СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ВООРУЖЕНИЕМ
WEAPONS REMOTE CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к военной технике, а именно к системам автоматического управления и регулирования, в частности к системе дистанционного управления вооружением (далее по тексту - СДУВ), тип (или типы) устанавливаемого вооружения на которую определяются требованием заказчика.
Изобретение может найти применение в конструкции танков, боевых машин пехоты, бронетранспортеров, военных кораблей, а также в стационарно размещенных военных объектах и позволяет расположить оператора управления вооружением, внешние задающие устройства стабилизации и само вооружение на расстоянии друг от друга. Это позволяет расширить конструктивные и боевые возможности, боевую мощь объекта применения с предлагаемой изобретением системой, а также значительно повысить безопасность оператора в реальных боевых условиях.
Известна система наведения зенитно-пулеметной установки (ЗПУ) танка Т-64А, объект 434, привода горизонтального (далее по тексту - ГН) и вертикального (далее по тексту - ВН) наведения которой выполнены по структурной схеме, изображенной на фиг.1. Данная система наведения принята за прототип.
(См.1) «Объект 434. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая, под редакцией Голощапова И.М. - М.: Военное издательство, 1986, Открытое издание, стр.151-167;
2) книгу Саенко М.В. и Чобитока В.В. «Основной боевой танк Т-64, М., ООО «Издательский центр «Экспринт», 2002 г.).
Привода ГН и ВН системы, принятой за прототип, представляют собой автономные электромеханические привода постоянного тока, обеспечивающие режим полуавтоматического (нестабилизированного) наведения командирской башенки и пулемета на цель по сигналам, поступающим с пульта управления 1 (ГН) и 8 (ВН).
Согласно схеме при отклонении рукоятки пульта 1 (ГН) управляющее напряжение с его потенциометра, поступая на вход блока управления 16 и проходя через блок коммутации 2, обеспечивающего безопасность работы привода с учетом ограниченных углов поворота и наличия зон запрета стрельбы, поступает на электронный усилитель 3 с полупроводниковыми переключающими элементами, осуществляющими импульсное регулирование скорости вращения электродвигателя 4, который через редуктор 5 поворачивает командирскую башенку 7 (КБ), а вместе с ней и головную часть монокулярного перископического прицела 14 с панорамической головкой и зенитный пулемет 15 в направление цели. Для устойчивой работы привода ГН в схему через тахогенератор 6 (ТГП-ГН) введена обратная связь по скорости вращения вала электродвигателя 4. Тахогенератор 6 соединен кинематически с валом электродвигателя 4 и вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное скорости вращения вала электродвигателя 4 и знаком, зависящим от направления его вращения. Привод ВН зенитного прицела 14 и зенитного пулемета 15 устроен аналогично.
Недостатками вышеуказанной системы-прототипа являются:
- малая эффективность ведения прицельного огня из пулемета при движении танка;
- отсутствие зоны разрешения выстрела, позволяющей значительно сократить количество выпущенных боеприпасов, летящих мимо цели;
- отсутствие баллистического вычислителя, позволяющего вести стрельбу из пулемета с учетом факторов (балпоправок), влияющих на точность попадания в цель с первого выстрела;
- неудобство в управлении командирской башенкой командиром танка при больших углах ее отклонения от курсового положения (рукоятки управления, стрельбы и сам прицел жестко связаны с вращающейся башенкой командира, а сиденье командира жестко закреплено);
- зависимость наведения ЗПУ по ГН на выбранную цель от режимов работы наводчика танка, обеспечивающего наведение (башни) основного вооружения танка на цель, отличную от цели, выбранной командиром танка;
- отсутствие возможности дистанционного наведения пулемета из-за жесткой связи командира танка с органами управления ЗПУ и жесткой кинематической связи пулемета с монокулярным перископическим прицелом и командирской башенкой - местом его установки;
- отсутствие возможности дистанционного перезаряжания пулемета командиром танка без выхода из люка, что повышает вероятность его ранения в боевой обстановке;
- отсутствие автоматического приведения вооружения и его стопорения на углах, определяемых удобством расположения пулемета при его загрузке новым боекомплектом и установкой его в походное положение при выключении ЗПУ;
- отсутствие информационных каналов обмена с другими устройствами, что не позволяет значительно повысить эксплуатационные характеристики ЗПУ.
