УП1-ВН, УП2-ВН, УП3-ВН), причем коммутация выбранного электродвигателя по ВН производится в блоке управления по третьей последовательной шине путем выбора соответствующего усилителя, при этом выбранный электродвигатель ВН (ЭД1-ВН, ЭД2-ВН, ЭД3-ВН, ЭД4-ВН) через соответствующий редуктор ВН поворачивает пушку или выбранную пусковую установку в направлении, определяемым задающим устройством стабилизации с датчиком положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН с учетом угловой поправки по ВН, рассчитанной, соответственно, блоком вычисления баллистических поправок для выбранного типа вооружения.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система стабилизации и управления вооружением отличается наличием новых элементов:
- задающего устройства стабилизации с датчиками положения независимо стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН (ЗУС),
- аппаратуры системы управления боевым отделением (АСУ),
- датчика крена и тангажа (ДКТ),
- блока вычисления баллистических поправок (БВБП),
- датчика положения по ВН пушки (ДП1-ВН);
- датчиков положения по ВН пусковых установок (ДП2-ВН), (ДП3-ВН), (ДП4-ВН);
- датчика положения башни (ДПБ),
- последовательных шин (ПШ1), (ПШ2), (ПШ3),
- редукторов ВН пусковых установок (Ред. ВН2), (Ред. ВН3), (Ред. ВН4),
- пусковых установок (УП1-ВН), (УП2-ВН), (УП3-ВН),
- обновленных усилителей мощности приводов ГН и ВН1 с:
- модулями вычисления скорости вала электродвигателя усилителей мощности по ГН и ВН,
- формирователями сигналов последовательной шины усилителей мощности по ГН и ВН (ФСПШ УГН), (ФСПШ УВН),
- блоками вычисления широтно-импульсных модуляторов усилителей мощности по ГН и ВН1 (БВШИМ ГН), (БВШИМ ВН),
- отдельных усилителей мощности пусковых установок ВН (УМВН2), (УМВН3), (УМВН4),
- блока управления с:
- формирователями сигналов последовательной шины (ФСПШ1), (ФСПШ2), (ФСПШ3),
- блоком вычисления сигналов управления (БВСУ),
- блоком защит,
и их связями с другими элементами системы.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но при их введении в указанной связи в систему наведения стабилизации и управления вооружением позволяет:
- повысить точность стабилизации выбранного вооружения не менее чем на 30-40%, по сравнению с прототипом, за счет применения в структуре приводов ГН и ВН новых и более качественных (защищенных от помех) обратных связей;
- улучшить качество управления приводами ВН и ГН, и тем самым повысить эффективность ведения прицельного огня из установленного вооружения не менее чем в два раза по сравнению с прототипом, особенно при движении ОВН с установленным вооружением, за счет введения в структуру приводов ВН и ГН дополнительных устройств, позволяющих обеспечить 2-х плоскостную независимую стабилизацию и стабилизированное наведение установленного вооружения, при этом сохранив возможность работы стабилизатора и в прежнем режиме зависимой стабилизации;
- повысить быстродействие приводов системы наведения, стабилизации и управления вооружения и скорости отработки ими входных воздействий до величины более 40%, за счет использования электродвигателей и усилителей мощности приводов ГН и ВН новой конструкции;
- улучшить условия работы оператора при наведении им выбранного вооружения на цель при движении ОВН за счет применения независимой от вооружения двухплоскостной стабилизации линии визирования. При этом стабилизация выбранного вооружения осуществляется относительно датчиков положения стабилизированной линии прицеливания ЗУС;
- повысить эксплутационные характеристики СНВ и возможности его диагностики и адаптации к другим комплексам управления вооружением за счет наличия информационного канала обмена между аппаратурой системы управления боевого отделения и блоком управления системы наведения, стабилизации и управления вооружения;
- ввести дополнительное стабилизированное вооружение, в виде пусковых установок, работающее в режиме независимой стабилизации, управление которыми осуществляется оператором автоматически, при выборе соответствующего вооружения
- повысить безопасность экипажа ОВН при неправильных действиях оператора, выхода из строя внутренних источников питания и кратковременных пропаданиях или понижениях бортовой сети ОВН, за счет введения в блок управления блока защит, позволяющего при появлении вышеуказанных условий блокировать через АСУ объекта редукторы приводов наведения по ГН и ВН, а также выходы усилителей мощности по ГН и ВН через третью последовательную шину.
Изобретение позволяет за счет применения новых приборов и узлов, построенных на цифровой платформе, значительно расширить совместно с КУ вооружением возможности боевого применения БМП, танков, БТР, БРДМ и т.п., поднять их боевую мощь, надежность, живучесть, улучшить их технические и эксплутационные характеристики, решить вопросы по настройке и оперативной диагностике предлагаемой системы, что очень важно при работе экипажа в реальных боевых условиях.
На фигуре приведена заявляемая структурная схема системы наведения, стабилизации и управления вооружением боевой машины.
