Техническая реализация системы управления

Полный комплект приборов и агрегатов инерциальной системы рассматриваемой ракеты для управления движением центра масс и угловой стабилизации корпуса относительно программных значений углов включает в свой состав:

- командный гироскопический прибор (КГП) 9Б86;

- дискретное вычислительное устройство (ДВУ) 9Б84;

- аналоговое вычислительное устройство (АВУ) 9Б83;

- блок автоматики (БА) 9Б85;

- турбогенераторный источник питания (ТГИП) 9Б812;

- блок управления турбогенераторным источником питания (БУТГИП) 9Б813;

- рулевой привод (РП) 9Б87 в составе питающей гидравлической установки (ПГУ) 9Б88, четырех рулевых машин (РМ) 9Б89 и монтажного комплекта;

-комплект кабелей.

Схема общая монтажная системы управления приведена на рис.1.2.

1. Командный гироскопический прибор 9Б86 предназначен для решения следующих задач:

1.1) моделирования в начальном положении местной прямоугольной стартовой системы координат с началом в стартовой точке и ориентацией оси по направлению стрельбы в плоскости местного горизонта, оси – по линии действия ускорения силы тяжести вверх, оси – перпендикулярно плоскости (в качестве основного функционально – структурного элемента КГП содержит трехосную гиростабилизированную платформу (ГСП) с инерциальными измерителями, размещенными на ней) [9,10];

1.2) моделирования при движении ракеты, инерциальной системы координат, совпадающей с начальной инерциальной с точностью до уходов ГСП;

1.3) измерения углов отклонения корпуса ракеты относительно оси ОХ по крену и относительно программных углов поворота вокруг осей OZ тангажа и OY рыскания и выдачи в аппаратуру сигналов, пропорциональных этим углам;

1.4) задания программного разворота корпуса ракеты по тангажу и рысканию;

1.5) сохранения при движении ракеты заданной ориентации ГСП в инерциальном пространстве и угловой стабилизации осей чувствительности трех гироинтеграторов (ГИ);

1.6) измерения приращений проекций кажущейся скорости ракеты по направлениям, совпадающим с осями чувствительности ГИ;

1.7) выдачи в аппаратуру электрических сигналов при аварийных отклонениях корпуса ракеты относительно оси крена и от программных значений углов по осям тангажа и рыскания.

КГП включает в себя гиростабилизированную платформу, подвешенную в корпусе прибора с помощью внешнего трехосного карданова подвеса (рис.13). На ГСП, рамах карданова подвеса и корпусе КГП расположены чувствительные элементы КГП, в отдельном отсеке прибора размещена электронная аппаратура.

Сохранение неизменным заданного положения ГСП относительно инерциального пространства при воздействии возмущающих моментов обеспечивается системой силовой стабилизации (СС), построенной по принципу трехосного силового гиростабилизатора. Система силовой стабилизации, структурная схема которой приведена на рис.1.4, состоит из трех идентичных каналов, каждый из которых включает гироблок (ГБ) или двухстепенной гироскоп с датчиком угла (ДУ) и момента (ДМ) [10,11], усилитель системы стабилизации (УСС) и двигатель стабилизации с редуктором (ДС).

С учетом пренебрежения влиянием перекрестных связей между каналами при малых величинах прецессии гироблоков, работа каждого из каналов системы силовой стабилизации может быть рассмотрена независимо от двух других. Рассмотрим принцип действия системы силовой стабилизации на примере канала тангажа (оси Т).

Рисунок 14 – Структурная схема системы стабилизации платформы КГП.

Рисунок 13 – Схема расположения КГП на ракете

Под действием возмущающего момента относительно оси Т гироскоп прецессирует вокруг оси подвеса с угловой скоростью:

где Н – кинетический момент гироскопа;

β – угол прецессии.