Техническими задачами заявляемого изобретения являются:
- повышение эффективности ведения прицельного огня из установленного на СДУВ вооружения, особенно при движении объекта военного назначения;
- эффективное использование боеприпасов;
- уменьшение времени подготовки первого выстрела и повышение вероятности попадания его в цель;
- повышение безопасности экипажа и элементов конструкции ОВН от поражения собственным вооружением;
- повышение удобства управления установленным вооружением;
- возможность дистанционного перезаряжания (взвода) оператором установленного вооружения;
- обеспечение автоматического приведения и стопорения установленного вооружения на заданных конструкцией ОВН углах при его загрузке новым боекомплектом или установке в походное положение (выключение СДУВ);
- исключение механической связи платформы и люльки с установленным вооружением с датчиками положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, что дает возможность размещать вооружение на расстоянии от задающего устройства стабилизации и, как следствие, оператора, управляющего им;
- обеспечение независимой (автономного) стабилизации (функционирования) СДУВ от основного вооружения объекта применения;
- обеспечение режима автономной стабилизации по собственным датчикам СДУВ в случае конструктивного отсутствия задающего устройства стабилизации на объекте применения СДУВ или переходе в данный режим при выходе из строя используемого внешнего задающего устройства стабилизации;
- повышение эксплуатационных характеристик СДУВ и возможности ее диагностики.
Для достижения указанного технического результата в систему дистанционного управления вооружением, содержащую пульт управления по вертикальной наводке (ВН) и горизонтальной наводке (ГН), электродвигатель ГН, механически соединенный с погоном вращающейся платформы установки системы дистанционного управления вооружением через редуктор ГН, электродвигатель ВН, механически соединенный с люлькой с установленным вооружением через редуктор ВН, блок управления с блоком коммутации по ВН и ГН, согласно изобретению дополнительно введены задающее устройство стабилизации с видеокамерой и датчиками положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН, электрически связанное с пультом управления по ВН и ГН, стабилизированным инерциальным объектом, баллистическим вычислителем с комплектом датчиков и устройством отображения видеоинформации, при этом видеокамера жестко связана с люлькой с установленным вооружением и электрически связана с устройством отображения видеоинформации, датчик положения ГН, кинематически соединенный с платформой установки системы дистанционного управления вооружением, датчик положения ВН, кинематически соединенный с осью вращения люльки с установленным вооружением в плоскости ВН, датчик абсолютной угловой скорости по ГН, жестко связанный с установленным вооружением, датчик абсолютной угловой скорости по ВН, жестко закрепленный на люльке с установленным вооружением, усилитель мощности электродвигателя ГН, усилитель мощности электродвигателя ВН, электромеханический стопор ВН, кинематически связанный с платформой установки системы дистанционного управления вооружением и люлькой с установленным вооружением, электромеханический стопор ГН, кинематически связанный с платформой установки системы дистанционного управления вооружением и основанием, на котором установлена система дистанционного управления вооружением, блок пиропатронный, механически связанный с люлькой с установленным вооружением, причем пульт управления по ВН и ГН, баллистический вычислитель с комплектом датчиков, датчики абсолютной угловой скорости ГН и ВН, датчики положения ГН и ВН, усилители мощности ГН и ВН, электромеханический стопор ВН, электромеханический стопор ГН, блок пиропатронный электрически связаны с блоком управления, кроме того, в блок управления дополнительно введены предварительные усилители ВН и ГН, блок силовых ключей и модуль обработки, состоящий из преобразователя сигналов датчиков и задающих устройств, блоков коммутации по ГН и ВН, модулей интеграторов ГН и ВН, схемы зоны разрешения выстрела по ГН и ВН, при этом выход схемы зоны разрешения выстрела и выходы блока коммутации по ГН и ВН электрически связаны с блоком силовых ключей, электрически связанным с цепями управления электромеханическими стопорами по ВН и ГН, цепями стрельбы установленного вооружения и цепями блока пиропатронного, а выходы управления приводами ГН и ВН модуля обработки соответственно электрически связаны с входами предварительных усилителей ГН и ВН, выходы которых электрически связаны с входами усилителей мощности ГН и ВН, вращающих вал электродвигателя ГН и вал электродвигателя ВН, которые поворачивают соответственно через редукторы ГН и ВН платформу установки системы дистанционного управления вооружением и люльку с установленным вооружением.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система дистанционного управления вооружением отличается наличием новых элементов:
