СТАБИЛИЗАТОР ТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F41G5/24 

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к стабилизаторам танкового вооружения.

Известен стабилизатор танкового вооружения 2Э42. Стабилизатор 2Э42 выполнен по схеме электрической принципиальной БС1.370.008ЭЗ и описан в БС1.370.008ТО, ТУ (см. также фиг.1). Данный стабилизатор принят за прототип. Стабилизатор имеет два силовых привода горизонтального (ГН) и вертикального наведения (ВН), механически связанных соответственно с башней и пушкой танка, блок управления приводами ГН и ВН и гироскопические датчики, механически связанные с башней и пушкой танка, причем сигналы с гироскопических датчиков обрабатываются блоком управления и вводятся в контур управления приводами. Гироскопические датчики питаются от трехфазной сети танка переменного напряжения 36В 400Гц.

Недостатком стабилизатора-прототипа является возникновение неконтролируемого переброса башни (движения с максимальной скоростью в произвольном направлении) и постановка пушки на упор при пропадании одной или нескольких фаз переменного напряжения сети танка.

Изобретение решает задачу повышения безопасности эксплуатации стабилизатора за счет устранения аварийной ситуации - неконтролируемого переброса башни и постановки пушки на упор при отсутствии одной или нескольких фаз переменного напряжения питания гироскопических датчиков.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в стабилизатор, содержащий блок управления, привод ГН, механически соединенный с башней, привод ВН, механически соединенный с пушкой, гироскопические датчики, механически связанные с башней и пушкой танка, причем выходы блока управления соединены с входами привода ГН и привода ВН, а гироскопические датчики, подключенные к трехфазной сети питания, выходами соединены с входами блока управления, согласно изобретению дополнительно введены первый компаратор, второй компаратор, логический элемент "сумма по модулю два", первый счетчик, второй счетчик, третий счетчик, четвертый счетчик, первый регистр, второй регистр, третий регистр, тактирующий генератор, первое устройство сравнения, второе устройство сравнения, третье устройство сравнения, четвертое устройство сравнения, пятое устройство сравнения, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент ИЛИ, первый логический элемент И, второй логический элемент И, третий логический элемент И, четвертый логический элемент И, третий логический элемент ИЛИ, причем первый вход первого компаратора соединен с первой фазой трехфазной сети, второй вход первого компаратора соединен со второй фазой трехфазной сети, первый вход второго компаратора соединен с третьей фазой трехфазной сети, второй вход второго компаратора соединен со второй фазой трехфазной сети, выход первого компаратора соединен с первым входом логического элемента "сумма по модулю два" и первым входом второго счетчика, выход второго компаратора соединен со вторым входом логического элемента "сумма по модулю два" и первым входом третьего счетчика, первый вход первого счетчика соединен с инвертирующим выходом логического элемента "сумма по модулю два", второй вход первого, второго и третьего счетчиков соединен с первым выходом четвертого счетчика, третий вход первого, второго и третьего счетчиков и вход четвертого счетчика соединены с выходом тактирующего генератора, первый вход первого регистра соединен с выходом первого счетчика, первый вход второго регистра соединен с выходом второго счетчика, первый вход третьего регистра соединен с выходом третьего счетчика, второй вход первого, второго и третьего регистра соединен со вторым выходом четвертого счетчика, выход первого регистра соединен со входом первого устройства сравнения, выход второго регистра соединен со входом второго и третьего устройства сравнения, выход третьего регистра соединен со входом четвертого и пятого устройства сравнения, выход первого устройства сравнения соединен с третьим входом первого логического элемента И, выход второго устройства сравнения соединен с первым входом первого логического элемента ИЛИ, выход третьего устройства сравнения соединен со вторым входом первого логического элемента ИЛИ, выход четвертого устройства сравнения соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ, выход пятого устройства сравнения соединен со вторым входом второго логического элемента ИЛИ, первый выход первого логического элемента ИЛИ соединен с первым входом второго и третьего логического элемента И, второй инвертирующий выход первого логического элемента ИЛИ соединен с первым входом первого логического элемента И и вторым входом четвертого логического элемента И, первый выход второго логического элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого логического элемента И и вторым входом третьего логического элемента И, второй инвертирующий выход второго логического элемента ИЛИ соединен со вторым входом первого и второго логического элемента И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элемента И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входом третьего логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с блоком управления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый стабилизатор отличается наличием новых элементов: первый компаратор, второй компаратор, логический элемент "сумма по модулю два", первый счетчик, второй счетчик, третий счетчик, четвертый счетчик, первый регистр, второй регистр, третий регистр, тактирующий генератор, первое устройство сравнения, второе устройство сравнения, третье устройство сравнения, четвертое устройство сравнения, пятое устройство сравнения, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент ИЛИ, первый логический элемент И, второй логический элемент И, третий логический элемент И, четвертый логический элемент И, третий логический элемент ИЛИ) - и их связями с другими элементами стабилизатора. Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике (Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. - 4-е изд. перераб. и доп.- М.: Мир, 1993), но при их введении в указанной связи в стабилизатор позволяет решить задачу устранения аварийной ситуации при пропадании одной или нескольких фаз переменного напряжения, что было характерно для прототипа. Кроме того, большинство новых элементов удобнее реализовать как часть программного обеспечения цифрового блока управления, при этом первый и второй компаратор будут являться дискретными портами контроллера цифрового блока управления, обеспечивающими, если необходимо, гальваническую развязку, а частота тактирующего генератора будет определяться частотой циклов обработки сигналов цифровым блоком управления.

