РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК H05K10/00 

Изобретение относится к области радиолокационной техники СВЧ и может быть, в частности, использовано в передающих устройствах военных радиолокационных станций дальнего обнаружения и наведения.

Известно устройство защиты магнетрона радиолокационной станции типа АРС-15, позволяющее значительно увеличить надежность работы станции при длительной непрерывной эксплуатации.

Известно устройство защиты высоковольтных цепей магнетронного генератора, входящего в состав радиолокационной станции типа АРС-15, которое значительно увеличивает надежность передающей системы радиолокационной станции.

Известно устройство защиты передающей системы радиолокационной станции дальнего обнаружения и наведения П-20 сантиметрового диапазона волн. Станция обеспечивала круговой обзор и обнаружение целей в зоне своего действия, отражала воздушную обстановку на экране станции и на выносном индикаторе кругового обзора. Станция была первым советским радарным устройством дальнего обнаружения и наведения.

Известно устройство защиты мощного клистрона с полупроводниковым логическим унифицированным элементом [4]. В цепь электродинамической системы включен резистор, который шунтируют конденсатором. Резистор и конденсатор образуют датчик, сигнал с выхода которого управляет пороговым устройством. Переключение порогового устройства ведет к выработке единичного сигнала, управляющего работой исполнительного устройства. При выборе логических элементов возникают трудности. В импульсном режиме работы мощного клистрона конденсатор преобразовывает 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 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, который может изменяться с изменением напряжения, а не в отключении источника.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является резервированное устройство. 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 выпрямитель.

Существенным недостатком этого устройства является низкая надежность при выполнении основного и резервного блоков на клистронах. Это связано с тяжелым тепловым режимом мощных клистронов, помещенных в многослойную защитную оболочку, предотвращающую обслуживающий персонал от жесткого рентгеновского и СВЧ-излучения.

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

Это достигается путем выполнения введенного формирователя управляющих сигналов на первом и втором компараторах и введения в блок переключения сдвоенной кнопки, а также включения ключей автоматов дистанционного включения в цепи питания катодов клистронов основного и резервного блоков и введения инверторов и тиристоров.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема привязки напряжений.

Резервированное устройство содержит основной блок 1, резервный блок 2, формирователь 3 управляющих сигналов, блок 4 переключения, тиристор 5 основного блока, тиристор 6 резервного блока, автомат 7 дистанционного включения основного блока, автомат 8 дистанционного включения резервного блока, резистивный делитель 9 (Р₁Р₂Р₃), первую дифференцирующую цепочку 10 (С₂Р₁₇), первый развязывающий диод 11 (Д₇), вторую дифференцирующую цепочку 12 (С₁Р₁₃), первый инвертор 13 (И₁), второй развязывающий диод 14 (Д₈), второй инвертор 15 (И₂), блок 16 сигнализации.

Основной блок 1 содержит высоковольтный основной выпрямитель 17, фокусирующую основную катушку 18, мощный основной клистрон 19, блок питания основного соленоида 20.

Резервный блок 2 содержит высоковольтный резервный выпрямитель 21, фокусирующую резервную катушку 22, мощный резервный клистрон 23 блок питания резервного соленоида 24.

Формирователь управляющих сигналов 3 содержит первый компаратор 25 (К₁), выполненный на операционном усилителе минимальной защиты ОУ_мин, второй компаратор 26 (К₂), выполненный на операционном усилителе максимальной защиты ОУ_мах. Устройство содержит также основной импульсный трансформатор (ИТ_о), защиту основного клистрона 30, импульсный резервный трансформатор (ИТ_р), защиту резервного клистрона (ЗР), амперметр (А).

Одна пара контактов сдвоенной кнопки Кн блока 4 переключения включена в цепь питания тиристора 5 основного блока и подключена к управляющему входу этого тиристора, другая пара контактов включена в цепь питания тиристора 6 резервного блока, катод тиристора 5 основного канала соединен с автоматом 7 дистанционного включения основного блока, катод тиристора 6 резервного канала соединен с автоматом дистанционного включения 8 резервного блока и с блоком 16 сигнализации, ключи автоматов дистанционного включения 7 и 8 включены в цепи питания катодов клистронов основного и резервного блоков соответственно, одни выводы фокусирующих катушек клистронов подключены к шинам питания соответственно, а другие выводы объединены через резистивный делитель 9, один отвод которого соединен с входом первого компаратора 25, выход которого через последовательно соединенные первую дифференцирующую цепочку 10 и первый развязывающий диод 11 подключен к аноду тиристора 5 основного блока и входу первого инвертора 13, другой отвод резистивного делителя 9 подключен к входу второго компаратора 26, выход которого через последовательно соединенные вторую дифференцирующую цепочку 12, второй инвертор 15 и второй развязывающий диод 14 подключен к входу первого инвертора 13, выход которого соединен с управляющим входом тиристора 6 резервного блока.

Резервированное устройство работает следующим образом.