задающее устройство стабилизации с датчиками положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН, баллистический вычислитель с комплектом датчиков, видеокамера, устройство отображения видеоинформации, датчик положения ГН, датчик положения ВН, датчик абсолютной угловой скорости по ГН, датчик абсолютной угловой скорости по ВН, электромеханический стопор ГН, электромеханический стопор ВН, усилитель мощности привода ГН, блок пиропатронный, усилитель мощности привода ВН, блок управления с предварительными усилителями ВН и ГН, блоком силовых ключей и модулем обработки, состоящим из преобразователя сигналов датчиков и задающих устройств, блока коммутации по ГН и ВН, модулей интеграторов ГН и ВН, схемы зоны разрешения выстрела по ГН и ВН, 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 их введение в указанной связи в заявляемую систему позволяет:
- значительно улучшить качество управления приводами ВН и ГН и тем самым повысить эффективность ведения прицельного огня из установленного вооружения, особенно при движении объекта военного назначения с установленной системой дистанционного управления вооружением, за счет введения в структуру приводов ВН и ГН дополнительных устройств, позволяющих обеспечить 2-плоскостную стабилизацию и стабилизированное наведение установленного вооружения;
- поднять эффективность использования боеприпасов установленного вооружения за счет введения в цепи стрельбы дополнительной блокировки по ошибке приводов ГН и ВН, а именно зоны разрешения выстрела, форма которой по ВН и ГН определяется выбранным (установленным) типом (типами) вооружения;
- уменьшить время подготовки первого выстрела и повысить вероятность попадания его в цель за счет использования в структуре системы баллистического вычислителя (далее по тексту - БВ), который позволяет вести стрельбу из установленного вооружения с учетом баллистических поправок по ВН и ГН (учитывают дальность до цели, тип боеприпаса, угол и скорость цели, скорость ветра, угол места цели, скорость собственного движения и т.п.), влияющих на повышение точности ведения огня;
- исключить возможность поражения экипажа собственным вооружением и возможности нанесения установленным вооружением повреждений элементам модуля ОВН, кинематически связанным с местом установки СДУВ и находящимся в зоне углов обметания (обстрела) установленного вооружения, за счет наличия датчиков положения по ГН и ВН, позволяющих ввести дополнительные блокировки по цепям стрельбы в любых секторах обстрела, заданных конструкцией;
- повысить удобство в управлении установленным вооружением ОВН за счет наличия возможности управлять (наводить на цель) им дистанционно, что достигается наличием информационных каналов обмена, видеокамеры и устройства отображения видеоинформации;
- повысить безопасность оператора системы дистанционного управления вооружением объекта военного назначения, особенно в боевой обстановке, за счет установки блока пиропатронов, позволяющих перезаряжать установленное вооружение дистанционно, исключив, тем самым, необходимость выхода оператора из бронированного корпуса или укрытия объекта военного назначения, и, как следствие, исключить возможность его ранения;
- обеспечить автоматическое приведение и стопорение установленного вооружения на заданных конструкцией объекта военного назначения углах при его загрузке новым боекомплектом или установке в походное положение (выключение системы дистанционного управления вооружением) за счет наличия датчиков положения по ВН, ГН и электромеханических стопоров по ВН, ГН;
- исключить механическую связь платформы и люльки с установленным вооружением с датчиками положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, что обеспечивается введением в систему датчика положения по ВН люльки и датчика положения по ГН платформы с установленным вооружением. Сигналы относительного положения установленного вооружения с датчиков положения по ВН и ГН алгебраически суммируются с соответствующими сигналами датчиков положения стабилизированного инерциального объекта по ВН и ГН задающего устройства стабилизации и представляют собой сигналы ошибок по ВН и ГН, отрабатываемых приводами ВН и ГН;
- обеспечить независимое (автономное) функционирование системы дистанционного управления вооружением от основного вооружения объекта применения, что достигается наличием задающего устройства стабилизации с видеокамерой и датчиками положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН, датчиков положения ВН люльки и датчика положения ГН платформы с установленным вооружением, датчиков угловой скорости ВН, ГН, устройства отображения видеоинформации и камеры, закрепленной на установленном вооружении;
- обеспечить режим автономной стабилизации системы дистанционного управления вооружением в случае конструктивного отсутствия задающего устройства стабилизации на объекте ее применения или перехода в данный режим при выходе из строя используемого внешнего задающего устройства стабилизации, за счет наличия датчиков абсолютной угловой скорости ВН, ГН, пульта управления по ВН, ГН и видеокамеры, закрепленных на установленном вооружении;
- повысить эксплуатационные характеристики и возможности диагностики системы дистанционного управления вооружением за счет возможности подключения к ней как внешних, так и внутренних контрольных устройств по информационным каналам обмена.
На фиг.1 приведена структурная схема системы-прототипа приводов наведения ЗПУ; на фиг.2 приведена структурная схема заявляемой системы дистанционного управления вооружением.