Сокращения, принятые в тексте и на фигуре:
АСУ - аппаратура системы управления боевым отделением ОВН;
БУ - блок управления системы наведения, стабилизации и управления вооружением;
БВШИМ ВН - блок вычисления ШИМ ВН усилителя мощности ВН1;
БВШИМ ГН - блок вычисления ШИМ ГН усилителя мощности ГН;
БВБП - блок вычисления баллистических поправок;
БВСУ - блок вычисления сигналов управления;
БЗ - блок защит;
ВН - вертикальное наведение;
ГН - горизонтальное наведение;
ГТ-ГН - датчик абсолютной угловой скорости по ГН (гиротахометр ГН);
ГТ-ВН - датчик абсолютной угловой скорости по ВН (гиротахометр ВН);
ДКТ - датчик крена и тангажа;
ДП1-ВН - датчик положения ВН пушки;
ДП2-ВН - датчик положения ВН пусковой установки УП1-ВН;
ДП3-ВН - датчик положения ВН пусковой установки УП2-ВН;
ДП4-ВН - датчик положения ВН пусковой установки УП3-ВН;
ДПБ - датчик положения башни;
ДУС-ВН - датчик абсолютной угловой скорости по ВН;
ДУС-ГН - датчик абсолютной угловой скорости по ГН;
ДТ ГН - датчик тока электродвигателя ГН;
ДТ ВН - датчик тока электродвигателя ВН (ЭД1-ВН);
ЗКТ-ВН - звено коррекции по току электродвигателя привода ВН (ЭД1-ВН);
ЗКТ-ГН - звено коррекции по току электродвигателя привода ГН;
ЗУС - задающее устройство стабилизации с датчиками положения независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ГН иВН;
КУ - комплекс управления;
ОВН - объект военного назначения;
ОСН ВН - модуль обработки сигнала обратной связи по напряжению ВН (ЭД1-ВН);
П - прицел(ы) с зависимой линией стабилизации;
ПУ - пульт управления, включающий в себя ПУ ГН и ПУ ВН;
ПУ ГН - пульт управления по ГН;
ПУ ВН - пульт управления по ВН;
ПШ1 - первая последовательная шина;
ПШ2 - вторая последовательная шина;
ПШ3 - третья последовательная шина;
Ред.ГН - редуктор привода ГН;
Ред.ВН - редуктор привода ВН;
Ред.ВН1 - редуктор привода ВН пушки;
Ред.ВН2 - редуктор привода ВН первой пусковой установки;
Ред.ВН3 - редуктор привода ВН второй пусковой установки;
Ред.ВН4 - редуктор привода ВН третьей пусковой установки;
СК ГН - модуль вычисления скорости вала электродвигателя привода ГН;
СК ВН - модуль вычисления скорости вала электродвигателя привода ВН (ЭД1-ВН);
СНВ - система наведения, стабилизации и управления вооружением;
УМГН - усилитель мощности ГН;
УМВН1 - первый усилитель мощности ВН привода ВН пушки;
УМВН2 - второй усилитель мощности ВН;
УМВН3 - третий усилитель мощности ВН;
УМВН4 - четвертый усилитель мощности ВН;
УН-ГН - усилитель напряжения канала ГН блока управления;
УН-ВН - усилитель напряжения канала ВН блока управления;
У-ГН - усилитель ГН усилителя мощности ГН;
У-ВН - усилитель ВН усилителя мощности ВН;
УП1-ВН - первая пусковая установка ВН;
УП2-ВН - вторая пусковая установка ВН;
УП3-ВН - третья пусковая установка ВН;
ФСПШ1 - формирователь сигналов последовательной шины первый;
ФСПШ2 - формирователь сигналов последовательной шины второй;
ФСПШ3 - формирователь сигналов последовательной шины третий;
ФСПШ УГН - формирователь сигналов последовательной шины усилителя ГН;
ФСПШ УВН - формирователь сигналов последовательной шины усилителя ВН (УМВН1);
ШИМ ГН - широтно-импульсный модулятор ГН;
ШИМ ВН - широтно-импульсный модулятор ВН;
∫-ГН - интегратор ГН;
∫-BH - интегратор ВН;
ЭД-ГН - электродвигатель ГН;
ЭД-ВН - электродвигатель ВН;
ЭД1-ВН - электродвигатель ВН пушки;
ЭД2-ВН - электродвигатель ВН пусковой установки УП1-ВН;
ЭД3-ВН - электродвигатель ВН пусковой установки УП2-ВН;
ЭД4-ВН - электродвигатель ВН пусковой установки УП3-ВН;
Σ-ГН - суммирующий усилитель ГН;
Σ-ВН - суммирующий усилитель ВН.
Заявляемая система наведения, стабилизации и управления вооружением представляет собой автономно работающую систему наведения, стабилизации и управления башни плоскости ГН и выбранного типа вооружения в плоскости ВН.