На фиг.1 приведена структурная схема стабилизатора-прототипа. На фиг.2 представлена структурная схема заявляемого стабилизатора. Стабилизатор содержит блок управления 1, привод ГН 2, механически соединенный с башней 4, привод ВН 3, механически соединенный с пушкой 5, гироскопические датчики 6, механически связанные с башней 4 и пушкой 5 танка, причем выходы блока управления 1 соединены со входами привода ГН 2 и привода ВН 3, а гироскопические датчики 6, подключенные к трехфазной сети питания, выходами соединены со входами блока управления 1, а также содержит первый компаратор 7, второй компаратор 8, логический элемент "сумма по модулю два" 9, первый счетчик 10, второй счетчик 11, третий счетчик 12, четвертый счетчик 13, первый регистр 14, второй регистр 15, третий регистр 16, тактирующий генератор 17, первое устройство сравнения 18, второе устройство сравнения 19, третье устройство сравнения 20, четвертое устройство сравнения 21, пятое устройство сравнения 22, первый логический элемент ИЛИ 23, второй логический элемент ИЛИ 24, первый логический элемент И 25, второй логический элемент И 26, третий логический элемент И 27, четвертый логический элемент И 28, третий логический элемент ИЛИ 29, при этом первый вход первого компаратора 7 соединен с первой фазой трехфазной сети, второй вход первого компаратора 7 соединен со второй фазой трехфазной сети, первый вход второго компаратора 8 соединен с третьей фазой трехфазной сети, второй вход второго компаратора 8 соединен со второй фазой трехфазной сети, выход первого компаратора 7 соединен с первым входом логического элемента "сумма по модулю два" 9 и первым входом второго счетчика 11, выход второго компаратора 8 соединен со вторым входом логического элемента "сумма по модулю два" 9 и первым входом третьего счетчика 12, первый вход первого счетчика 10 соединен с инвертирующим выходом логического элемента "сумма по модулю два" 9, второй вход первого 10, второго 11 и третьего 12 счетчиков соединен с первым выходом четвертого счетчика 13, третий вход первого 10, второго 11, третьего 12 счетчиков и вход четвертого счетчика 13 соединены с выходом тактирующего генератора 17, первый вход первого регистра 14 соединен с выходом первого счетчика 10, первый вход второго регистра 15 соединен с выходом второго счетчика 11, первый вход третьего регистра 16 соединен с выходом третьего счетчика 12, второй вход первого 14, второго 15 и третьего 16 регистра соединен со вторым выходом четвертого счетчика 13, выход первого регистра 14 соединен со входом первого устройства сравнения 18, выход второго регистра 15 соединен со входом второго 19 и третьего 20 устройства сравнения, выход третьего регистра 16 соединен со входом четвертого 21 и пятого 22 устройства сравнения, выход первого устройства сравнения 18 соединен с третьим входом первого логического элемента И 25, выход второго устройства сравнения 19 соединен с первым входом первого логического элемента ИЛИ 23, выход третьего устройства сравнения 20 соединен со вторым входом первого логического элемента ИЛИ 23, выход четвертого устройства сравнения 21 соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ 24, выход пятого устройства сравнения 22 соединен со вторым входом второго логического элемента ИЛИ 24, первый выход первого логического элемента ИЛИ 23 соединен с первым входом второго 26 и третьего 27 логического элемента И, второй инвертирующий выход первого логического элемента ИЛИ 23 соединен с первым входом первого логического элемента И 25 и вторым входом четвертого логического элемента И 28, первый выход второго логического элемента ИЛИ 24 соединен с первым входом четвертого логического элемента И 28 и вторым входом третьего логического элемента И 27, второй инвертирующий выход второго логического элемента ИЛИ 24 соединен со вторым входом первого 25 и второго 26 логического элемента И, выходы первого 25, второго 26, третьего 27 и четвертого 28 логического элемента И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входом третьего логического элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с блоком управления 1.

