Устройство для формирования сигнала на запуск стартового двигателя в системах управления летательными аппаратами Российский патент 2021 года по МПК F41G7/26 

Изобретение относится к системам дистанционного управления машинами, в частности к системам управления малогабаритными летательными аппаратами, использующими пиротехнические батареи питания с электровоспламенителями. Батареи питания в известных системах располагаются в съемном контейнере летательного аппарата, устанавливаемого на пусковую установку перед пуском, и инициируются при нажатии спускового устройства механизма пуска.

Известно устройство для формирования сигнала на запуск стартового двигателя (СД) в системах управления летательными аппаратами [RU 2107249 С1, 24.03.1997 г.], выбранное нами за прототип. Устройство содержит сравнивающее устройство, один из входов которого соединен с формирователем опорного напряжения, второй вход соединен с входом устройства и одним из пары нормально разомкнутых контактов электромагнитного реле, а второй контакт пары соединен с выходом устройства, соединенный с вторым входом устройства формирователь убывающего напряжения, второе сравнивающее устройство, второй формирователь опорного напряжения, второе и третье электромагнитное реле, элементы И и ИЛИ, согласующее устройство, формирователь логической единицы и импульса, при этом формирователь убывающего напряжения через нормально разомкнутые контакты второго реле соединен с первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя опорного напряжения, выход второго сравнивающего устройства соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего устройства, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с одним из контактов первой пары третьего реле (ключа), второй контакт первой пары соединен с выходом формирователя логической единицы, выход элемента ИЛИ через согласующее устройство соединен с обмоткой третьего реле, первый вход устройства соединен с обмоткой второго реле и одним из контактов второй пары третьего реле, второй контакт второй пары через формирователь импульса соединен с обмоткой первого реле.

При поступлении сигнала (импульса тока) по линии связи пусковой установки с ракетой на электровоспламенитель СД ракеты, происходит срабатывание электровоспламенителя, запуск СД, сход ракеты с пусковой установки и, следовательно, обрыв линии связи. При обрыве линии связи возможно замыкание проводов линии связи на выходе пусковой установки между собой. Так как длительность импульса на выходе формирователя импульса выбирается исходя из худшего случая (разброс времени срабатывания электровоспламенителей, разброс параметров пиротехнических батарей и т.д.), то электровоспламенитель всегда срабатывает раньше окончания этого импульса. И в случае закорачивания линии связи (замыкании проводов между собой), при сходе ракеты, происходит закорачивание выходов управления наземной аппаратуры, и как следствие приводит к резкому увеличению тока потребления от батареи, что в свою очередь, к кратковременному снижению напряжения на батареи, что может привести к сбоям в системе питания аппаратуры управления, и к потере ракеты.

Ракеты, имеющие бортовую аппаратуру, также имеют в своем составе пиротехнические батареи для ее питания. При данной схеме запуска СД, нет однозначной уверенности в том, что бортовые батареи ракеты вышли на режим, что в свою очередь может привести к потере ракеты.

Задачей данной группы изобретений является повышение надежности системы.

Поставленная задача решается за счет того, что инициализация электровоспламенителя СД производится импульсом стабилизированным по току при выходе бортовой батареи на режим. В устройство для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами, содержащее первое сравнивающее устройство первый вход которого соединен с первым формирователем опорного напряжения, а второй - с первым входом устройства и первым выводом первой пары разомкнутых контактов третьего ключа, соединенный со вторым входом устройства формирователь убывающего напряжения, выход которого соединен с первым выводом разомкнутых контактов второго ключа, второй вывод которого соединен с первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход которого соединен со вторым формирователем опорного напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего устройства, а также элемент ИЛИ, выход которого через согласующее устройство соединен со входом управления третьего ключа, а второй вход -со вторым выводом второй пары разомкнутых контактов третьего ключа, первый вход которого соединен с выходом формирователя логической единицы, а второй вывод первой контактной пары третьего ключа через формирователь импульса соединен со входом управления первого ключа, второй вывод контактной пары которого соединен с выходом устройства, введены стабилизатор тока, третье сравнивающее устройство, третий формирователь опорного напряжения, третий вход и второй элемент И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый вход с выходом первого элемента И, а второй вход с выходом третьего сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя опорного напряжения, а первый с третьим входом устройства, вход стабилизатора тока соединен с первым входом устройства, а выход стабилизатора тока с первым выводом контактной пары первого ключа, выход первого сравнивающего устройства при этом соединен с входом управления второго ключа.

Структурная схема устройства для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами представлена на фиг. 1, где:

1 - первое сравнивающее устройство;

2 - первый формирователь опорного напряжения;

3 - формирователь убывающего напряжения;

4 - первый ключ;

5 - второй ключ;

6 - третий ключ;

7 - второе сравнивающее устройство;

8 - второй формирователь опорного напряжения;

9 - элемент И;

10 - элемент ИЛИ;

11 - согласующее устройство;

12 - формирователь сигнала логической единицы;

13 - формирователь импульса;

14 - первый вход;

15 - второй вход;

16 - выходной вывод;

17 - стабилизатор тока;

18 - третий формирователь опорного напряжения;

19 - третье сравнивающее устройство;

20 - элемент И;

21 - третий вход.

Сравнивающие устройства 1, 7 и 19 могут быть выполнены, например, на микросхемах компараторов напряжения 521СА3, формирователи опорных напряжений 2, 8, 18 - на стабилитронах, формирователь убывающего напряжения 3 - в виде пикового детектора, ключи 4, 5 и 6 на электромагнитных реле или транзисторах.