Сокращения, принятые в тексте и на фиг.2:
БВ - баллистический вычислитель;
БК ГН - блок коммутации привода ГН;
БК ВН - блок коммутации привода ВН;
БП - блок пиропатронный;
БСК - блок силовых ключей, состоящий из БСК1-ГН и БСК2-ВН;
БСК1-ГН - первый канал блока силовых ключей по ГН;
БСК2-ВН - второй канал блока силовых ключей по ВН;
БУ - блок управления;
ДПГН - датчик положения ГН;
ДПВН - датчик положения ВН;
ДПР - датчик положения ротора;
ДУС ГН - датчик угловой скорости по ГН;
ДУС ВН - датчик угловой скорости по ВН;
ЗРВ - зона разрешения выстрела, состоящая из ЗРВ1-ГН и ЗРВ2-ВН;
ЗРВ1-ГН - схема зоны разрешения выстрела по ГН;
ЗРВ2-ВН - схема зоны разрешения выстрела по ВН;
ЗУС - задающее устройство стабилизации (для основного режима стабилизации);
К - видеокамера (для автономного режима стабилизации);
МО - модуль обработки, состоящий из МО1-ГН и МО2-ВН;
МО1-ГН - первый канал модуля обработки по ГН;
МО2-ВН - второй канал модуля обработки по ВН;
ОВН - объект военного назначения;
ОСС-ГН - обратная связь по скорости электродвигателя ГН;
ОСС-ВН - обратная связь по скорости электродвигателя ВН;
ОСТ-ГН - обратная связь по току электродвигателя ГН;
ОСТ-ВН - обратная связь по току электродвигателя ВН;
Ош.ПАГН - ошибка привода ГН в автономном режиме стабилизации;
Ош.АГН - ошибка привода ГН в основном режиме стабилизации;
Ош.ПАВН - ошибка привода ВН в автономном режиме стабилизации;
Ош.АВН - ошибка привода ВН в основном режиме стабилизации;
П - платформа;
ПУ - пульт управления, включающий в себя ПУ ГН и ПУ ВН;
ПУ ГН - пульт управления по ГН;
ПУ ВН - пульт управления по ВН;
ПР - преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств, состоящий из ПР1-ГН и ПР2-ВН;
ПР1-ГН - первый канал преобразователя сигналов датчиков и задающих устройств по ГН;
ПР2-ВН - второй канал преобразователя сигналов датчиков и задающих устройств по ВН;
Ред.ГН - редуктор привода ГН;
Ред.ВН - редуктор привода ВН;
СДУВ - система дистанционного управления вооружением;
СТ ГН - электромеханический стопор ГН;
СТ ВН - электромеханический стопор ВН;
УМГН - усилитель мощности электродвигателя ГН;
УМВН - усилитель мощности электродвигателя ВН;
УО - устройство отображения видеоинформации;
Ус.ГН - предварительный усилитель привода ГН;
Ус.ВН - предварительный усилитель привода ВН;
- интегратор привода ГН автономного режима стабилизации;
- интегратор привода ВН автономного режима стабилизации;
ЭДГН - электродвигатель привода ГН;
ЭДВН - электродвигатель привода ВН.
Заявляемая система дистанционного управления вооружением представляет собой два автономно работающих привода наведения и стабилизации в плоскостях вертикального наведения ВН и горизонтального наведения ГН.
Привод ГН содержит пульт управления ПУ 1 с ПУ ГН 1.1, задающее устройство стабилизации ЗУС 2, электрически связанное с ПУ ГН 1.1, устройство отображения видеоинформации УО 3, электрически связанное по видеоканалу с видеокамерой задающего устройства стабилизации ЗУС 2 и с видеокамерой К 4, закрепленной на установленном вооружении В 5, баллистический вычислитель БВ 6, электрически связанный с задающим устройством стабилизации ЗУС 2, датчик положения ДПГН 7, кинематически соединенный с вращающейся платформой П 8 СДУВ, датчик абсолютной угловой скорости ДУС ГН 9, жестко связанный с установленным вооружением В 5, электромеханический стопор СТ ГН 10, кинематически связанный с платформой П 8 СДУВ.
Сигналы с ПУ ГН 1.1, баллистического вычислителя БВ 6, датчика положения ДПГН 7 и датчика абсолютной угловой скорости ДУС ГН 9 поступают на входы первого канала модуля обработки МО1-ГН 11.1, блока управления БУ 12. Модуль обработки МО1-ГН 11.1 в свою очередь содержит интегратор  13, преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств ПР1-ГН 14.1 (первый канал), блок коммутации ГН 15 и схему зоны разрешения выстрела ЗРВ1-ГН 16.1 (первый вход).
Интегратор  13 служит для преобразования сигнала, полученного суммированием с заданными коэффициентами сигнала с ПУ ГН 1.1 и датчика абсолютной угловой скорости ДУС ГН 9, в ошибку Ош.ПАГН (угловое абсолютное положение) привода ГН, используемую для автономной стабилизации в случае отсутствия или выхода из строя внешнего задающего устройства стабилизации ЗУС 2. Полученное значение ошибки Ош.ПАГН подается на первый вход блока коммутации БК ГН 15.
Преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств ПР1-ГН 14.1 (первый канал), работающий совместно и с приводом ВН, служит для обработки данных, получаемых по информационным каналам обмена от баллистического вычислителя БВ 6 и датчика положения ДПГН 7. Полученное значение сигнала относительного положения от задающего устройства стабилизации ЗУС 2 с учетом баллистической поправки, выработанной баллистическим вычислителем БВ 6, алгебраически суммируется (с учетом крутизны и знака) с сигналом датчика положения ДПГН 7, формируя ошибку Ош.АГН привода ГН, используемую при стабилизации установленного вооружения В 5 от задающего устройства стабилизации ЗУС 2, например внешнего. Полученное значение ошибки Ош.АГН подается на второй вход блока коммутации БК ГН 15.