Стабилизатор работает следующим образом.

При нормальном состоянии трехфазной сети питания линейное напряжение на входе первого компаратора 7 (третья фаза относительно второй) опережает по фазе линейное напряжение на входе второго компаратора 8 (первая фаза относительно второй) на 60 градусов. Первый 7 и второй 8 компараторы преобразуют переменное напряжение синусоидальной формы на своих входах в последовательность активных (при положительном значении мгновенного напряжения) и пассивных (при отрицательном значении мгновенного напряжения) логических уровней на выходах. На инвертирующем выходе логического элемента "сумма по модулю два" 9 появляется активный логический уровень, если на его входах уровни логических сигналов либо оба активные, либо оба пассивные; в других случаях - на выходе пассивный логический уровень. Таким образом, первый компаратор 7 формирует логический сигнал в соответствии со знаком линейного напряжения первой и второй фаз, второй компаратор 8 формирует логический сигнал в соответствии со знаком линейного напряжения третьей и второй фаз, а логический элемент "сумма по модулю два" 9 формирует логический сигнал по результатам сравнения знаков линейного напряжения первой-второй и третьей-второй фаз. Частота тактирующего генератора 17 (500 Гц) может выбираться незначительно превышающей частоту трехфазной сети (400 Гц) и должна быть некратная ей. При поступлении очередного фронта импульса от тактирующего генератора 17 на третьи входы первого 10, второго 11 и третьего 12 счетчиков они увеличивают накапливаемую сумму на единицу, если на первых входах присутствует активный логический уровень, поступающий с инвертирующего выхода логического элемента "сумма по модулю два" 9, с выхода первого компаратора 7 и с выхода второго компаратора 8 соответственно. Таким образом, с частотой тактирующего генератора 17 второй счетчик 11 подсчитывает количество положительных знаков линейного напряжения первой и второй фаз, третий счетчик 12 - количество положительных знаков линейного напряжения третьей и второй фаз, а первый счетчик 10 - количество одинаковых знаков. Четвертый счетчик 13, имеющий объем 100, подсчитывает количество поступивших на вход импульсов от тактирующего генератора 17; при достижении 100 по второму выходу четвертый счетчик 13 формирует сигнал записи для первого 14, второго 15 и третьего 16 регистров, а по первому выходу - сигнал сброса для первого 10, второго 11 и третьего 12 счетчиков, причем сигнал сброса подается на счетчики после записи результатов счета в регистры. Таким образом, через каждые 100 импульсов тактирующего генератора 17 на выходах второго 15, третьего 16 и первого 14 регистров обновляется результат подсчета вторым 11, третьим 12 и первым 10 счетчиками за 100 импульсов тактирующего генератора 17 знаков линейного напряжения первой и второй фаз, третьей и второй фаз, а также количества совпадений этих знаков соответственно. Результаты подсчета поступают с первого регистра 14 на первое устройство сравнения 18, со второго регистра 15 - на второе 19 и третье 20 устройства сравнения, а с третьего регистра 16 - на четвертое 21 и пятое 22 устройства сравнения. Первое устройство сравнения 18 формирует активный логический уровень, если на его входе число менее 20. Второе 19 и четвертое 21 устройства сравнения формируют активный логический уровень, если на их входах число менее 7. Третье 20 и пятое 22 устройства сравнения формируют активный логический уровень, если на их входах число более 93. Логические элементы ИЛИ при наличии хотя бы на одном входе активного уровня логического сигнала формируют на выходе активный логический уровень, а на инвертирующем выходе - пассивный логический сигнал. Логические элементы И при наличии хотя бы на одном входе пассивного уровня логического сигнала формируют на выходе пассивный логический уровень. Результаты сравнения с выходов устройств сравнения поступают на первый 23, второй 24 логические элементы ИЛИ, а также на первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 логические элементы И, соединенные согласно фиг.2. На выходе второго логического элемента И 26 появится активный логический уровень, если на первый вход поступит активный уровень с первого выхода первого логического элемента ИЛИ 23 (т.