Результатом прецессии является момент гироскопической реакции, который уравновешивает момент внешних сил и удерживает платформу относительно оси Т в неизменном положении. Под действием постоянных и медленно меняющихся возмущающих моментов гироскоп, прецессируя, может достигнуть упоров, при этом прецессия прекращается и гироскоп теряет свои стабилизирующие свойства. Для исключения этого используется система разгрузки, включающая датчик угла гироблока, усилитель системы стабилизации и двигатель стабилизации (ДС). При развороте гироблока вокруг оси прецессии под воздействием с датчика угла снимается напряжение, пропорциональное углу β и подается через усилитель (УСС-Т) на управляющую обмотку ДС-Т, который через редуктор ì прикладывает к оси Т момент, противоположный по знаку . При равенстве этих моментов прецессия гироблока прекращается. Таким образом, при совместной работе гироблока и системы разгрузки осуществляется силовая стабилизация ГСП по каналу Т. По каналам Р и В стабилизация осуществляется аналогично.

При больших углах разворота ГСП относительно оси В (при подготовке к работе) возникает рассогласование между осями карданова подвеса, для устранения которого на оси В установлен преобразователь координат ПК-В, осуществляющий перераспределение сигналов с датчиков углом по каналам Р и Т на входы соответствующих усилителей стабилизации.

Начальная выставка ГСП в плоскость горизонта осуществляется системой выставки в горизонт по каналам Т и Р, которая состоит из системы грубой выставки в горизонт (ГГ) и системы точной выставки в горизонт (ТГ).

Грубая выставка осуществляется по сигналам от чувствительных элементов системы выставки в горизонт - двух нуль-индикаторов скорости (НИС) при одновременном разгоне гиромоторов гироблоков и гироинтеграторов. Напряжение с НИС через блок согласующих усилителей (БСУ) подается на вход усилителя УВГ-грубый, с выхода которого сигнал поступает на обмотку управления двигателя стабилизации (ДС), который приводит ГСП в плоскость горизонта с точностью ± 1угл.град.

При работе системы точной выставки сигнал с НИС через БСУ подается на вход усилителя УВТ-точный, с выхода которого сигнал поступает на управляющую обмотку датчика момента (ДМ) соответствующего гироблока. Датчик момента прикладывает момент к оси прецессии гироблока, который прецессирует вместе с ГСП вокруг оси стабилизации со скоростью , приводя ГСП в плоскость горизонта с точностью ±40 угл.сек.

Работа систем выставки в горизонт по каналам Р и Т аналогична.

Начальная выставка ГСП по азимуту осуществляется системой выставки в азимут, функционально состоящей из системы грубой выставки, системы удержания и системы точной выставки.

Управляющий сигнал системы грубой выставки в азимут задается системой синхронной передачи блока предстартовой ориентации (БПО), входящего в состав наземной аппаратуры. Сигнал через усилитель выставки в азимут грубый (УВА) подается на управляющую обмотку двигателя стабилизации ДС-В, который разворачивает ГСП по оси В.

Режим удержания является подготовленным режимом для работы КГП с прибором управления (ПрУ) системы прицеливания, входящей в состав наземной аппаратуры. В этом режиме сигнал из системы синхронной передачи поступает через усилитель УВА-1 точный на обмотку управления датчика момента ДМ-В.

Управляющий сигнал системы точной выставки в азимут вырабатывается прибором управления ПрУ. Световой луч ПрУ, отраженный от многогранной призмы, размещенной на ГСП, преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный углу отклонения ГСП от направления, задаваемого лучом ПрУ. Электрический сигнал с ПрУ через усилитель УВА-2 подается на обмотку управления датчика момента ДМ-В, который осуществляет точный разворот ГСП.

Конструктивно КГП состоит из стабилизированного основания (платформы) с расположенными на нем чувствительными элементами, подвеса и корпуса.

На основании установлены три гироблока, три гироинтегратора, два нуль – индикатора скорости, многогранная призма.

Гироблок является чувствительным элементом системы силовой стабилизации КГП и представляет собой двухстепенной интегрирующий гироскоп, состоящий из чувствительного элемента и корпуса. Чувствительный элемент подвешивается в корпусе гироблока на специальных трехколечных высокопрецизионных шарикоподшипниках. На оси прецессии гироблока расположены два датчика угла системы стабилизации и датчик момента для обеспечения работы системы точной выставки [9,10,11].

Гироинтегратор (ГИ) предназначен для измерения и выдачи в аппаратуру сигналов, пропорциональных проекциям приращения кажущейся скорости на направления, совпадающие с осями чувствительности ГИ [10,11].