Привод ГН содержит пульт управления (ПУ) 1, задающее устройство стабилизации (ЗУС) 2 с первым датчиком положения зеркала прицела по ГН, электрически связанное с (ПУ) 1 через последовательную шину (ПШ1) 3 и механически связанное с башней 4, датчик абсолютной угловой скорости (ДУС-ГН) 5, механически связанный с пушкой 6, усилитель мощности (УМГН) 7, электрически связанный с блоком управления (БУ) 8 через последовательную шину (ПШ3) 9 и электродвигатель (ЭД-ГН) 10, электрически связанный с выходом усилителя мощности (УМГН) 7.
Сигналы с (ПУ) 1 через последовательную шину (ПШ1) 3 и с датчика абсолютной угловой скорости (ДУС-ГН) 5 через последовательную шину (ПШ2) 11 поступают соответственно на входы формирователей сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 и (ФСПШ 1) 13 блока управления (БУ) 8. После преобразования сигналов в (ФСПШ 1) 13 и (ФСПШ 3) 12 сигналы поступают в блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, где информация, полученная суммированием с заданными коэффициентами сигнала с (ПУ) 1 и интеграла датчика абсолютной угловой скорости (ДУС-ГН) 5, преобразуется в ошибку ГН (угловое абсолютное положение) привода ГН, используемую для зависимой стабилизации пушки 6, в случае отсутствия или выхода из строя внешнего задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2.
Сигнал (ошибка ГН) с первого датчика положения зеркала прицела по ГН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 через последовательную шину (ПШ1) 3 поступает на вход (ФСПШ 3) 12 блока управления (БУ) 8 и далее в блок (БВСУ) 14 и используется для стабилизации пушки 6 в режиме автомат.
Переключение сигналов ошибок привода ГН в (БВСУ) 14 производится в зависимости от выбранного режима работы КУ вооружением по сигналам с пульта управления (ПУ) 1. Сформированный, таким образом, сигнал ошибки привода ГН из (БВСУ) 14 через формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 2) 15 блока управления (БУ) 8, через последовательную шину (ПШ3) 9 поступает на формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ УГН) 16 усилителя мощности (УМГН) 7, где преобразуется и поступает на вход блока вычисления ШИМ ГН (БВШИМ ГН) 17.
Блок вычисления ШИМ ГН (БВШИМ ГН) 17 преобразует полученный сигнал в сигнал импульсного напряжения (ШИМ ГН) 18 со скважностью, пропорциональной величине на его входе. Импульсный сигнал с широтно-импульсного модулятора (ШИМ ГН) 18 поступает на вход усилителя (У-ГН) 19 усилителя мощности (УМГН) 7, где усиливается и поступает на обмотки электродвигателя (ЭД-ГН) 10. Сигналы с датчика тока (ДТ ГН) 20 и модуля вычисления скорости электродвигателя (СК ГН) 21, обработанные (БВШИМ ГН) 17 через (ФСПШ УГН) 16 усилителя мощности (УМГН) 7, через последовательную шину (ПШ3) 9 и формирователь последовательной шины (ФСПШ 2) 15 блока управления (БУ) 8, поступают в (БВСУ) 14, где используются в качестве сигналов для формирования соответственно токового звена коррекции и скоростного звена коррекции при вычислении и формировании в (БВСУ) 14 ошибки привода ГН.
Электродвигатель (ЭД-ГН) 10 через редуктор (Ред.ГН) 22 поворачивает башню 4, а вместе с ней пушку 6 в сторону уменьшения ошибки стабилизации привода ГН, удерживая ее в направлении на цель.
Датчик положения башни (ДПБ) 23 механически связан с погоном башни 4 и электрически через последовательную шину (ПШ2) 11 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 1) 13 блока управления (БУ) 8, через блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 и последовательную шину (ПШ1) 3 с блоком вычисления баллистических поправок (БВБП) 24, и служит совместно с сигналами с датчика крена и тангажа (ДКТ) 25 и с сигналами из аппаратуры системы управления боевым отделением ОВН (АСУ) 26, поступающими через последовательную шину (ПШ1) 3 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 в блок управления (БУ) 8, где суммируется с выбранным сигналом ошибки стабилизации привода ГН.
Блоки, используемые в приводе ГН, такие как пульт управления (ПУ) 1 (два канала), задающее устройство стабилизации (ЗУС) 2, блок управления (БУ) 8, блок вычисления баллистических поправок (БВБП) 24, аппаратура системы управления (АСУ) 26, датчик крена и тангажа (ДКТ) 25 работают совместно и с приводом ВН.
Привод ВН содержит пульт управления (ПУ) 1, задающее устройство стабилизации (ЗУС) 2 со вторым датчиком положения зеркала прицела по ВН, электрически связанное с (ПУ) 1 через последовательную шину (ПШ1) 3, датчик положения (ДП1-ВН) 27, механически связанный с пушкой 6 и электрически через последовательную шину (ПШ2) 11 с блоком управления (БУ) 8. Датчик абсолютной угловой скорости (ДУС-ВН) 28, жестко связанный с пушкой 6 и электрически через последовательную шину (ПШ2) 11 с блоком управления (БУ) 8. Усилитель мощности (УМВН1) 29, электрически связанный с блоком управления (БУ) 8 через последовательную шину (ПШ3) 9 и электродвигатель (ЭД1-ВН) 30, электрически связанный с выходом усилителя мощности (УМВН1) 29.
