ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР ТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F41G5/24 

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к приводам наведения и стабилизации танкового вооружения.

Известен стабилизатор танкового вооружения 2Э28М (БК1.370.058ТО). Привод горизонтального наведения (ГН) данного стабилизатора работает в двух режимах:
- режиме нестабилизированного полуавтоматического наведения (режим ПА) и
- в режиме стабилизации и стабилизированного наведения (режим А).

Основным параметром стабилизатора является ошибка стабилизации в режиме А при движении танка, которая вследствие особенностей объекта и гидропривода имеет достаточно большую величину. Средняя амплитудная ошибка в данных стабилизаторах составляет величину до 2 т.д., что является существенным недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому электрогидравлическому стабилизатору танкового вооружения является электрогидравлический стабилизатор 2Э28М (БК1.370.058ТО), функциональная схема которого приведена на фиг.1.

Электрогидравлический стабилизатор содержит последовательно соединенные усилитель мощности, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и датчиком положения люльки насоса, гидромотор большого момента, редуктор, пушку с расположенными на ней датчиком угла и гиротахометром, выходы которых соединены со входом согласующего усилителя, выход которого соединен со входом усилителя мощности.

Для объекта стабилизации (пушки), как механической системы, справедливой является модель многомассового объекта, т.е. нескольких масс, связанных между собой элементами с конечной жесткостью. На фиг.3 приведена характерная амплитудно-частотная характеристика (далее АЧХ) пушки в области взаимодействия наиболее существенных масс объекта - башни и пушки и с учетом резонанса редуктора. Как видно из фиг.3, АЧХ объекта имеет достаточно сложный вид, а объект стабилизации характеризуется как сложный колебательный объект с быстро падающей фазовой характеристикой.

Уменьшение величины ошибки стабилизации (без учета компенсационного канала по датчику линейных ускорений) определяется возможностью увеличения коэффициента усиления контура главной обратной связи при определенных показателях колебательности системы, что является достаточно сложной задачей, и при этом повышение точности стабилизации за счет увеличения коэффициента возможно, в основном, за счет оптимизации характеристик гидропривода и повышения их стабильности.

Гидропривод, основой которого является насос переменной производительности, представляет собой сложное динамическое звено с вариациями характеристик, обусловленных технологическими причинами при изготовлении и изменением температуры рабочей жидкости привода. Изменение нелинейностей в приводе: гистерезиса электрогидравлического регулятора насоса, изменение перетечек вследствие изменения вязкости масла, увеличение трения существенным образом сказывается на частотных характеристиках гидропривода, что приводит к увеличению ошибки стабилизатора либо за счет повышения его колебательности, либо за счет снижения общего коэффициента усиления системы. На фиг.4 приведена упрощенная структурная схема насоса с усилителем мощности. Структурная схема поясняет высокий порядок передаточной функции насоса как системы регулирования и целесообразность введения дополнительной ее корректировки.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение точностных характеристик электрогидравлического стабилизатора пушки за счет оптимизации частотных характеристик гидропривода и повышения их стабильности.

Данная задача решается тем, что в электрогидравлический стабилизатор танковой башни, содержащий последовательно соединенные усилитель мощности, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и датчиком положения люльки насоса, гидромотор большого момента, редуктор, пушку с расположенными на ней датчиком угла и гиротахометром, выходы которых соединены со входом согласующего усилителя, согласно изобретению дополнительно введены сумматор и корректирующее звено, причем выход датчика положения люльки соединен со входом корректирующего звена, выход корректирующего звена соединен с первым входом сумматора, выход согласующего усилителя соединен со вторым входом сумматора, а выход сумматора соединен со входом усилителя мощности.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: сумматора и корректирующего звена и их связями с остальными элементами стабилизатора.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые блоки достаточно широко известны в технике (П. Хоровиц, У. Хилл "Искусство схемотехники", Москва, "Мир", 1986 г.).

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами стабилизатора вышеуказанные блоки позволяют существенно повысить точность стабилизации в сравнении с известными аналогами и прототипом.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 приведена функциональная схема прототипа.

На фиг.2 - функциональная схема заявляемого устройства.

