RU2505775C1

RU2505775C1 - Tank gun stabiliser

Info

Publication number: RU2505775C1
Application number: RU2012133013/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Копотилов; Владимир Иванович Платанный; Геннадий Константинович Слипенко; Виктор Александрович Шаталов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал")
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-01-27

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: proposed stabiliser comprises unit of signal processing transducers incorporating amplifier-converter and automatic compensation module, transfer motion speed transducer arranged at tank turret. Automatic compensator comprises 1^st and 2^nd adders, 1^st, 2^nd, 3^rd and 4^th multipliers, 1^st and 2^nd integrators. Transducer unit is connected with 1^st adder input and first inputs of 1^st and 2^nd multipliers. Transfer motion speed transducer output is connected with second inputs of 1^st and 3^rd multipliers and differentiator, output of the latter being connected to second inputs of 2^nd and 4^th multipliers. Outputs of 1^st and 2^nd multipliers are connected to inputs of integrators, outputs of the latter are connected to first inputs of 3^rd and 4^th multipliers. Outputs of 3^rd and 4^th multipliers are connected to end adder first and second inputs. Output of the latter is connected to second input of 1^st adder.

EFFECT: precise electric drive of vertical aiming and stabilisation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления вооружением, в частности к стабилизаторам танкового вооружения.The invention relates to automatic weapons control systems, in particular to stabilizers of tank weapons.

Известен стабилизатор танкового вооружения (Пат. РФ №2421679) (принят за прототип), содержащий приводы вертикального и горизонтального наведения, пушку, блок управления и соединенные с ним датчик абсолютной скорости пушки и блок датчиков и вспомогательных устройств, усилитель мощности, электрически связанный с блоком управления, блок управления снабжен модулем обработки сигналов, выполненным с возможностью обработки сигналов обратных связей, формируемых усилителем мощности, датчиком абсолютной скорости, при этом привод вертикального наведения выполнен электрическим, включающим электроцилиндр, состоящий из электродвигателя с датчиком положения ротора, электродвигателя, связанного с усилителем мощности, и силовую винтовую обратимую передачу, которая механически связана с валом электродвигателя для обеспечения возможности поворота пушки.Known stabilizer of tank weapons (Pat. RF №2421679) (adopted as a prototype), containing vertical and horizontal guidance drives, a gun, a control unit and an absolute speed sensor of the gun and a block of sensors and auxiliary devices connected to it, a power amplifier electrically connected to the block the control unit, the control unit is equipped with a signal processing module configured to process feedback signals generated by a power amplifier, an absolute speed sensor, while the vertical navigation drive The unit is made electric, including an electric cylinder, consisting of an electric motor with a rotor position sensor, an electric motor connected to a power amplifier, and a power helical reversible transmission, which is mechanically connected to the motor shaft to enable the gun to rotate.

Недостатком стабилизатора танкового вооружения по прототипу является относительно низкая точность стабилизации привода вертикального наведения (ВН), обусловленная двумя основными факторами: низким кпд винтовой механической передачи и инерционностью якоря исполнительного электродвигателя, который в режиме стабилизации создает значительные возмущающие воздействия на объект стабилизации (пушку).The disadvantage of the prototype tank armament of the prototype is the relatively low accuracy of stabilization of the vertical guidance (VL) drive, due to two main factors: low efficiency of the helical mechanical transmission and the inertia of the armature of the executive electric motor, which in the stabilization mode creates significant disturbing effects on the stabilization object (gun).