Сигналы с (ПУ) 1 через последовательную шину (ПШ1) 3 и с датчика абсолютной угловой скорости (ДУС-ВН) 28 через последовательную шину (ПШ2) 11 поступают соответственно на входы формирователей сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 и (ФСПШ 1) 13 блока управления (БУ) 8. После преобразования сигналов в (ФСПШ 1) 13 и (ФСПШ 3) 12 сигналы поступают в блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, где информация, полученная суммированием с заданными коэффициентами сигнала с (ПУ) 1 и интеграла датчика абсолютной угловой скорости (ДУС-ВН) 28, преобразуется в сигнал ошибки ВН (угловое абсолютное положение) привода ВН, используемый для зависимой стабилизации пушки 6, в случае отсутствия или выхода из строя внешнего задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2.
Сигнал (ошибка ВН) со второго датчика положения зеркала прицела по ВН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 через последовательную шину (ПШ1) 3 поступает на (ФСПШ 3) 12 блока управления (БУ) 8 и далее в блок (БВСУ) 14 и используется для стабилизации пушки 6 в режиме автомат.
Переключение сигналов ошибок привода ВН в (БВСУ) 14 с учетом бал-поправки по ВН для выбранного типа вооружения и рассчитанного блоком вычисления баллистических поправок (БВБП) 24 производится в зависимости от выбранного режима работы КУ вооружением по сигналам с пульта управления (ПУ) 1. Сформированный, таким образом, сигнал ошибки привода ВН из (БВСУ) 14 через формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 2) 15 блока управления (БУ) 8, через последовательную шину (ПШ3) 9 поступает на формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ УВН) 31 усилителя мощности (УМВН) 29, где преобразуется и поступает на блок вычисления ШИМ ВН (БВШИМ ВН) 32.
Блок вычисления ШИМ ВН (БВШИМ ВН) 32 преобразует полученный сигнал в сигнал импульсного напряжения (ШИМ ВН) 33 со скважностью, пропорциональной величине на его входе. Импульсный сигнал с широтно-импульсного модулятора (ШИМ ВН) 33 поступает на вход усилителя (У-ВН) 34 усилителя мощности (УМВН) 29, где усиливается и поступает на обмотки электродвигателя (ЭД1-ВН) 30. Сигналы с датчика тока (ДТ ВН) 35 и модуля вычисления скорости вала электродвигателя (СК ВН) 36, обработанные (БВШИМ ВН) 32, через (ФСПШ УВН) 31 усилителя мощности (УМВН) 29, через последовательную шину (ПШ3) 9 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 2) 15 блока управления (БУ) 8 поступают в (БВСУ) 14, где используются в качестве сигналов для формирования соответственно токового звена коррекции и скоростного звена коррекции при вычислении и формировании в (БВСУ) 14 ошибки привода ВН.
Электродвигатель (ЭД1-ВН) 30 через редуктор (Ред.ВН1) 37 поворачивает пушку 6 в сторону уменьшения ошибки стабилизации привода ВН, удерживая ее в направлении на цель.
При выборе оператором через аппаратуру системы управления (АСУ) 26 другого типа вооружения, соответствующая команда из (АСУ) 26 через последовательную шину (ПШ1) 3 и через формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ3) 12 блока управления (БУ) 8 поступает в блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, где используется для коммутации соответствующих данному выбранному приводу вооружения звеньев коррекции и коэффициентов усиления в контурах управления. Далее данная команда выбора вооружения через (ФСПШ 2) 15 блока управления (БУ) 8 и последовательную шину (ПШ3) 9 поступает на соответствующий усилитель мощности ВН (УМВН2) 38, (УМВН3) 39, (УМВН4) 40, через которые производится управление соответственно обмотками электродвигателей (ЭД2-ВН) 41, (ЭД3-ВН) 42, (ЭД4-ВН) 43 в соответствии с выбранным оператором типом вооружения.
Электродвигатели (ЭД2-ВН) 41, (ЭД3-ВН) 42 и (ЭД4-ВН) 43 электрически связаны соответственно с усилителями мощности (УМВН2) 38, (УМВН3) 39, (УМВН4) 40, и механически связаны с редукторами, соответственно, (Ред.ВН2) 44, (Ред.ВН3) 45, и (Ред.ВН4) 46. Редуктор (Ред.ВН2) 44 жестко связан с пусковой установкой (УШ-ВН) 47, редуктор (Ред.ВН3) 45 жестко связан, соответственно, с пусковой установкой (УП2-ВН) 48, а редуктор (Ред.ВН4) 46 жестко связан, соответственно, с пусковой установкой (УП3-ВН) 49. Для обеспечения обратной связи по положению пусковая установка (УП1-ВН) 47 механически связана с датчиком положения (ДП2-ВН) 50, пусковая установка (УП2-ВН) 48 механически связана с датчиком положения (ДП3-ВН) 51, а пусковая установка (УП3-ВН) 49 механически связана с датчиком положения (ДП4-ВН) 52. Датчики положения (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51, и (ДП4-ВН) 52 электрически связаны через последовательную шину (ПШ2) 11 с блоком управления (БУ) 8.