На ГСП установлены три гироинтегратора со взаимно ортогональным расположением осей чувствительно. Оси чувствительности ГИ1 и ГИ2 ориентированы симметрично относительно азимутальной плоскости под углом 45 град. и составляют с плоскостью горизонта угол 30 град., а ось чувствительности ГИЗ расположена в азимутальной плоскости и составляет с плоскостью горизонта угол минус 45 град. Принцип действия ГИ основан на свойстве трехстепенного гироскопа прецессировать под действием момента внешних сил. При действии на гироскоп момента вешних сил относительно одной из осей карданова подвеса он прецессирует вокруг перпендикулярной оси подвеса с угловой скоростью, пропорциональной величине действующего момента. В гироинтеграторе величина действующего момента пропорциональна измеряемому ускорению и обеспечивается наличием смещения центра тяжести гироскопа относительно внутренней оси подвеса. Таким образом, скорость вращения выходной оси ГИ пропорциональна действующему ускорению, а угол поворота – проекции кажущейся скорости ракеты на ось чувствительности ГИ.

При установке на ГСП гироитегратор должен реагировать на ускорение, направленное только вдоль своей оси чувствительности. Для этого плоскость, в которой лежит центр тяжести гиромотора, и ось его подвеса, должны быть перпендикулярны оси чувствительности ГИ. Для этой цели служит система межрамочной коррекции, которая состоит из датчика угла, расположенного на внутренней оси ГИ, усилителя межрамочной коррекции (УМРК) и датчика момента (ДМ) на оси подвеса наружной рамы. При действии перегрузок вдоль оси чувствительности ГИ, а также под действием возмущающих моментов по оси чувствительности появляется отклонение вектора кинетического момента гироскопа от нормали к оси чувствительности, что приводит к появлению дополнительной ошибки в показаниях ГИ. Это отклонение в виде угла поворота внутренней рамки фиксируется датчиками угла, преобразуется и усиливается УМРК и подается на управляющую обмотку ДМ, который развивает момент, сводящий к минимальному отклонению по углу внутренней рамки. Неортогональность оси вращения ротора гиромотора к оси чувствительности ГИ не превышающей ±5 угл.мин.(не зависящей от перегрузки) и ± 1 угл.мин.(при действии перегрузки).

Нуль-индикатор скорости используется в качестве чувствительного элемента системы выставки в горизонт. Измерение скорости основано на принципе интегрирования ускорений, действующих в направлении оси чувствительности. Осью чувствительности прибора является ось вращения ампулы, заполненной ртутью, внутри которой плавает керн – чувствительный элемент НИСа. Керн имеет положительную плавучесть в ртути, поэтому при быстром вращении ампулы он центрируется по оси вращения центробежными силами и оказывается подвешенным без трения. Если ось чувствительности НИСа наклонена относительно плоскости горизонта за счет положительной плавучести, керн движется к концу ампулы, поднятому над плоскостью горизонта. Керн движется во вращающейся ртути, которая оказывает сопротивление, пропорциональное скорости движения керна относительно ампулы, поэтому скорость его движения оказывается пропорциональной силе, действующей на него. Снятие сигнала, пропорционального перемещению керна, производится с помощью индукционного датчика. Приведение керна в нулевое положение производится путем кратковременной подачи постоянного тока в сигнальные обмотки датчика линейных перемещений (ДЛП). Конструктивно НИС выполнен в виде цилиндрического корпуса, в который заключена ампула со ртутью. Ампула встроена в ротор асинхронного двигателя переменного тока. Статор двигателя запрессован в корпус. При температуре ниже минус 30 град. предусмотрен обогрев НИСов [10,11].

Многогранная призма (МП) является чувствительным элементом при точной выставке ГСП в азимут и имеет сорок пять граней, развернутых относительно друг друга на 4 град.

Подвес КГП состоит из наружного и внутреннего колец. Наружное кольцо с корпусом образует наружную ось ракеты – ось тангажа Т.

Наружное кардановое кольцо и внутреннее кардановое кольцо образуют промежуточную ось ракеты – ось рыскания Р. Внутреннее кардановое кольцо и платформа образуют внутреннюю ось ракеты – ось вращения В.