Блок коммутации БК ГН 15 коммутирует полученные значения ошибок Ош.ПАГН и Ош.АГН в зависимости от режима работы СДУВ. С первого выхода блока коммутации БК ГН 15 полученная (выбранная) ошибка привода ГН, суммируясь с сигналами обратной связи по скорости вращения вала и току электродвигателя ЭДГН 17, поступающих от усилителя мощности УМГН 18, и сигналом абсолютной скорости с датчика абсолютной угловой скорости ДУС ГН 9, подается на вход предварительного усилителя Ус.ГН 19, электрически связанного с усилителем мощности УМГН 18.
Сигнал со второго и третьего выходов блока коммутации БК ГН 15 поступает соответственно на первый вход схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ1-ГН 16.1 и вход блока силовых ключей БСК1-ГН 20.1. Выход схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ1-ГН 16.1 (единственный выход, общий и для схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ2-ВН 16.2) электрически связан с входом блока силовых ключей БСК1-ГН 20.1. Выходы блока силовых ключей БСК1-ГН 20.1 электрически связаны с входами электромеханического стопора СТ ГН 10 и цепью стрельбы установленного вооружения В 5. Ключ блока силовых ключей БСК 20, управляющий цепью стрельбы установленного вооружения В 5, является общим и для привода ВН.
Выход усилителя мощности УМГН 18 соединен электрически с электродвигателем ЭДГН 17, датчик положения ротора ДПР 21 которого электрически соединен с входом усилителя мощности УМГН 18, формируя на его входе сигнал по скорости вращения вала электродвигателя ЭДГН 17.
Выходной вал электродвигателя ЭДГН 17 механически соединен с вращающейся платформой П 8 с установленным на ней вооружением В 5 через редуктор Ред.ГН 22.
Блоки, используемые в приводе ГН, такие как пульт управления 1 (два канала), задающее устройство стабилизации ЗУС 2, устройство отображения видеоинформации УО 3, видеокамера К 4, баллистический вычислитель БВ 6, блок управления БУ 12 с входящими в него преобразователем сигналов датчиков и задающих устройств ПР 14 (два канала), схемой ЗРВ 16 (два канала), блоком силовых ключей БСК 20 (два канала), работают совместно и с приводом ВН.
Привод ВН содержит пульт управления ПУ 1 с ПУ ВН 1.2, задающее устройство стабилизации ЗУС 2, электрически связанное с ПУВН 1.2, устройство отображения видеоинформации УО 3, электрически связанное по видеоканалу с видеокамерой задающего устройства стабилизации ЗУС 2 и с видеокамерой К 4, закрепленной на установленном вооружении В 5, баллистический вычислитель БВ 6, электрически связанный с задающим устройством стабилизации ЗУС 2, датчик положения ДПВН 23, кинематически связанный с осью вращения люльки с установленным вооружением В 5, датчик абсолютной угловой скорости ДУС ВН 24 и блок пиропатронный БП 25, жестко связанные с люлькой с установленным вооружением В 5, электромеханический стопор ВН 26, кинематически связанный с люлькой и платформой с установленным вооружением В 5.
Сигналы с пульта управления ПУ ВН 1.2, баллистического вычислителя БВ 6, датчика положения ДПВН 23 и датчика абсолютной угловой скорости ДУС ВН 24 поступают на входы второго канала модуля обработки МО2-ВН 11.2 блока управления БУ 12. Модуль обработки МО2-ВН 11.2 в свою очередь содержит интегратор  27, преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств ПР2-ВН 14.2 (второй канал), блок коммутации ВН 28 и схему зоны разрешения выстрела ЗРВ2-ВН 16.2 (второй вход).
Интегратор  27 служит для преобразования сигнала, полученного суммированием с заданными коэффициентами сигнала ПУ ВН 1.2 и датчика абсолютной угловой скорости ДУС ВН 24, в ошибку Ош.ПАВН (угловое абсолютное положение) привода ВН, используемую для автономной стабилизации в случае отсутствия или выхода из строя внешнего задающего устройства стабилизации ЗУС 2. Полученное значение ошибки Ош.ПАВН подается на первый вход блока коммутации БК ВН 28.
Преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств ПР2-ВН 14.2 (второй канал), работающий совместно и с приводом ГН, служит для обработки данных, получаемых по информационным каналам обмена от баллистического вычислителя БВ 6 и датчика положения ДПВН 23. Полученное значение сигнала относительного положения от задающего устройства стабилизации ЗУС 2 с учетом баллистической поправки, выработанной баллистическим вычислителем БВ 6, алгебраически суммируется (с учетом крутизны и знака) с сигналом датчика положения ДПВН 23, формируя ошибку Ош.АВН привода ВН, используемую при стабилизации установленного вооружения В 5 от задающего устройства стабилизации ЗУС 2, например внешнего. Полученное значение ошибки Ош.АВН подается на второй вход блока коммутации БК ВН 28.
Блок коммутации БК ВН 28 коммутирует полученные значения ошибок Ош.ПАВН и Ош.АВН в зависимости от режима работы СДУВ. С первого выхода блока коммутации БК ВН 28 полученная (выбранная) ошибка привода ВН, суммируясь с сигналами обратной связи по скорости вращения вала и току электродвигателя ЭДВН 29, поступающих от усилителя мощности УМВН 30, и сигналом абсолютной скорости с датчика абсолютной угловой скорости ДУС ВН 24, подается на вход предварительного усилителя Ус.ВН 31, электрически связанного с усилителем мощности УМВН 30.
Сигнал со второго выхода блока коммутации БК ВН 28 поступает на вход схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ2-ВН 16.2. Сигналы с третьего и четвертого выходов блока коммутации БК ВН 28 поступают на входы блока силовых ключей БСК2-ВН 20.2. Выход схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ2-ВН 16.2 (единственный выход, общий и для схемы зоны разрешения выстрела ЗРВ1-ГН 16.1) электрически связан с входом блока силовых ключей БСК2-ВН 20.2. Выходы блока силовых ключей БСК2-ВН 20.2 электрически связаны с входами электромеханического стопора СТ ВН 26, цепью стрельбы установленного вооружения В 5 и цепями блока пиропатронного БП 25. Блок пиропатронный БП 25 связан с механизмом взвода установленного вооружения В 5. Ключ блока силовых ключей БСК 20, управляющий цепью стрельбы установленного вооружения В 5, является общим и для привода ГН.
Выход усилителя мощности УМВН 30 соединен электрически с электродвигателем ЭДВН 29, датчик положения ротора ДПР 32 которого электрически соединен с входом усилителя мощности УМВН 30, формируя на его входе сигнал по скорости вращения вала электродвигателя ЭДВН 29.
Выходной вал электродвигателя ЭДВН 29 механически через редуктор Ред.ВН 33 соединен с люлькой с установленным вооружением В 5.
Блоки, используемые в приводе ВН, такие как пульт управления 1 (два канала), задающее устройство стабилизации ЗУС 2, устройство отображения видеоинформации УО 3, видеокамера К 4, баллистический вычислитель БВ 6, блок управления БУ 12 с входящими в него преобразователем сигналов датчиков и задающих устройств ПР 14 (два канала), схемой ЗРВ 16 (два канала), блоком силовых ключей БСК 20 (два канала), работают совместно и с приводом ГН.
Большинство новых элементов системы удобнее реализовать как часть программного обеспечения блока управления, при этом модуль обработки может представлять собой контроллер, состоящий из модулей:
- аналого-цифрового преобразователя;
- цифроаналогового преобразователя;
- дискретного ввода-вывода;
- информационных каналов обмена, являющихся портами контроллера.
Блок коммутации, сумматоры и схема разрешения выстрела могут быть выполнены в виде подпрограмм управления выходами цифроаналогового преобразователя ГН и ВН и дискретными выходами контроллера, причем частота обработки полученных блоком управления данных и выдача им сигналов управления на усилители приводов ВН и ГН и на управление блоком силовых ключей 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).
Предварительные (выходные) усилители по ВН и ГН блока управления могут быть выполнены по одной схеме, построенной на операционном усилителе, в обратную связь которого введен транзисторный каскад с токовым симметричным выходом. Блок силовых ключей ВН и ГН выполнен на базе полевых транзисторов, имеющих встроенную схему защиты по току с информационным дискретным выходом, используемым в алгоритме модуля обработки блока управления.
(См. книгу Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники», пер. с англ. - 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Мир, 1993).
Принцип действия приводов ГН и ВН одинаков и основан на том, что каждый из этих двух 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 объекта применения СДУВ на установленное вооружение действуют внешние возмущения в виде колебаний платформы с установленным вооружением, моментов трения в погоне (опоре вращающейся платформы установки СДУВ 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 платформы СДУВ относительно центра ее вращения и неуравновешенностью установленного вооружения относительно оси цапф.
Эти возмущения вызывают отклонение установленного вооружения от заданного направления. Угол между заданным и действительным направлением, в этом случае, определяет ошибку стабилизации приводов ГН и ВН.
Напряжение, пропорциональное ошибке стабилизации, отрабатывается приводами СДУВ, поворачивающими установленное вооружение в сторону уменьшения ошибки.
Система управления работает следующим образом.