При нажатии оператором кнопки Кн блока 4 переключения положительный потенциал подается на управляющий электрод тиристора 5 основного блока и он начинает проводить ток. Срабатывает автомат 7 дистанционного включения основного блока и напряжение сети поступает на блок 20 питания соленоида основного блока и блок 17 высоковольтного выпрямителя также основного канала. С выхода этих блоков постоянное напряжение поступает на фокусирующую катушку 18 и катод мощного клистрона 19 основного блока. Клистрон начинает генерировать колебания. Если напряженность поля внутри фокусирующей катушки 18 находится в допустимых пределах, то протекающий через резистивный делитель 9 ток создает падение напряжения на потенциометрах Р₁ и Р₃. При этом срабатывает первый компаратор 25. Потенциал на выходе операционного усилителя минимальной защиты ОУ_мин резко меняется от практически нулевого значения до максимального. Это рабочий режим работы фокусирующей системы 18.

В аварийном режиме, например, при значительном уменьшении тока фокусирующей катушки 18 основного канала отключается операционный усилитель минимальной защиты ОУ_мин первого компаратора 25. С его выхода снимается положительный потенциал, который после прохождения первой дифференцирующей цепочки 10 превращается в остроконечный импульс отрицательной полярности. Этот импульс проходит через первый развязывающий диод 11 и поступает на анод тиристора 5 основного канала, отключая его. Отключается также автомат дистанционного включения 7 основного канала, который снимает переменное стабилизированное напряжение 220 В с высоковольтного выпрямителя 17 и блока питания соленоида 20 основного канала. После этого отключается мощный клистрон 19. Одновременно включается мощный клистрон 23 резервного блока за счет включения тиристора 6 резерва положительным импульсом, снимаемым с выхода первого инвертора 13.

Работа радиолокационной станции продолжается. В это время происходит замена вышедшей из строя фокусирующей катушки 18 основного канала. После замены фокусирующей катушки 18 оператор нажимает кнопку Кн блока 4 переключения. Положительный потенциал подается на упpавляющий электрод тиристора 5 и включается мощный клистрон 19 основного блока. Отрицательный потенциал запирает тиристор 6 резервного блока 2 и отключается клистрон 23 резерва. Станция продолжает работу в составе клистрона 19 основного блока 1.

Если ток фокусирующей катушки 18 превысит номинальное значение, срабатывает операционный усилитель максимальной защиты ОУ_мах второго компаратора 26. На его выходе появляется положительное напряжение, которое дифференцируется второй дифференцирующей цепочкой 12 с выделением импульса положительной полярности, который после прохождения второго инвертора 15 в отрицательной полярности проходит через второй развязывающий диод 14 и поступает на вход тиристора 5. Далее процесс протекает аналогично работе устройства при срабатывании минимальной защиты.

Благодаря применению предлагаемого устройства значительно повышается надежность работы радиолокационной станции дальнего обнаружения и наведения. За счет тяжелого теплового режима фокусирующих катушек, помещенных в многослойную радиационную защиту, значительно увеличивается возможность выхода из строя фокусирующей системы. Особенно часто возникают межвитковые замыкания и замыкания на корпус, что приводит к нарушению структуры и напряженности магнитного поля. Поэтому возникла необходимость в защите фокусирующих цепей клистронного генератора для предотвращения выхода из строя дорогостоящей лампы. Предлагаемое резервированное устройство значительно увеличивает надежность функционирования радиолокационной станции.

Использование: радиолокация, передающие устройства радиолокационных станций. Сущность изобретения: в резервированном устройстве, содержащем основной и резервный блоки, включающие каждый клистрон с блоком питания, обеспечивается защита фокусирующих цепей клистрона, что повышает надежность устройства. 2 ил.

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основной блок и резервный блок, соединенные через блок переключения с шинами питания, а также формирователь управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при выполнении основного и резервного блоков на клистронах, в блок переключения введены сдвоенная кнопка, одна пара контактов которой включена в цепь питания тиристора основного блока и подключена к управляющему входу этого тиристора, а другая пара контактов включена в цепь питания тиристора резервного блока, а катод тиристора основного канала соединен с автоматом дистанционного включения основного канала, а катод тиристора резервного канала соединен с автоматом дистанционного включения резервного блока и с блоком сигнализации, а формирователь управляющих сигналов выполнен на первом и втором компараторах, ключи автоматов дистанционного включения включены в цепи питания катодов клистронов основного и резервного блоков соответственно, одни выводы фокусирующих катушек клистронов подключены к шинам питания соответственно, а другие выводы объединены через резистивный делитель, один отвод которого соединен с входом первого компаратора, выход которого через последовательно соединенные первую дифференцирующую цепочку и первый развязывающий диод подключен к аноду тиристора основного блока и входу первого инвертора, другой отвод резистивного делителя подключен к входу второго компаратора, выход которого через последовательно соединенные вторую дифференцирующую цепочку, второй инвертор и второй развязывающий диод подключен к входу первого инвертора, выход которого соединен с управляющим входом тиристора резервного блока.