е. знак линейного напряжения первой и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 редко менялся), а на второй вход поступит активный уровень со второго инвертирующего выхода второго логического элемента ИЛИ 24 (т.е. знак линейного напряжения третьей и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 часто менялся) и будет означать пропадание первой фазы. На выходе четвертого логического элемента И 28 появится активный логический уровень, если на первый вход поступит активный уровень с первого выхода второго логического элемента ИЛИ 24 (т.е. знак линейного напряжения третьей и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 редко менялся), а на второй вход поступит активный уровень со второго инвертирующего выхода первого логического элемента ИЛИ 23 (т.е. знак линейного напряжения первой и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 часто менялся) и будет означать пропадание третьей фазы. На выходе первого логического элемента И 25 появится активный логический уровень, если на третий вход поступит активный уровень с первого устройства сравнения 18 (т.е. знаки линейного напряжения первой-второй и третьей-второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 редко совпадали), на первый вход поступит активный уровень со второго инвертирующего выхода первого логического элемента ИЛИ 23 (т.е. знак линейного напряжения первой и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 часто менялся), а на второй вход поступит активный уровень со второго инвертирующего выхода второго логического элемента ИЛИ 24 (т.е. знак линейного напряжения третьей и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 часто менялся) и будет означать пропадание второй фазы. На выходе третьего логического элемента И 26 появится активный логический уровень, если на первый вход поступит активный уровень с первого выхода первого логического элемента ИЛИ 23 (т.е. знак линейного напряжения первой и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 редко менялся), а на второй вход поступит активный уровень с первого выхода второго логического элемента ИЛИ 24 (т.е. знак линейного напряжения третьей и второй фаз за сто циклов тактирующего генератора 17 тоже редко менялся) и будет означать пропадание сразу двух или всех трех фаз. Таким образом, анализируя состояние выходов первого 25, второго 26, третьего 27 и четвертого 28 логических элементов И, можно диагностировать неисправность трехфазной сети - какая именно из фаз пропала или пропало более одной фазы. При поступлении хотя бы одного активного логического уровня с выходов первого 25, второго 26, третьего 27, четвертого 28 логических элементов И на входы третьего логического элемента ИЛИ 29, последний формирует сигнал блоку управления на обнуление сигналов управления приводами ГН и ВН, что исключит неадекватную работу стабилизатора - неконтролируемый переброс башни и постановку пушки на упор - при отсутствии одной или нескольких фаз переменного напряжения питания гироскопических датчиков.

Заявляемое изобретение повышает безопасность эксплуатации стабилизатора за счет устранения аварийной ситуации - неконтролируемого переброса башни и постановки пушки на упор - при отсутствии одной или нескольких фаз переменного напряжения питания гироскопических датчиков, а также позволяет выявить характер неисправности трехфазной сети питания.

Целесообразность стабилизатора, реализованного по заявляемой структурной схеме, подтверждена положительными результатами совмещенных (Государственных) испытаний стабилизатора 2Э42М1 в составе объекта.