Датчики положения стабилизированного инерциального объекта по ГН и ВН задающего устройства стабилизации, датчики абсолютной угловой скорости ГН и ВН, датчики положения ГН и ВН, усилители мощности ГН и ВН формируют на входах блока управления сигналы относительного положения, сигналы по абсолютной угловой скорости, сигналы по абсолютному положению, сигналы обратных связей по скорости вращения вала и току электродвигателей по ГН и ВН.
Стабилизация в основном режиме установленного вооружения 5 осуществляется по сигналам задающего устройства стабилизации 2. При этом сигналы положения линии визирования задающего устройства стабилизации 2, снимаемые с его датчиков положения по ВН и ГН, подаются через баллистический вычислитель 6 по информационному каналу обмена в преобразователь сигналов датчиков и задающих устройств 14, где сравниваются с соответствующими сигналами датчиков положения по ВН 23 и ГН 7, образуя тем самым электрическую (дистанционную) связь между фактическим положением установленного вооружения 5 и линией визирования задающего устройства стабилизации 2. Разности этих сигналов (сигналы рассогласования по ВН и ГН), представляющие собой ошибки приводов по ВН и ГН, поступают на соответствующие входы блоков коммутации ВН 28 и ГН 15, где фильтруются и коммутируются в зависимости от режима работы СДУВ. Далее полученные сигналы ошибок по ВН и ГН суммируются с соответствующими сигналами обратных связей по скорости вращения вала и току электродвигателей ВН 29, ГН 17, формируемых усилителями мощности ВН 30, ГН 18, и сигналами датчиков абсолютной угловой скорости ВН 24, ГН 9, необходимых для обеспечения устойчивой работы приводов и уменьшения ошибок стабилизации по ВН и ГН.
Таким образом, полученные и обработанные сигналы управления поступают на соответствующие предварительные усилители ВН 31, ГН 19 блока управления 12, формирующие сигналы управления для усилителей мощности ВН 30, ГН 18. Полученные сигналы управления по ВН и ГН преобразуются усилителями мощности ВН 30, ГН 18 в силовые сигналы для управления обмотками электродвигателей ВН 29, ГН 17, которые через редукторы ВН 33, ГН 22 поворачивают установленное вооружение 5 в сторону уменьшения ошибки (рассогласования), тем самым удерживая направление установленного вооружения 5 на цель.
Наведение в основном режиме установленного вооружения 5 осуществляется по сигналам датчиков положения ВН и ГН задающего устройства стабилизации 2, связанным электрически с пультом управления по ВН, ГН 1. Оператор пультом управления 1 по ВН 1.2, ГН 1.1 наводит по изображению, получаемому с видеокамеры задающего устройства стабилизации 2 и выводимому на устройство отображения видеоинформации 3, стабилизированную в двух плоскостях линию визирования (прицельную марку) задающего устройства стабилизации 2 на цель. Сигналы с датчиков положения ВН и ГН задающего устройства стабилизации 2, пропорциональные ошибкам стабилизации по ВН и ГН, отрабатываются приводами ВН и ГН, поворачивающими установленное вооружение 5 в сторону уменьшения ошибок ВН и ГН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации.
В автономном (резервном) режиме стабилизации стабилизация осуществляется по сигналам датчиков абсолютной угловой скорости ВН 24 и ГН 9, жестко связанных с установленным вооружением 5. Сигналы датчиков абсолютной угловой скорости ВН 24 и ДГН 9 подаются по информационному каналу обмена на соответствующие входы интеграторов ВН 27 и ГН 13 блока управления 12, где их значение преобразуется в абсолютное угловое положение (ошибки) по ВН и ГН. Полученные ошибки приводов по ВН и ГН поступают на соответствующие входы блоков коммутации ВН 28 и ГН 15, где фильтруются и коммутируются в зависимости от режима работы СДУВ. Алгоритм дальнейшей работы контура стабилизации установленного вооружения приводами ВН и ГН аналогичен описанному выше основному режиму стабилизации.
Наведение в автономном (резервном) режиме установленного вооружения 5 осуществляется по сигналам наведения с ПУ ВН 1.2 и ПУ ГН 1.1, поступающим с пульта управления ПУ 1. Сигналы по ВН и ГН с пульта управления ПУ 1 подаются по информационному каналу обмена на соответствующие входы интеграторов ВН 27 и ГН 13 блока управления 12, где суммируются с сигналами датчиков абсолютной угловой скорости ВН 24 и ГН 9, жестко связанных с установленным вооружением 5. Полученные, таким образом, на выходе интеграторов ВН 27 и ГН 13 сигналы представляют собой ошибки приводов ВН и ГН с учетом знака и амплитуды соответствующего сигнала по ВН и ГН, заданного оператором с пульта управления ПУ 1 в плоскостях ВН и ГН при помощи ПУ ВН 1.2 и ПУ ГН 1.1.
