РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК H05K10/00 

Изобретение относится к радиолокационной технике СВЧ и ракетной технике и может быть, в частности, использовано в передающих устройствах, сверхмощных военных радиолокационных станциях дальнего обнаружения и наведения.

Известно устройство защиты магнетрона радиолокационной станции типа АРС-15 [1]. Известно устройство защиты передающей системы радиолокационной станции дальнего обнаружения и наведения П-20 сантиметрового диапазона волн [2] . Станция обеспечивала круговой обзор и обнаружение целей в зоне своего действия, отражала воздушную обстановку на экране станции и на выносном индикаторе кругового обзора.

Известно устройство защиты высоковольтных цепей магнетронного генератора, входящего в состав радиолокационной станции АРС-15 [3].

Известно устройство защиты мощного клистрона с полупроводниковыми унифицированными логическими элементами [4]. В цепь электродинамической системы включен резистор, который шунтируют конденсатором. Резистор и конденсатор образуют датчик, сигнал с выхода которого управляет пороговым устройством. Переключение порога устройства ведет к выработке единичного сигнала, управляющего работой исполнительного устройства. При выборе логических элементов встречаются трудности. В импульсном режиме конденсатор преобразует импульсные сигналы на выходе датчика в аналоговое напряжение на выходе. Из-за конечной величины емкости конденсатора напряжение на выходе имеет пульсирующий характер, что создает зону нечувствительности защиты и снижает ее коэффициент возврата. Возрастание постоянной времени интегрирования входного сигнала вызывает задержку в срабатывании защиты. Значение коэффициента возврата существенно при выборе способа управления источником при перегрузке, а не в отключении источника.

Наиболее близким техническим решением является резервированное устройство [5] . При холодном (ненагруженном резервировании) резервный компонент обесточен и исключен из функциональной схемы устройства электропитания. Он начинает функционировать только лишь при отказе основного компонента. Резервный выпрямитель при исправном основном обесточен и исключен из функциональной схемы. При отказе основного выпрямителя устройство переключения УП получает соответствующий сигнал и, воздействуя на переключатели П₁ и П₂, отключает из схемы отказавший выпрямитель и включает резервный.

Недостатком прототипа является низкая надежность функционирования при выполнении основного и резервного блоков на клистронах.

Целью устройства является повышение надежности устройства при выполнении основного и резервного блоков на клистронах.

Цель достигается тем, что формирователь управляющих сигналов выполнен на компараторах, а блок переключений - на реле. Исполнительное устройство выполнено на диодно-тиристорном выпрямителе, сигнал с выхода которого переключает основной клистрон на резервный. Устройство реагирует как на увеличение рабочего тока, так и на его уменьшение.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого резервированного устройства.

Резервированное устройство содержит основной блок 1, резервный блок 2, формирователь управляющих сигналов 3, автомат дистанционного включения 4 (АД), диодно-тиристорный выпрямитель 5 (ДТ), блок 6 переключения в виде реле РЛ, кнопку включения 7 (Кн), прямосмещенный диод 8 (Д₄), блок 9 сигнализации (БС), усилитель 10, инвертируемый усилитель 11, резистивный делитель напряжения 12.