По оси Т установлены: программный механизм (ПМ-Т) с датчиком команд (ДК-Т), преобразователь координат (ПК-Т) и контакты блокировки главной команды (КБГК-Т). По оси Р установлены датчик команд (ДК-Р) и контакты блокировки главной команды (КБГК-Р).

По оси В установлены: программный механизм (ПМ-В) с датчиком команд (ДК-В), преобразователь координат (ПК-В), датчик синхронной передачи (ДСП) и контакты блокировки главной команды (КБГК-В).

По осям Т,Р,В также установлены двигатели стабилизации с редукторами.

Программные механизмы (ПМ) предназначены для формирования заданного углового движения ракеты. Оба ПМ выполнены по одинаковым схемам и отличаются лишь величинами программных углов. Программный механизм состоит из шагового двигателя, редуктора, двух микропереключателей и двух контактных призм. Шаговый двигатель управляется по сигналам аппаратуры ракеты. Микропереключатели установлены на конечных углах прокачки ПМ и предназначены для обнуления программных механизмов. Первая контактная группа предназначена для фиксации нулевого положения ПМ, вторая – для выдачи сигналов блокировки главной команды.

Двигатель стабилизации (ДС) предназначен для работы в качестве исполнительного двигателя в канале разгрузки системы стабилизации ГСП и при грубой выставке ГСП в горизонт и азимут. ДС представляет собой управляемый асинхронной двигатель нормального исполнения с полным ферромагнитным омедненным ротором.

Датчики команд (ДК) предназначены для выдачи в аппаратуру системы управления сигналов, пропорциональных углам отклонения относительно оси В и от программных значений углов по осям Т и Р. ДК представляет собой малогабаритную индукционную машину с явно выраженными полюсами.

Преобразователи координат (ПК) предназначены для функционального преобразования сигналов с датчиков углов гироблоков ГБ-Р и ГБ-Т при программном развороте ракеты вокруг оси В (ПК-В) и сигналов с ДК-Р и ДК-В при программном развороте относительно оси Т (ПК-Т). Конструктивно ПК аналогичны ДК.

Датчик синхронной передачи (ДСП) предназначен для работы в составе синхронной передачи при грубой выставке в азимут и удержании ГСП и представляет собой поворотный трансформатор.

Корпус КГП представляет собой отливку кольцевой формы. Н а внутренней поверхности корпуса установлены элементы обогрева НИСов: эквивалент нуль-индикатора скорости и два термоконтактора. В нижней части корпуса, в изолированной от внутреннего объема КГП полости, расположены электронные блоки, закрытые блоки, закрытые кожухом. Корпус КГП заполнен азотом.

Задействование КГП начинается с подачи на него питания, при этом осуществляется форсированный разгон гиромоторов ГБ и ГИ, включаются двигатели НИС, происходит арретирование НИС и начинается грубая выставка ГСП в азимут. После снятия арретирования НИС начинается грубая выставка ГСП в горизонт, после чего происходит повторное арретирование НИС, включается система стабилизации по каналам Т и Р и разворот ДСП на расчетный угол. Одновременно происходит отработка расчетного угла, задаваемого ДСП, системой грубой выставки в азимут. После окончания разворота включается система точной выставки ГСП в горизонт и система удержания в азимуте. После проверки готовности приборов наземной аппаратуры осуществляется точная выставка ГСП в азимут по сигналам с наземной аппаратуры, которая заканчивается анализом донесения «О» привязки. После этого ГСП переводится в инерциальный режим и переключается на работу от бортового источника питания.

2. Дискретное вычислительное устройство (ДВУ) 9Б84 предназначено для приема, накопление и обработки информации, расчета управляющего функционала в соответствии с алгоритмом управления.

ДВУ является специализированной цифровой машиной и по своему составу может быть разделено на три функционально различные части (рис.15):

1. устройство вычислительное (вычислитель) УВч, выполняющее логическое и арифметическое преобразование информации;

2. устройство обмена УО, посредством которого осуществляется связь УВч с источником и потребителем информации, абонентами;

3. блок питания БП, обеспечивающий ДВУ всеми необходимыми напряжениями.