Датчики положения (ДП1-ВН) 27, (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51 и (ДП3-ВН) 52 механически связанны соответственно с пушкой 6, пусковой установкой (УП1-ВН) 47, пусковой установкой (УП2-ВН) 48, пусковой установкой (УП3-ВН) 49 и электрически связаны через последовательную шину (ПШ2) 11 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 1) 13 блока управления (БУ) 8, через блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12, последовательную шину (ПШ1) 3 с блоком вычисления баллистических поправок (БВБП) 24, и служит совместно с сигналами с датчика крена и тангажа (ДКТ) 25 и с сигналами из аппаратуры системы управления боевого отделения ОВН (АСУ) 26 для выработки сигнала баллистической поправки по ВН, соответствующей выбранному оператором типу вооружения, которая в свою очередь из (БВБП) 24 через последовательную шину (ПШ1) 3 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 подается в (БВСУ) 14, где суммируется с сигналом ошибки стабилизации привода ВН.
Блоки, используемые в приводе ВН, такие как - пульт управления (ПУ) 1 (два канала), задающее устройство стабилизации (ЗУС) 2, блок управления (БУ) 8, блок вычисления баллистических поправок (БВБП) 24, аппаратура системы управления (АСУ) 26, датчик крена и тангажа (ДКТ) 25 работают совместно и с приводом ГН.
Блок защит (БЗ) 53 блока управления (БУ) 8 электрически связан с (БВСУ) 14, выходами внешних питающих напряжений, поступающими от ОВН (боровая сеть ОВН), выходами внутренних питающих напряжений блока управления (БУ) 8 и, через (БВСУ) 14 и (ФСПШ 2) 15 с входами усилителей мощности (УМГН) 7, (УМВН1) 29, (УМВН2) 38, (УМВН3) 39, (УМВН4) 40, и служит для выработки сигналов блокировок приводов наведения по ГН и ВН, а также одновременной блокировки сигналов управления усилителей мощности при появлении условий описанных в алгоритме блока защит (БЗ) 53, в частности при кратковременных пропаданиях или понижении бортовой сети, отклонение от нормы внутренних питаний блока управления и неправильных действиях оператора.
Большинство новых элементов системы реализованы как часть программного обеспечения блока управления и усилителей, при этом обработка получаемых данных будет осуществляться модулем управления состоящим из:
- формирователей сигналов последовательных шин типа CAN, RS422 и «Манчестер»;
- модулей контроллеров.
Блок вычисления сигналов управления выполнен в виде подпрограмм управления, а звенья коррекции ГН и ВН представляют собой цифровые фильтры 1-го и 2-го порядка, полученные билинейным преобразованием аналоговых прототипов, причем частота обработки полученных блоком управления данных и выдача им сигналов управления на усилители приводов ГН и ВН будет определяться заданной частотой циклов обработки сигналов блоком управления.
(См. книгу под редакцией Богнера Р. и Константинидиса А. «Введение в цифровую фильтрацию» пер.с англ. - М.: Мир, 1976).
(См. книгу Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники», пер. с англ. - 4-е изд. переработанное и дополненное - М.: Мир, 1993).
Принцип действия приводов ГН и ВН одинаков и основан на том, что каждый из этих приводов представляет собой систему автоматического регулирования, работа которой основана на принципе отработки рассогласования (ошибки), т.е. на сравнении действительного значения регулируемого параметра с его заданным значением. Направление в горизонтальной и вертикальной плоскости, которое требуется придать установленному вооружению, является заданным значением регулируемого параметра для приводов ГН и ВН.
При движении ОВН на установленное вооружение действуют внешние возмущения в виде колебаний башни с установленным вооружением, моментов трения в погоне (опоре вращающейся башни на корпус), редукторах приводов ГН и ВН, электродвигателях приводов ГН и ВН, трения в цапфах (опорах) люльки с установленным вооружением, а также возмущения, обусловленные неуравновешенностью вращающейся башни относительно центра ее вращения и неуравновешенностью установленного вооружения по ВН.
Эти возмущения вызывают отклонение установленного вооружения от заданного (ЗУС) направления. Угол между заданным и действительным направлением, в этом случае, определяет ошибку стабилизации приводов ГН и ВН.
Величина сигнала, пропорциональная ошибке стабилизации, отрабатывается приводами системы наведения, стабилизации и управления вооружением, поворачивающими выбранное вооружение в сторону уменьшения ошибки.
Система наведения, стабилизации и управления вооружением работает следующим образом.