Основной блок 1 содержит мощный клистрон 13 (МКО), фокусирующую катушку 14 (ФКО), высоковольтный выпрямитель 15 (ВВВО). Резервный блок 2 содержит мощный клистрон 16 (МКР), фокусирующую катушку 17 (ФКР), высоковольтный выпрямитель 18 (ВВВР). Формирователь управляющих сигналов 3 содержит первый компаратор 19 (КР₁), выполненный на операционном усилителе минимальной защиты ОУ_мин, второй компаратор 20 (КР₂), выполненный на операционном усилителе максимальной защиты ОУ_мах. Основной 1 и резервный 2 блоки соединены с шинами питания через блок 6 переключений. Одна диагональ диодно-тиристорного выпрямителя 5 через ключи автомата дистанционного включения 4 соединена с соответствующими шинами питания. Между соответствующей шиной питания и общей шиной включены последовательно соединенные кнопка 7 включения, прямосмещенный диод 8 и обмотка реле 6. Первый размыкающий контакт реле 6 включен в цепь питания блока 9 сигнализации, а первый замыкающий контакт включен между выходом диодно-тиристорного выпрямителя 5 и одним выводом фокусирующей катушки 14 клистрона основного блока 1. Между другим выводом фокусирующей катушки клистрона основного блока 1 и общей шиной введен резистивный делитель напряжения 12, к одному отводу которого подключен вход первого компаратора 19 (КР₁), а к другому отводу - вход второго компаратора 20 (КР₂) формирователя управляющих сигналов 3. Управляющий вход тиристора Т диодно-тиристорного выпрямителя 5 соединен с точкой соединения прямосмещенного диода 8 и обмотки реле 6, а через усилитель 10 и инвертируемый усилитель 11 - с выходами первого и второго компараторов 19 и 20. Второй замыкающий контакт реле 6 включен в цепь питания катода клистрона 13 основного блока 1, второй размыкающий контакт включен в цепь питания фокусирующей катушки 17 клистрона резервного блока 2, третий размыкающий контакт включен в цепь питания катода клистрона 16 резервного блока 2.

Резервированное устройство работает следующим образом.

После включения включателя Вкл. 1 срабатывает автомат дистанционного включения 4 и на трансформатор Тр поступает переменное напряжение сети. Одновременно включается оператором кнопка включения 7 (Кн) и положительный потенциал через прямосмещенный диод 8 (Д₄) поступает на управляющий электрод тиристора Т диодно-тиристорного выпрямителя 5, вызывая его включение. На выходе диодно-тиристорного выпрямителя 5 (ДТ) появляется выпрямленное напряжение. Одновременно срабатывает реле 6 (РЛ), размыкается контакт К₁ и отключается блок 9 сигнализации (БС). Также замыкаются контакты К₂ и К₅, положительный потенциал поступает на фокусирующую катушку 14 (ФКО) и включается высоковольтный выпрямитель 15 (ВВВО). Мощный клистрон 13 (МКО) начинает генерировать СВЧ-колебания. Одновременно отключается клистрон 16 резервного блока 2 за счет размыкания контактов К₃ и К₄ после нажатия кнопки 7 включения (Кн). Перед нажатием кнопки оператор отключает включатель Вкл. 2. Таким образом, мощный основной клистрон МКО работает, а резервный МКР отключается. Если ток фокусирующей катушки 14 (ФКО) находится в рабочих пределах, соответствующих паспортному значению, то срабатывает операционный усилитель ОУ_мин минимальной защиты первого компаратора 19 (КР₁). На его выходе появляется положительный потенциал, который через усилитель 10 (У) напрямую поступает на управляющий электрод тиристора Т диодно-тиристорного выпрямителя 5 (ДТ). Кнопка 7 включения (Кн) отпускается оператором. Это основной режим работы мощного клистрона 13 (МКО) основного блока 1.