Оператор наводит пультом управления ПУ 1 по ВН, ГН установленное вооружение 5 на цель при помощи изображения и прицельной марки, выводимых на устройство отображения видеоинформации 3 с видеокамеры, жестко закрепленной на установленном вооружении 5. Оптическая ось видеокамеры совмещена с осью канала установленного вооружения 5 с заданной точностью.
Стабилизация установленного вооружения приводами ВН и ГН аналогична описанному выше резервному режиму стабилизации.
Схема зоны разрешения выстрела ЗРВ 16 по ВН 16.2 и ГН 16.1 работает по логической функции «И», сравнивая полученные значения ошибок приводов ВН и ГН с заданной зоной, форма которой определяется типом установленного вооружения В 5. При нахождении обеих ошибок ВН и ГН в заданной зоне и нажатой оператором кнопке стрельбы происходит выдача дискретной команды на ключ блока силовых ключей БСК 20, подающего напряжение сети объекта на электромагнит спускового механизма установленного вооружения В 5.
Таким образом, схема зоны разрешения выстрела 16 анализирует амплитудное значение ошибок приводов ВН и ГН и скорость подхода установленного вооружения 5 к этой зоне и в случае превышения этих параметров свыше установленных значений блокирует цепи стрельбы установленного вооружения 5, тем самым исключая возможность производства летящего мимо цели выстрела (даже при нажатой оператором кнопке стрельбы), что повышает эффективность использования боеприпасов.
Блок силовых ключей 20 по дискретным командам, формируемым блоками коммутации 15, 28 по командам (выключения-включения СУ ДПУ, взвод, загрузка), получаемым с пульта управления 1 оператора, управляет соответствующими ключами, обеспечивающими выдачу сигналов управления на электромеханические стопора 10, 26 и пиропатроны блока пиропатронного 25.
Таким образом, заявляемая в качестве изобретения система управления дает возможность дистанционно наводить и стабилизировать вооружение за счет возможности размещения оператора вне установки, определяемой конструкцией ОВН и внутренней его компоновкой, удобной для работы оператора СУ ДПУ. Предложенная схема системы значительно расширяет возможности ее применения на объектах военной и спецтехники, на которых предусматривается установка различных видов (типов) вооружения.
Предложенное изобретением построение СДУВ может быть изготовлено в нескольких вариантах исполнения (определяется только требованием заказчика), а именно:
- как законченный боевой модуль, установка которого на ОВН или спецобъект сводится только к указанию места его крепления на наружной поверхности объекта, мест ввода и подключения кабеля в защищенном корпусе объекта и мест установки в защищенном корпусе объекта пульта управления с устройством отображения видеоинформации, а также к указанию геометрических параметров объекта, определяющих запретные зоны стрельбы и углы стопорения выбранного вооружения;
- как разнесенная система управления и стабилизации, позволяющая размещать установку с вооружением, задающее устройство стабилизации и рабочее место оператора с пультом управления и устройством отображения видеоинформации на заданном от конструкции ОВН или спецобъекта расстоянии;
- как система управления и стабилизации, имеющая в своем составе одну или более установок с вооружением, работающих синхронно с одним задающим устройством стабилизации и баллистическим вычислителем, учитывающим кроме известных поправок и поправку на параллакс для каждой установки с вооружением, определяемый геометрическими координатами их расположения;
- как система, обеспечивающая стабилизацию и стабилизированное наведение установленного вооружения при отсутствии дорогостоящего задающего устройства стабилизации с балвычислителем, что значительно снижает цену СДУВ и в некоторых случаях является решающим фактором ее применения.
СДУВ позволяет применять разные виды вооружения, установка которых определяется требованием заказчика, а именно:
- пулеметы 7,62-мм ПКТ, 12,7-мм КОРД, ПКМ "Печенег",
- гранатометы 30-мм АГ-17 или АГ-30М;
- противотанковые ракетные комплексы.
При этом система позволяет устанавливать одновременно разные типы вооружения, вводя в баллистический вычислитель параметры сразу для нескольких типов боеприпасов. Главное, чтобы в баллистический вычислитель системы были введены соответствующие баллистические данные установленного вооружения (типов вооружения), тогда задача попадания в цель решается системой автоматически. Тип выбранного боеприпаса определяет оператор СДУВ исходя из боевой обстановки и целей, необходимых к поражению.
Особенно актуально применять такую систему на военных кораблях, где управление вооружением осуществляется со стационарного поста, находящегося на большом расстоянии от установленного вооружения.
Приведенные в описании технические преимущества, целесообразность и надежность системы, реализованной по заявляемой структурной схеме, подтверждены испытаниями опытного образца на модернизированном танке Т-90С на испытательной базе ОАО «УКБТМ» и ОАО «УВЗ» г.Н.Тагил.