Устройство для формирования сигнала на запуск СД в системах управления летательными аппаратами работает следующим образом. При нажатии оператором кнопки пуска, пусковое устройство формирует импульсный сигнал подаваемый на электровоспламенитель пиротехнической батареи и через вход 15 на формирователь убывающего напряжения 3. Время уменьшения напряжения на нем (постоянная времени) выбрана исходя из максимально возможного времени выхода пиротехнической батареи на режим.

При достижении напряжением батареи своего номинального значения - задается первым формирователем опорного напряжения 2, происходит срабатывание второго ключа 5 и напряжение с выхода формирователя убывающего напряжения 3 поступает на второе сравнивающее устройство 7 и если это напряжение выше напряжения на выходе второго формирователя опорного напряжения 8, на его выходе формируется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход первого элемента И 9, на первом входе которого присутствует напряжение сигнала логической единицы с выхода первого сравнивающего устройства 1. Сигнал логической единицы с выхода элемента И поступает на первый вход второго элемента И 20, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего сравнивающего устройства 19, на первый вход которого поступает сигнал с выхода бортовой батареи (бортовая батарея взводится, например, током с выхода контейнерной батареи и на схеме не показано) по третьему входу устройства 21. Пока напряжение на выходе бортовой батареи меньше опорного, установленного на выходе третьего формирователя опорного напряжения, на выходе третьей схемы сравнения присутствует сигнал логического нуля, который блокирует работу третьего ключа 6. При выходе бортовой аппаратуры на режим на выходе третьей схемы сравнения появляется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход второго элемента И 20, и далее на первый вход элемента ИЛИ 10, с выхода которой через согласующее устройство 11 на вход управления третьего ключа 6. Под действием этого ключа сигнал логической еденицы с выхода формирователя логической единицы 12 поступает на второй вход элемента ИЛИ, и таким образом блокируется отключение третьего ключа 6 при снижении напряжения на выходе формирователя убывающего напряжения ниже опорного. При срабатывании третьего ключа напряжение питания поступает на вход формирователя импульса 13 и на выходе формирователя импульсов формируется импульс заданной длительности. Сформированный импульс подается на вход управления первого ключа, что приводит к его срабатыванию, и сигнал тока, ограниченный величиной, установленной в стабилизаторе тока, поступает на электровоспламенитель СД ракеты.

Длительность импульса, формируемая на выходе формирователя импульсов 13, рассчитанная исходя из максимального времени срабатывания электровоспламенителя СД и из емкости батареи во всех режимах работы, выбрана равной 100 мс. Реальное время срабатывания от момента подачи импульса тока до схода ракеты (обрыва линии связи и возможного замыкания проводов линии связи между собой) составляет 20 мс. В устройстве, выбранном нами за прототип, ток, текущий через первый ключ, в течение первых 20 мс действия импульса будет ограничен сопротивлением электровоспламенителя СД, а после схода ракеты и в случае замыкания выходных проводов линии связи на выходе между собой при их обрыве ограничен только выходным сопротивлением батареи, что может привести к просадке напряжения батареи и как следствие этого к сбою в работе схемы управления. В предлагаемом же устройстве независимо от сопротивления на выходе устройства, выходной ток не зависит от сопротивления нагрузки и постоянен на всем протяжении действия импульса, что не приводит к просадкам напряжения питания, что повышает надежность работы системы.

Таким образом, инициализация электровоспламенителя стартового двигателя производится импульсом стабилизированным по току, и при выходе бортовой батареи на режим, что повышает надежность работы системы.

Изобретение относится к системам дистанционного управления машинами и в частности к системам управления малогабаритными летательными аппаратами. Технический результат заключается в повышении надежности системы. Ракеты, имеющие бортовую аппаратуру, также имеют в своем составе пиротехнические батареи для ее питания. При данной схеме запуска СД нет однозначной уверенности в том, что бортовые батареи ракеты вышли на режим, что в свою очередь может привести к потере ракеты. Устройство для формирования сигнала на запуск СД содержит первое и второе сравнивающие устройства, первый и второй формирователи опорного напряжения, формирователь убывающего напряжения, первый, второй и третий ключи, элемент И и элемент ИЛИ, согласующее устройство, формирователь сигнала логической единицы, формирователь импульса, первый и второй входы, выходной вывод, дополнительно введены стабилизатор тока, третье сравнивающее устройство, третий формирователь опорного напряжения, третий вход и второй элемент И. Таким образом, инициализация электровоспламенителя стартового двигателя производится импульсом, стабилизированным по току, и при выходе бортовой батареи на режим, что повышает надежность работы системы. 1 ил.

Устройство для формирования сигнала на запуск стартового двигателя в системах управления летательными аппаратами, содержащее первое сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с первым формирователем опорного напряжения, а второй - с первым входом устройства и первым выводом первой пары разомкнутых контактов третьего ключа, соединенный со вторым входом устройства формирователь убывающего напряжения, выход которого соединен с первым выводом разомкнутых контактов второго ключа, второй вывод которого соединен с первым входом второго сравнивающего устройства, второй вход которого соединен со вторым формирователем опорного напряжения, а выход соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого сравнивающего устройства, а также элемент ИЛИ, выход которого через согласующее устройство соединен со входом управления третьего ключа, а второй вход - со вторым выводом второй пары разомкнутых контактов третьего ключа, первый вход которого соединен с выходом формирователя логической единицы, а второй вывод первой контактной пары третьего ключа через формирователь импульса соединен со входом управления первого ключа, второй вывод контактной пары которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что в него введены стабилизатор тока, третье сравнивающее устройство, третий формирователь опорного напряжения, третий вход и второй элемент И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый вход с выходом первого элемента И, а второй вход с выходом третьего сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя опорного напряжения, а первый с третьим входом устройства, вход стабилизатора тока соединен с первым входом устройства, а выход стабилизатора тока с первым выводом контактной пары первого ключа, выход первого сравнивающего устройства при этом соединен с входом управления второго ключа.