В состав УВч входят следующие функциональные блоки:

1. устройство арифметическое АУ;

2. устройство управления УУ;

3. регистр команд РгК;

4. счетчик адреса команд СчАК;

5. генератор кварцевый импульсов ГКИ и устройство центральное синхронизирующее ЦУС;

6. блоки памяти ОЗУ, ДЗУ;

7. блоки прерывания БПР.

В состав УО входят следующие функциональные блоки:

1. блок реверсивных счетчиков БРС;

2. блок выдачи команд БВК;

3. блок выдачи кода на ПЦН БВПЦН;

4. блок управления шаговыми двигателями БУШД;

5. блок связи с магистралью обмена БСМО;

6. блок приема донесений БПД;

7. блок регистра адреса устройства обмена БРгА УО.

На структурной схеме (см.рис.15) показаны функциональные узлы и связи между ними.

Устройство управления УУ предназначено для выработки управляющих сигналов (стробов), по которым производится считывание информации с одних блоков вычислителя УВч или устройства обмена УО и запись ее в другие блоки.

Центральное синхронизирующее устройство ЦУС предназначено для выработки восьмифазной последовательности тактирующих синхроимпульсов И1 – И8, а также меток времени, следующих через определенные интервалы.

Рисунок 15 – Схема электрическая структурная дискретного вычислительного устройства.

Счетчик адреса команд СчАК предназначен для формирования адреса команды, подлежащей исполнению.

Регистр команд РгК предназначен для приема и хранения поступившей из ДЗУ команды и дешифрации кода операции, подлежащей исполнению.

Арифметическое устройство АУ предназначено для выполнения арифметических и логических преобразований информации.

Блок прерывания БПР предназначен для обслуживания запросов из аппаратуры или по меткам времени на выполнение той или иной программы, после завершения которой вычислитель возобновляет выполнение программы, прерванной запросом из аппаратуры или по меткам времени.

Долговременное запоминающее устройство ДЗУ предназначено для хранения и выдачи программ и констант в ДВУ. Емкость ДЗУ составляет 4096 восемнадцатиразрядных чисел.

Оперативное запоминающее устройство ОЗУ предназначено для записи, хранения и выдачи 128 шестнадцатиразрядных чисел.

Устройство обмена УО предназначено для приема, накопления, предварительной обработки информации, преобразования сигналов в необходимую форму и выдачу их в другие приборы и исполнительные механизмы.

Блок реверсивных счетчиков БРС предназначен для приема и накопления дискретной информации с трех гироинтеграторов КГП и выдачи этой информации в вычислитель УВч или в магистраль обмена с наземной аппаратурой.

Блок выдачи команд БВК предназначен для выдачи команд в блок автоматики (БА) 9Б85 и АВУ 9В83, сигнала блокировки частоты гироинтеграторов, сигнала главной команды в БА.

Блок приема донесений БПД предназначен для приема сигналов о состоянии исполнительных механизмов и устройств аппаратуры в виде шестнадцатиразрядного двоичного кода и передачи этого кода на сумматор вычислителя ДВУ или в магистраль обмена по сигналам из устройства управления.

Блок выдачи кода на ПЦН БВПЦН предназначен для приема семиразрядной двоичной информации с сумматора вычислителя (или из магистрали обмена), ее хранения и поразрядной выдачи этой информации в виде управляющих напряжений в АВУ.

Блок регистра адреса устройства обмена БРгУО предназначен для хранения и выдачи адресов абонентов УО.

Блок управления шаговыми двигателями БУШД предназначен для приема кода из арифметического устройства вычислителя, его хранения и преобразования в двухфазное чередование сигналов, сдвинутых друг относительно друга на 90°.

Блок связи с магистралью обмена БС МО предназначен для двухстороннего обмена дискретной информацией между ДВУ и наземной аппаратуры.

В качестве основной элементной базы ДВУ используются микросхемы 133 серии, в ОЗУ – микросхемы серии РУ-185. В качестве основного активного элемента для узлов согласования ДВУ применена транзисторная матрица 2ТС613Б.

3. Аналоговое вычислительное устройство (АВУ) 9Б83 предназначено:

1. для приема входных сигналов от датчиков команд (ДК) тангажа (Т), рыскания (Р) и крена (К) с КГП и их преобразования в соответствии с алгоритмом стабилизации;

2. для приема сигналов с ДВУ;

3. для выдачи управляющих сигналов на электромагниты рулевых машин;

4. для питания потенциометров обратной связи рулевых машин.