Датчики положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, датчики абсолютной угловой скорости ГН и ВН, датчики положения ВН, усилители мощности ГН и ВН через формирователи сигналов последовательной шины (ФСПШ), представляющие собой контроллеры для обработки сигналов по протоколам типа CAN, RS422 и «Манчестер», в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) блока управления формируют сигналы:
- относительного положения (с датчиков положения),
- сигналы по абсолютной угловой скорости (с датчиков абсолютной угловой скорости),
- сигналы по абсолютному положению (с ЗУС),
- сигналы обратных связей по скорости вращения вала и току электродвигателей по ГН и ВН (с усилителей мощности).
Стабилизация в плоскости ГН осуществляется по сигналам с датчика положения ГН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, сигнал с которого (сигнал рассогласования по ГН), представляет собой ошибку привода ГН.
Полученный сигнал ошибки привода ГН с задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 через последовательную шину (ПШ1) 3, представляющую собой дублированную линию передачи сигналов последовательных протоколов CAN и «Манчестер», поступает на формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12, представляющий собой контроллеры для обработки сигналов по протоколам типа CAN и «Манчестер», блока управления (БУ) 8 и далее в блок (БВСУ) 14 и используется для стабилизации пушки 6 в режиме автомат.
Выбор режима работы СНВ в плоскости ГН осуществляется по командам с пульта управления (ПУ) 1 и из аппаратуры системы управления (АСУ) 26, поступающие через последовательную шину (ПШ1) 3, формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 блока управления (БУ) 8 в блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14. Привод ГН функционирует в двух режимах:
- независимой стабилизации по сигналу с датчика положения ГН линии визирования (ЗУС) 2, поступающему в (БВСУ) 14 через (ПШ1) 3 и (ФСПШ 3) 12;
- зависимой стабилизации по сигналам датчика абсолютной угловой скорости ГН (ДУС-ГН) 5, поступающему в (БВСУ) 14 через (ПШ2) 11 и (ФСПШ 1) 13, представляющими собой соответственно линию передачи сигналов последовательного протокола CAN и контроллер для обработки сигналов по протоколам CAN.
Выбранный сигнал ошибки привода ГН в соответствии с выбранным режимом, в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) 14 суммируется с соответствующими коэффициентами с сигналами обратных связей по скорости вращения вала (ЭД-ГН) 10, вырабатываемых модулем вычисления скорости вала электродвигателя (СК ГН) 21 представляющим собой контроллер обработки сигнала от датчика положения ротора электродвигателя типа «вращающийся трансформатор», и току электродвигателя (ЭД-ГН) 10, формируемыми усилителем мощности (УМГН) 7, необходимыми для обеспечения устойчивой работы привода и как следствие повышения добротности контуров управления и уменьшения ошибки стабилизации в плоскости ГН. Сигналы сформированные в (СК ГН) 21 и (ДТ ГН) 20 поступают в блок вычисления ШИМ ГН (БВШИМ ГН) 17, представляющим собой процессорный модуль обработки сигналов как цифровых от (СК ГН) 21, так и аналоговых от (ДТ ГН) 20. Полученные и обработанные сигналы через (ФСПШ УГН) 16, представляющим собой контроллер для обработки сигналов по протоколам типа RS422 с последовательной шиной (ПШ3) 9 и образующие линию передачи сигналов последовательного протокола типа RS422, поступают в блок управления (БУ) 8.
Сигналы с датчика положения башни (ДПБ) 23, датчика крена и тангажа (ДКТ) 25, сигнал с пульта управления (ПУ) 1, а также сигналы из аппаратуры системы управления боевым отделением ОВН (АСУ) 26, поступают в блок вычисления баллистических поправок (БВБП) 24.
Датчик положения башни (ДПБ) 23 представляет собой датчик типа «вращающийся трансформатор», устанавливаемый на погон башни, с редуктором, обеспечивающим поворот на 360 градусов при соответствующем повороте башни и встроенный контроллер преобразования аналогового сигнала в сигнал по протоколу CAN.
Датчика крена и тангажа (ДКТ) 25 представляет собой датчик гироскопического типа имеющий оси чувствительности в плоскостях крена (поперечный наклон) и тангажа (продольный наклон) шасси ОВН.
Сигнал с пульта управления (ПУ) 1 представляет собой сигнал скорости и направления движения цели в плоскости ГН.
Сигналы из аппаратуры системы управления боевым отделением ОВН (АСУ) 26, предназначенные для вычисления баллистических поправок представляют собой информацию о дальности до цели, скорости и направлении ветра, атмосферном давлении, температуре воздуха, температуре заряда, типе используемого боеприпаса, а также скорости и направлении движения ОВН.
Вся перечисленная информация служит для выработки сигнала баллистической поправки по ГН, которая в свою очередь из (БВБП) 24 через последовательную шину (ПШ1) 3 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 передается в (БВСУ) 14, где суммируется с сигналом ошибки по ГН.