На фиг.3 приведена упрощенная амплитудно-частотная характеристика объекта стабилизации.

На фиг.4 - структурная схема насоса с усилителем мощности.

На фиг.5 - вариант исполнения корректирующего звена.

На фиг.6 - пример исполнения сумматора.

Корректирующее звено выполнено и виде фильтра, реализованного на резисторах и конденсаторах.

Сумматор выполнен на операционном усилителе с суммирующими резисторами.

Электрогидравлический стабилизатор танковой пушки (фиг. 2) содержит последовательно соединенные усилитель мощности 1, насос 2 с датчиком положения люльки насоса 3, гидромотор большого момента 4, объект стабилизации 5 с расположенными на нем датчиком угла 6 и гиротахометром 7, выходы которых соединены со входом согласующего усилителя 8.

Кроме того, стабилизатор содержит сумматор 9 и корректирующее звено 10, причем выход корректирующего звена 10 соединен с первым входом сумматора 9, выход согласующего усилителя 8 подключен ко второму входу сумматора 9, выход сумматора соединен с входом усилителя мощности 1.

На фиг. 5 приведен вариант схемы корректирующего звена сигнала датчика положения люльки, обеспечивающий улучшение фазовой характеристики привода. Схема представляет собой пропорционально-интегральное звено с отказом и реализует коррекцию частотной характеристики гидропривода в области средних частот, т.е. в области АЧХ стабилизатора, определяющей коэффициент усиления стабилизатора и показатели колебательности, причем скорректированные частотные характеристики насоса сопрягаются с характеристиками пушки таким образом, что обеспечивается подъем фазовой характеристики системы в районе частоты среза системы.

Устройство работает следующим образом.

При движении танка возмущающие моменты М возм. выводят башню с пушкой из согласованного с датчиком угла положения, вследствие чего на выходах датчика угла 6 и гиротахометра 7 вырабатываются соответствующие сигналы.

После преобразования в согласующем усилителе 8 эти сигналы отрицательных обратных связей поступают на сумматор 9, с выхода которого усиленные в усилителе мощности 1 сигналы поступают на вход насоса 2.

Насос изменяет свою производительность, приводя во вращение гидромотор большого момента 4, связанный через редуктор с объектом стабилизации 5, уменьшая величину ошибки на выходе датчика угла.

В заявляемом техническом решении повышение точности обеспечивается за счет введения дополнительной обратной связи по положению люльки насоса с коррекцией частотной характеристики в области средних частот.

При этом достигается возможность увеличения жесткости стабилизатора (коэффициента усиления) и соответственно снижения ошибки стабилизации.

Экспериментальные исследования заявляемого стабилизатора в составе танка показали, что в сравнении с прототипом получено повышение точности приблизительно на 30%.

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к приводам наведения и стабилизации танкового вооружения. Технический результат - повышение точностных характеристик стабилизатора за счет оптимизации частотных характеристик гидропривода и повышения их стабильности. Для этого в электрогидравлический стабилизатор, содержащий последовательно соединенные усилитель мощности, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и датчиком положения люльки насоса, гидромотор большого момента, редуктор, пушку с расположенным на ней датчиком угла и гиротахометром, выходы которых соединены со входом согласующего усилителя, дополнительно введены сумматор и корректирующее звено, причем выход датчика положения люльки соединен со входом корректирующего звена, выход корректирующего звена соединен с первым входом сумматора, выход согласующего усилителя соединен со вторым входом сумматора, а выход сумматора соединен со входом усилителя мощности. 6 ил.

Электрогидравлический стабилизатор танковой башни с установленной на ней пушкой, содержащий последовательно соединенные усилитель мощности, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и датчиком положения люльки насоса, гидромотор большого момента, редуктор, расположенные на пушке датчик угла и гиротахометр, выходы которых соединены со входом согласующего усилителя, отличающийся тем, что он снабжен сумматором и корректирующим звеном, причем выход датчика положения люльки соединен со входом корректирующего звена, выход корректирующего звена соединен с первым входом сумматора, выход согласующего усилителя соединен со вторым входом сумматора, а выход сумматора соединен со входом усилителя мощности.