Источники информации

Стабилизатор 2Э42. Техническое описание. - Архив ОАО «СКБ ПА», 1988, с.18, 26, 27

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к стабилизаторам танкового вооружения. Технический результат - повышение безопасности эксплуатации стабилизатора за счет устранения аварийной ситуации неконтролируемого переброса башни и постановки пушки на упор при отсутствии одной или нескольких фаз переменного напряжения питания гироскопических датчиков. Для обеспечения технического результата стабилизатор содержит блок управления, привод горизонтального наведения (ГН), механически соединенный с башней, привод вертикального наведения (ВН), механически соединенный с пушкой, гироскопические датчики, механически связанные с башней и пушкой танка, причем выходы блока управления соединены со входами привода ГН и привода ВН, а гироскопические датчики, подключенные к трехфазной сети питания, выходами соединены со входами блока управления. Дополнительно введены первый компаратор, второй компаратор, логический элемент «сумма по модулю два», первый счетчик, второй счетчик, третий счетчик, четвертый счетчик, первый регистр, второй регистр, третий регистр, тактирующий генератор, первое устройство сравнения, второе устройство сравнения, третье устройство сравнения, четвертое устройство сравнения, пятое устройство сравнения, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент ИЛИ, первый логический элемент И, второй логический элемент И, третий логический элемент И, четвертый логический элемент И, третий логический элемент ИЛИ, причем компараторы соединены с фазами трехфазной сети, а элементы соединены между собой с возможностью выявления характера неисправности сети питания. 2 ил.

Стабилизатор танкового вооружения, содержащий блок управления, привод горизонтального наведения (ГН), механически соединенный с башней, привод вертикального наведения (ВН), механически соединенный с пушкой, гироскопические датчики, механически связанные с башней и пушкой танка, причем выходы блока управления соединены с входами привода ГН и привода ВН, а гироскопические датчики, подключенные к трехфазной сети питания, выходами соединены с входами блока управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый компаратор, второй компаратор, логический элемент "сумма по модулю два", первый счетчик, второй счетчик, третий счетчик, четвертый счетчик, первый регистр, второй регистр, третий регистр, тактирующий генератор, первое устройство сравнения, второе устройство сравнения, третье устройство сравнения, четвертое устройство сравнения, пятое устройство сравнения, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент ИЛИ, первый логический элемент И, второй логический элемент И, третий логический элемент И, четвертый логический элемент И, третий логический элемент ИЛИ, причем первый вход первого компаратора соединен с первой фазой трехфазной сети, второй вход первого компаратора соединен со второй фазой трехфазной сети, первый вход второго компаратора соединен с третьей фазой трехфазной сети, второй вход второго компаратора соединен со второй фазой трехфазной сети, выход первого компаратора соединен с первым входом логического элемента "сумма по модулю два" и первым входом второго счетчика, выход второго компаратора соединен со втором входом логического элемента "сумма по модулю два" и первым входом третьего счетчика, первый вход первого счетчика соединен с инвертирующим выходом логического элемента "сумма по модулю два", второй вход первого, второго и третьего счетчиков соединен с первым выходом четвертого счетчика, третий вход первого, второго и третьего счетчиков и вход четвертого счетчика соединены с выходом тактирующего генератора, первый вход первого регистра соединен с выходом первого счетчика, первый вход второго регистра соединен с выходом второго счетчика, первый вход третьего регистра соединен с выходом третьего счетчика, второй вход первого, второго и третьего регистра соединен со вторым выходом четвертого счетчика, выход первого регистра соединен со входом первого устройства сравнения, выход второго регистра соединен со входом второго и третьего устройства сравнения, выход третьего регистра соединен со входом четвертого и пятого устройства сравнения, выход первого устройства сравнения соединен с третьим входом первого логического элемента И, выход второго устройства сравнения соединен с первым входом первого логического элемента ИЛИ, выход третьего устройства сравнения соединен со вторым входом первого логического элемента ИЛИ, выход четвертого устройства сравнения соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ, выход пятого устройства сравнения соединен со вторым входом второго логического элемента ИЛИ, первый выход первого логического элемента ИЛИ соединен с первым входом второго и третьего логического элемента И, второй инвертирующий выход первого логического элемента ИЛИ соединен с первым входом первого логического элемента И и вторым входом четвертого логического элемента И, первый выход второго логического элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого логического элемента И и вторым входом третьего логического элемента И, второй инвертирующий выход второго логического элемента ИЛИ соединен со вторым входом первого и второго логического элемента И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элемента И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входом третьего логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с блоком управления.