Таким образом, полученный и обработанный в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) 14 блока управления (БУ) 8 сигнал, через формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 2) 15, и последовательную шину (ПШ3) 9, поступает в усилитель мощности (УМГН) 7. Усилитель мощности (УМГН) 7 преобразует полученный сигнал управления ГН в силовой сигнал для управления электродвигателем (ЭД-ГН) 10, который через редуктор (Ред.ГН) 22 поворачивает башню 4 в сторону уменьшения ошибки (рассогласования), тем самым удерживая направление установленного вооружения на цель в плоскости ГН с учетом баллистических поправок.
Стабилизированное наведение в плоскости ГН пушки 6, осуществляется по сигналам датчика положения ГН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, связанным электрически через последовательную шину (ПШ1) 3 с пультом управления (ПУ) 1. Оператор пультом управления (ПУ) 1 по ГН наводит по оптическому или телевизионному изображению, получаемому с задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 стабилизированную в двух плоскостях линию визирования (прицельную марку) задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 на цель. Сигнал с датчика положения ГН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, пропорциональный ошибке стабилизации по ГН, отрабатываются приводом ГН, поворачивающими башню с установленным вооружением в сторону уменьшения ошибки по ГН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации в плоскости ГН с учетом баллистических поправок.
Стабилизация в плоскости ВН пушки 6 осуществляется по алгебраической разнице сигналов с датчика положения ВН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 и одного из выбранных датчиков положения вооружения по ВН либо (ДП1-ВН) 27, кинематически связанного с пушкой, либо (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51 или (ДП4-ВН) 52, кинематически связанных с пусковой установкой (УП1-ВН) 47, (УП2-ВН) 48 или пусковой установкой (УП3-ВН) 49 соответственно. Сигнал алгебраической разницы формируется в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) 14, данный сигнал рассогласования представляет собой ошибку привода ВН и используется для стабилизации пушки 6 в режиме автомат.
Выбор режима работы СНВ в плоскости ВН осуществляется по командам с пульта управления (ПУ) 1 и из аппаратуры системы управления (АСУ) 26, поступающей через последовательную шину (ПШ1) 3, формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 блока управления (БУ) 8 в блок вычисления сигналов управления (БВСУ) 14. Привод ВН функционирует в двух режимах:
- независимой стабилизации по сигналу алгебраической разности между сигналом с датчика положения ВН независимо стабилизированной по ВН линии визирования (ЗУС) 2 и выбранным сигналом с датчика положения либо пушки (ДП1-ВН) 27, либо пусковых установок (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51 или (ДП4-ВН) 52 соответственно;
- зависимой стабилизации по сигналам датчика абсолютной угловой скорости ВН (ДУС-ВН) 28.
Выбранный сигнал ошибки привода ВН, в соответствии с выбранным режимом в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) 14 суммируется с соответствующими коэффициентами с сигналами обратных связей по скорости вращения вала и току выбранного электродвигателя (ЭД1-ВН) 30, или (ЭД2-ВН) 41, (ЭД3-ВН) 42 или (ЭД4-ВН) 43, формируемыми усилителями мощности (УМВН1) 29, (УМВН2) 38, (УМВН3) 39, (УМВН4) 40, необходимыми для обеспечения устойчивой работы приводов и как следствие повышения добротности контуров управления, и уменьшения ошибки стабилизации в плоскости ВН. Сигналы обратных связей по скорости вращения вала и току выбранного электродвигателя сформированы аналогично, описанным для привода ГН.
Сигналы с датчика положения либо пушки (ДП1-ВН) 27, либо пусковых установок (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51 или (ДП4-ВН) 52, соответственно выбранному режиму, датчика крена и тангажа (ДКТ) 25, сигнал с пульта управления (ПУ) 1, а также сигналы из аппаратуры системы управления боевым отделением ОВН (АСУ) 26, поступают в блок вычисления баллистических поправок (БВБП) 24.
Датчики положения (ДП1-ВН) 27, (ДП2-ВН) 50, (ДП3-ВН) 51, (ДП4-ВН) 52 представляют собой датчик типа «вращающийся трансформатор», устанавливаемый на ось вращения вооружения через крестовую муфту, и встроенный контроллер преобразования аналогового сигнала в сигнал по протоколу CAN.
Сигнал с пульта управления (ПУ) 1 представляет собой сигнал скорости и направления движения цели в плоскости ВН.
Сигналы датчика крена и тангажа (ДКТ) 25 и сигналы из аппаратуры системы управления боевым отделением ОВН (АСУ) 26, аналогичны описанным для привода ГН.
Вся перечисленная информация служит для выработки сигнала баллистической поправки по ВН, которая в свою очередь из (БВБП) 24 через последовательную шину (ПШ1) 3 и формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 3) 12 передается в (БВСУ) 14, где суммируется с сигналом ошибки по ВН.