Рассмотрим аварийный режим. Если ток фокусирующей катушки 14 (ФКО) по какой-либо причине понижается ниже паспортного значения, то происходит отключение операционного усилителя минимальной защиты ОУ_мин, входящего в состав первого компаратора 19 (КР₁). С его выхода снимается положительный потенциал и одновременно положительный потенциал снимается с управляющего электрода тиристора Т. Поэтому диодно-тиристорный выпрямитель 5 (ДТ) отключается. Срабатывает реле 6 (РЛ), т.е. обесточивается. Замыкается контакт К₁ и размыкаются контакты К₂ и К₅. При этом отключается основной мощный клистрон 13 (МКО) и включается блок сигнализации 9 (БС). Одновременно замыкаются контакты К₃ и К₄. Включатель Вкл. 2 к этому времени уже замкнут. Включается в работу резервный мощный клистрон 16 (МКР) и радиолокационная станция продолжает работу. При этом срочно производится замена вышедшей из строя фокусирующей катушки. После замены происходит нажатие кнопки 7 включения (Кн) и переключение резервного клистрона на основной. Радиолокационная станция продолжает работу. В противоположном режиме, когда ток фокусирующей катушки 14 (ФКО) превышает допустимый предел, например при частичном межвитковом замыкании из-за тяжелого теплового режима катушки, окруженной трехслойной защитой и находящейся глубоко под землей, происходит срабатывание максимальной защиты. При этом напряженность магнитного поля соленоида резко снижается, что грозит выходу из строя дорогостоящей клистронной лампы. Поэтому срабатывает операционный усилитель максимальной защиты ОУ_мах второго компаратора 20 (КР₂). На его выходе появляется положительный потенциал, который через инвертируемый усилитель 11 (ИУ) поступает через диод Д₆ в отрицательной полярности на управляющий электрод тиристора Т диодно-тиристорного выпрямителя 5 (ДТ), запирая его. При этом потенциал на входе реле 6 (РЛ) становится нулевым и реле отключается. После отключения реле 6 размыкаются контакты К₂ и К₅ и отключается мощный основной клистрон 13 (МКО). Сразу же включается резервный клистрон 16 (МКР). Работа радиолокационной станции продолжается. После замены вышедшей из строя фокусирующей основной катушки 14 (ФКО) происходит включение основного клистрона 13 (МКО) путем нажатия оператором на кнопку 7 включения (Кн).

Эффект от применения резервированного устройства заключается в том, что значительно увеличивается надежность работы радиолокационной станции дальнего обнаружения и наведения при выполнении основного и резервного блоков на клистронах. Повышение надежности особенно важно при работе радиолокационной станции в составе ракетного комплекса. Поскольку подлетное время ракет противника составляет считанные минуты, то надежность противоракетной обороны должна быть высокой. Применение разработанной защиты позволяет избежать выхода из строя дорогостоящей клистронной лампы, автоматически включить резервное устройство и тем самым обеспечить безотказную работу противоракетной системы.

Использование: в передающих устройствах, сверхмощных радиолокационных станциях дальнего обнаружения и наведения. Сущность изобретения: устройство содержит основной и резервный блоки, соединенные через блок переключений с шинами питания, и формирователь управляющих сигналов. Основной и резервный блоки выполнены на клисторнах, формирователь управляющих сигналов выполнен на компараторах, а блок переключений - на реле. Исполнительный узел выполнен на диодно-тиристорном выпрямителе, сигнал с выхода которого переключает основной клистрон на резервный. 1 ил.

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основной блок и резервный блок, соединенные с шинами питания через блок переключений, а также формирователь управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при выполнении основного и резервного блоков на клистронах, введены автомат дистанционного включения, диодно-тиристорный выпрямитель, одна диагональ которого через ключи автомата дистанционного включения соединена с соответствующими шинами питания, формирователь управляющих сигналов выполнен на первом и втором компараторах, а блок переключений выполнен на реле, при этом между соответствующей шиной питания и общей шиной включены последовательно соединенные кнопка включения, прямосмещенный диод и обмотка реле, первый размыкающий контакт которого включен в цепь питания блока сигнализации, первый замыкающий контакт включен между выходом диодно-тиристорного выпрямителя и одним выводом фокусирующей катушки клистрона основного блока, между другим выводом которой и общей шиной введен резистивный делитель напряжения, к одному отводу которого подключен вход первого компаратора, а к другому отводу - вход второго компаратора, причем управляемый вход тиристора диодно-тиристорного выпрямителя соединен с точкой соединения прямосмещенного диода и обмотки реле, а через усилитель и инвертирующий усилитель - с выходами первого и второго компараторов соответственно, второй замыкающий контакт реле включен в цепь питания катода клистрона основного блока, второй размыкающий контакт включен в цепь питания фокусирующей катушки клистрона резервного блока, третий размыкающий контакт включен в цепь питания катода клистрона резервного блока.