В состав АВУ входят следующие блоки (рис.16):

1. блок 1 – усилительно – преобразующие устройства каналов Р и Т;

2. блок 2 – усилительно – преобразующие устройства канала К;

3. блок УВ – преобразователь выходных сигналов каналов Р,К,Т в сигналы управления, подаваемые на обмотки реле РМ;

4. блок ПЦНz и НЦНн – преобразователи цифра – напряжение каналов Р и Т;

5. блок питания БП.

АВУ функционирует следующим образом.

Сигналы с ДК поступают на входы соответствующих каналов АВУ в виде напряжений переменного тока частотой 1000Гц.

Каждый канал (Бл1 и Бл2) выполнен на основе нескольких операционных усилителей (УО) постоянного тока, включенных в последовательную цепочку. В исходный момент входы АВУ закорочены. По команде «Сигн.КС» из БА срабатывает реле и сигнал с КГП поступает на вход УО1, осуществляющего согласование датчиков команд КГП с каналом и масштабирование сигнала переменного тока. Сигнал с выхода УО1 поступает на двухполупериодный фазочувствительный выпрямитель ФЧВ и через усилитель УО2 поступает на корректирующий контур КК, реализующий требуемую амплитудно-частотную характеристику. На входе операционного усилителя УО4 происходит суммирование сигналов из канала Р и ПЦНz. Сигнал с выхода УО4 поступает на операционный усилитель УО5 – инвертор. Выход УО5 соединен с блоком выходных усилителей УВ. На вход блока УВ сигнал поступает так же и с выхода УО4.

Канал Т аналогичен каналу Р, причем, по каналу из ДВУ происходят коммутации, аналогичные коммутациям в канале Р, а суммирование сигналов канала с ПЦНн происходит аналогично суммированию сигналов с ПЦНz в канале Р.

Рисунок 16 – Схема электрическая структурная аналогового вычислительного устройства

Работа канала К аналогична работе канала Р. Отличие заключается в том, что в этот канал не поступает сигнал с ПЦН и отсутствует инвертирующий усилитель. Сигналы крена на обмотки всех реле рулевых машин должны поступать с одной и той же полярностью.

Блок УВ содержит четыре операционных усилителя, на входах которых происходит суммирование сигналов с выходов каналов и потенциометров обратной связи рулевых машин, и четырех усилителей мощности, сигналы с которых поступают на электромагниты рулевых машин.

Преобразователи цифровых кодов в напряжение предназначены для преобразования выходного семиразрядного кода ДВУ в аналоговые напряжения, поступающие в каналы АВУ. ПЦН работает на принципе суммирования токов.

4. Блок автоматики (БА) 9Б85 является релейно-коммутационным прибором и предназначен для:

1. коммутации напряжений питания от наземного и бортового источников питания и подачи их к приборам системы управления;

2. выдачи разовых команд в аппаратуру системы управления;

3. выдачи напряжений на задействование пиротехнических средств агрегатов ракеты;

4. осуществления транзитных связей между приборами.

Функционально реле БА объединяются в группы. Реле каждой группы включается одновременно по командам, выдаваемым в виде постоянного напряжения 27В.

Группы реле БА подразделяются на имеющие самоблокировку (при снятии команды группа реле остается во включенном состоянии) и не имеющие самоблокировки (группа реле находится во включенном состоянии только на время действия команды).

Для повышения надежности прохождения команд группа исполнительных реле БА дублируется, образуя два канала параллельного действия. Выдача команд и коммутируемых напряжений происходит через параллельно включенные контакты исполнительных реле обоих каналов.

Для контроля срабатывания групп реле при проверке БА в составе системы управления служат две дублированные цепи контроля: цепь контроля обратимых операций и цепь контроля необратимых операций. Под необратимыми операциями понимаются операции по задействованию системы управления, при которых происходят необратимые процессы (например, задействование пиросредств ракеты). Остальные операции относятся к обратимым, при которых исходное состояние задействованных элементов объекта может быть восстановлено.