Таким образом, полученный и обработанный в блоке вычисления сигналов управления (БВСУ) 14 блока управления (БУ) 8 сигнал, через формирователь сигналов последовательной шины (ФСПШ 2) 15 и последовательную шину (ПШ3) 9 поступает в усилитель мощности (УМВН1) 29, либо усилители (УМВН2) 38, (УМВН3) 39, (УМВН4) 40. Усилители мощности преобразуют полученный сигнал управления ВН в силовой сигнал для управления электродвигателями либо (ЭД1-ВН) 30, или (ЭД2-ВН) 41, или (ЭД3-ВН) 42, или (ЭД4-ВН) 43, которые через соответствующие редуктора (Ред.ВН1) 37, или (Ред.ВН2) 44, или (Ред.ВН3) 45, или (Ред.ВН4) 46 поворачивает пушку 6, либо пусковые установки (УП1-ВН) 47, или (УП2-ВН) 48, или (УП3-ВН) 49, соответственно, в сторону уменьшения ошибки (рассогласования), тем самым, удерживая направление установленного вооружения на цель в плоскости ВН с учетом баллистических поправок.
Стабилизированное наведение в плоскости ВН пушки 6 осуществляется по алгебраической разнице сигналов с датчика положения ВН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 и одного из выбранных датчиков положения по ВН либо (ДП1-ВН) 27, кинематически связанного с пушкой, либо (ДП2-ВН) 50 или (ДП3-ВН) 51, или (ДП4-ВН) 52 кинематически связанных соответственно с пусковой установкой (УП1-ВН) 47, пусковой установкой (УП2-ВН) 48 или пусковой установкой (УП3-ВН) 49, а также по сигналу с пульта управления (ПУ) 1 по ВН, связанного электрически через последовательную шину (ПШ1) 3 с задающим устройством стабилизации (ЗУС) 2. Оператор пультом управления (ПУ) 1 по ВН наводит по оптическому либо видео изображению, получаемому с задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, стабилизированную в двух плоскостях линию визирования (прицельную марку) задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 на цель в плоскости ВН. Сигнал с датчика положения ВН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, пропорциональный ошибке стабилизации по ВН, отрабатывается приводом ВН. Выбранный привод ВН поворачивает либо пушку 6, либо пусковые установки (УП1-ВН) 47, или (УП2-ВН) 48, или (УП3-ВН) 49 соответственно, в сторону уменьшения ошибки ВН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации в плоскости ВН с учетом баллистических поправок.
Таким образом, заявляемая в качестве изобретения система наведения стабилизации и управления вооружением позволяет:
- повысить точность стабилизации вооружения не менее чем на 30-40%, по сравнению с прототипом, за счет применения в структуре приводов ГН и ВН новых и более качественных обратных связей;
- улучшить качество управления приводами ВН и ГН, и тем самым повысить эффективность ведения прицельного огня из вооружения, особенно при движении объекта военного назначения с установленным вооружением не менее чем в два раза по сравнению с прототипом, за счет введения в структуру приводов ВН и ГН дополнительных устройств, позволяющих обеспечить 2-х плоскостную независимую стабилизацию и стабилизированное наведение установленного вооружения, при этом сохранив возможность работы стабилизатора и в прежнем режиме зависимой стабилизации;
- повысить быстродействие приводов системы наведения, стабилизации и управления вооружения и скорости отработки ими входных воздействий до величины более 40°/с, за счет использования электродвигателей и усилителей мощности приводов ГН и ВН новой конструкции;
- улучшить условия работы оператора при наведении вооружения на цель при движении ОВН за счет применения независимой от вооружения двухплоскостной стабилизации линии визирования. При этом стабилизация выбранного вооружения осуществляется относительно датчиков положения стабилизированной линии прицеливания ЗУС;
- повысить эксплутационные характеристики системы наведения, стабилизации и управления вооружения и возможности его диагностики и адаптации к другим комплексам управления вооружением за счет наличия информационных каналов обмена между аппаратурой системы управления боевого отделения и блоком управления системы наведения, стабилизации и управления вооружения;
- повысить огневую мощь ОВН за счет введения дополнительного стабилизированного вооружения в виде пусковых установок, работающих в режиме независимой стабилизации, аналогично основному вооружению, и за счет возможности выбирать необходимый тип установленного на боевом отделении вооружения в соответствии с текущей боевой обстановкой;
- повысить безопасность экипажа ОВН при неправильных действиях оператора, выхода из строя внутренних источников питания и кратковременных пропаданиях или понижениях бортовой сети ОВН, за счет введения в блок управления блока защит, позволяющего при появлении вышеуказанных условий блокировать через АСУ объекта редукторы приводов наведения по ГН и ВН, а также выходы усилителей мощности по ГН и ВН через третью последовательную шину.
Таким образом, поставленные в заявке технические задачи достигнуты.
Приведенные в описании технические преимущества, целесообразность и надежность системы, реализованной по заявляемой структурной схеме, подтверждены испытаниями опытного образца на испытательной базе ОАО «КЭМЗ» г. Ковров и АО «КБП» г. Тула.