Для выдачи последней исполнительной команды, так называемой главной команды (ГК), на отсечку двигателя ракеты в БА предусмотрены два усилителя работающие каждый по своему каналу. Усилители главной команды питаются от бортового источника питания переменного трехфазного тока 40В, 1000Гц через понижающий трансформатор и выпрямитель. Усилитель главной команды состоит из транзисторного усилителя, сигнал с которого поступает на управляющий электрод тиристора. Тиристор используется в качестве силового коммутирующего элемента при задействовании пиросредств по сигналу главной команды, поступающему из ДВУ.

Для предотвращения случайных срабатываний пиросредств двигателя ракеты в результате неисправности усилителей ГК и тиристоров в БА предусмотрена защита цепей задействования пиросредств. В исходном состоянии цепи задействования отключены от усилителей ГК и источника питания контактами реле. Реле срабатывают только при наличии команды «101», поступающей из ДВУ в виде последовательного кода (две импульсные посылки с временным интервалом) и выдаваемой непосредственно перед главной командой.

Релейно-коммутационные цепи выполнены на реле типа РЭС-48А и типа РЭН-34 (для коммутации цепей со значительной токовой нагрузкой).

5. Турбогенераторный источник питания 9Б812 используется для приведения в действие электрогенераторов системы электропитания ракеты и питающей гидравлической установки рулевых приводов. Система энергоснабжения ракеты содержит специальную емкость с горючим и газогенератор. Газ с выхода газогенератора подается на две турбины. Турбина вращает ротор генератора постоянного тока и насос питающей гидравлической установки. Турбина вращает ротор генератора переменного тока частотой 1000Гц. Поскольку давление газа на входе в турбоагрегат нестабильно, необходимо использовать совершенные средства регулирования генераторов и питающей гидравлической установки.

6. Блок управления турбогенераторным источником питания (БУ ТГИП) 9Б813 (рис.17) осуществляет следующие функции:

1. преобразует переменное трехфазное напряжение генератора Г1 турбогенератора в постоянное напряжение;

2)стабилизирует напряжение канала постоянного тока;

3) стабилизирует напряжение и частоту переменного трехфазного тока генератора Г2 турбогенератора;

4) осуществляет включение (отключение) питания бортовой аппаратуры по каналу переменного тока;

5. подключает (отключает) дополнительную электроподгрузку к генератору канала постоянного тока Г1.

Для выполнения данных функций блок управления содержит регуляторы напряжений каналов постоянного и переменного токов РН1 и РН2, прецизионный регулятор частоты переменного трехфазного тока (ПРЧ),коммутационное устройство (КУ) и устройство электроподгрузки (УЭП).

Прецизионный регулятор частоты ПРЧ обеспечивает регулирование частоты генератора Г2 в заданных пределах путем управления тормозным моментом на валу рабочего генератора Г2 с помощью индукторного генератора Г3. ПРЧ имеет два канала регулирования: грубый канал, в состав которого входят частотный дискриминатор и усилитель, и точный канал фазовой автоподстройки частоты, содержащий кварцевый задающий генератор и фазовый дискриминатор.

Грубый канал осуществляет регулирование путем сравнения частот регулируемого генератора Г2 и опорной частоты 1000Гц, на которую настроен резонансный контур частотного дискриминатора.

Точный канал обеспечивает компенсацию фазовой ошибки грубого канала и синхронизацию генератора Г2 с источником эталонной частоты. Суммирование сигналов частотного и фазового дискриминаторов осуществляется на входе усилителя, нагрузкой которого является обмотка возбуждения ОВ нагрузочного индуктора генератора Г3. Мощность, развиваемая генератором Г3, а следовательно и противодействующий крутящий момент на роторе турбины второй ступени зависят от величины тока возбуждения. В зависимости от частоты переменного тока генератора Г2 изменяется ток в обмотке возбуждения генератора Г3 таким образом, чтобы компенсировать разницу между величиной крутящего момента, развиваемого турбиной, и величиной момента нагрузки генератора Г2.

Устройство электроподгрузки УЭП предназначено для включения дополнительной электрической нагрузки к генератору канала постоянного тока Г1 при превышении оборотов генератора заданного значения и отключения этой нагрузки при снижении оборотов ниже определенного уровня. Для рассеивания избыточной электрической мощности при изменении нагрузки турбогенератора предназначен блок резисторов БРе.

7. Рулевой привод (РП) 9Б89 предназначен для отклонения органов управления ракеты, т.е четырех отклоняемых сопел и четырех решетчатых аэродинамических рулей, на углы, пропорциональные величине и полярности управляющих сигналов.

Рулевой привод состоит из питающей гидравлической установки (ПГУ) 9Б88, четырех однокаскадных электрогидравлических рулевых машин (РМ) 9Б89 и монтажного комплекта. Рабочей жидкостью РП является масло МГЕ-4А.

ПГУ предназначена для создания стабильного давления рабочей жидкости и подачи ее в РМ и конструктивно представляет собой моноблок, состоящий из насосного узла и клапанной коробки.

Насосный узел ПГУ представляет собой корпус, служащий баком, в котором смонтированы насос и сильфон со встроенным в него подпорным устройством. На корпусе смонтирован клапан сброса. Клапанная коробка представляет собой корпус, в котором смонтированы переливной клапан, фильтроэлемент и обратный клапан. На корпусе клапанной коробки смонтирован клапан гидроподгрузки.

Основным элементом ПГУ является нерегулируемый насос центробежно-вихревого типа с подачей 11+8,5 л/мин, смонтированный в корпусе клапанной коробки и погруженный в полость бака, заполненную рабочей жидкостью. Основным рабочим элементом насоса является вихревое колесо, по обе стороны которого установлены крыльчатки для обеспечения безкавитационной работы насоса. При вращении вала насоса рабочая жидкость поступает из внутренней полости бака через клапаны всасывания к крыльчаткам и подается ими к рабочим каналам вихревого колеса, где получает энергию колеса, после чего рабочая жидкость поступает в напорный канал.

На корпусе клапанной коробки (на линии напорного канала) установлен клапан гидроподгрузки, предназначенный для ограничения предельного числа оборотов (38500 об/мин) вала ПГУ. Основным элементом клапанной коробки является переливной клапан, предназначенный для слива излишков рабочей жидкости из напорной линии ПГУ в полость бака при уменьшении потребления жидкости блоками РМ.

Рулевые машины предназначены для приведения в движение органов управления в соответствии с электрическим управляющим сигналами. Конструктивно РМ представляет собой устройство, состоящее из электрогидравлического усилителя мощности (золотника) и гидроцилиндра с блоком потенциометров. Блок потенциометров состоит из потенциометра обратной связи, потенциометра телеметрии и контрольно-измерительного потенциометра, необходимого при регламентной проверке РП в составе системы управления.

Монтажный комплект предназначен для связи ПГУ с РМ и представляет собой трубопроводы с гидроразъемами на концах.

При работе насос подает рабочую жидкость из бака в магистраль высокого давления, откуда она, проходя через переливной клапан, обратный клапан, фильтроэлемент по трубопроводам поступает к РМ, обеспечивая перепад давления на гидроцилиндрах до 98-112 кгс/см2. Из блоков РМ рабочая жидкость сливается во внутреннюю полость бака.

При подаче токов управления на электрогидравлические усилители мощности в зависимости от их полярности происходит перераспределение подачи рабочей жидкости между полостями гидроцилиндров РМ, при этом происходит изменение направления усилия на шторах РМ, что вызывает движение штока в том или ином направлении и соответствующий поворот органа управления. Движение штока продолжается до тех пор, пока электрические сигналы, снимаемые с потенциометров обратной связи, не скомпенсируют управляющие сигналы, подаваемые на электрические усилители мощности АВУ.

Вал насоса ПГУ приводится в действие турбиной турбогенераторного источника питания. Для обеспечения работы привода при регламентных проверках используется НПГУ 9Б398, которая стыкуется к гидроразъемам «СЛИВ» и «НАГНЕТАНИЕ» ПГУ.

8. Комплект кабелей совместно с коробкой распределительной обеспечивает электрические связи приборов и блоков системы управления и подсоединения их к наземному оборудованию и регламентной аппаратуре.

В процессе проектирования системы управления ракетой (системы навигации) необходимо с учетом конструкции и особенностей объекта выбрать общую структуру системы, принципы построения отдельных функциональных блоков, разработать и исследовать алгоритмы решения задач управления [12,13,14].