Заявленное техническое решение направлено на повышение точности приводов ВН за счет введения в структуру привода двухканальной, автоматически настраиваемой схемы компенсации ошибки от возмущающих колебаний танка в плоскости перемещения пушки.The claimed technical solution is aimed at improving the accuracy of VN drives by introducing into the drive structure a two-channel, automatically tunable scheme for compensating for errors from disturbing tank oscillations in the plane of the gun’s movement.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого стабилизатора танкового вооружения.The drawing shows a functional diagram of the proposed stabilizer tank weapons.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в стабилизатор танкового вооружения, содержащий электрический привод горизонтального наведения (ГН), механически соединенный с башней, электрический привод вертикального наведения (ЭП ВН) 4, включающий электродвигатель с датчиком положения ротора, электрически связанный с усилителем мощности, и механический подъемник, соединенный с пушкой, блок датчиков (БД)1, механически и электрически связанный с башней и пушкой танка, введены блок обработки сигналов (БОС), включающий усилительно-преобразующее устройство (УПУ) 3 и модуль автоматической компенсации (МАК), датчик скорости переносного движения (ДСПД) 5, размещенный на башне танка, а модуль автоматической компенсации содержит первый 2 и второй 13 сумматоры (СУ), дифференциатор (ДИФ) 6, первое 7, второе 8, третье 11 и четвертое 12 множительные устройства (МУ), первый 9 и второй 10 интеграторы (И), при этом БД1 (измеритель ошибки стабилизации по каналу ВН) соединен с первым входом первого СУ 2, а также первыми входами первого МУ 7 и второго МУ 8, выход ДСПД 5 соединен со вторыми входами первого МУ 7 и третьего МУ 11, а также с ДИФ 6, выход которого соединен со вторыми входами второго МУ 8 и четвертого МУ 12, выходы первого МУ 7 и второго МУ 8 соединены соответственно со входами интеграторов 9 и 10, выходы которых соединены с первыми входами третьего МУ 11 и четвертого МУ 12, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго СУ 13, выход которых соединен со вторым входом первого СУ 2, выход которого соединен с последовательно соединенными УПУ 3 и приводом ЭП ВН 4.To achieve the technical result provided by the invention, a tank weapon stabilizer comprising an electric horizontal guidance (GN) drive mechanically connected to a turret, a vertical guidance electric drive (EP VN) 4, including an electric motor with a rotor position sensor, electrically connected to a power amplifier, and a mechanical a lift connected to the cannon, a sensor unit (DB) 1, mechanically and electrically connected to the turret and the cannon of the tank, a signal processing unit (BOC), including th amplification-converting device (UPU) 3 and an automatic compensation module (IAC), a portable movement speed sensor (DSPD) 5, located on the tank turret, and an automatic compensation module contains the first 2 and second 13 adders (SU), a differentiator (DIF) 6, the first 7, the second 8, the third 11 and the fourth 12 multipliers (MUs), the first 9 and second 10 integrators (I), while BD1 (a stabilization error meter on the HV channel) is connected to the first input of the first SU 2, and also the first inputs of the first MU 7 and the second MU 8, the output of the DSPD 5 is connected to the second the inputs of the first MU 7 and the third MU 11, as well as with the differential amplifier 6, the output of which is connected to the second inputs of the second MU 8 and the fourth MU 12, the outputs of the first MU 7 and the second MU 8 are connected respectively to the inputs of the integrators 9 and 10, the outputs of which are connected to the first inputs of the third MU 11 and the fourth MU 12, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the second SU 13, the output of which is connected to the second input of the first SU 2, the output of which is connected to series-connected UPU 3 and the drive of the VL 4 electric drive.

Рассмотрим работу схемы автоматической компенсации ошибки электрического привода ВН. При движении танка по пересеченной местности возникает ошибка стабилизации, основной причиной которой являются возмущающие колебания корпуса и башни танка в плоскости перемещения пушки. Общий принцип компенсации ошибки заключается в том, что в контур управления привода подается компенсационный сигнал, являющийся функцией возмущающего сигнала, вызвавшего ошибку. Выработанный компенсационный сигнал должен по амплитуде и фазе совпадать в точке суммирования с сигналом ошибки без компенсации. Для линейной системы при точном совпадении амплитуды и фазы сигнал компенсации станет управляющим, а ошибка будет равной нулю. В реальной нелинейной системе этого достигнуть полностью нельзя, но можно уменьшить ошибку в несколько раз.Consider the operation of the automatic error compensation circuit of the VN electric drive. When the tank moves over rough terrain, a stabilization error occurs, the main reason for which is the disturbing vibrations of the hull and turret of the tank in the plane of movement of the gun. The general principle of error compensation is that a compensation signal is supplied to the drive control loop, which is a function of the disturbing signal that caused the error. The generated compensation signal must coincide in amplitude and phase at the summation point with an error signal without compensation. For a linear system with the exact coincidence of the amplitude and phase, the compensation signal will become control, and the error will be zero. In a real nonlinear system this cannot be achieved completely, but the error can be reduced several times.

Таким образом, в схеме автоматической компенсации решаются две задачи. Первая задача - обеспечение синфазности компенсационного сигнала и сигнала ошибки без компенсации. Эта задача решается суммированием в нужной пропорции прямого и квадратурного сигналов скорости башни в плоскости перемещения пушки. В предлагаемом техническом решении прямым сигналом является сигнал скорости колебаний башни (выход ДСПД 5), а квадратурный сигнал получается путем дифференцирования сигнала скорости башни (ДИФ 6). Далее каждый из сигналов подвергается автоматическому масштабированию (самонастройке), проходя через блоки 7, 9, 11 (прямой канал) и 8, 10, 12 (квадратурный канал) с последующим их суммированием во втором СУ 13.Thus, the automatic compensation scheme solves two problems. The first task is to ensure that the compensation signal and the error signal are in phase without compensation. This problem is solved by summing in the right proportion the direct and quadrature signals of the tower speed in the plane of movement of the gun. In the proposed technical solution, the direct signal is a tower oscillation speed signal (DSPD 5 output), and a quadrature signal is obtained by differentiating the tower speed signal (DIF 6). Next, each of the signals is subjected to automatic scaling (self-tuning), passing through blocks 7, 9, 11 (direct channel) and 8, 10, 12 (quadrature channel), followed by their summation in the second SU 13.

Рассмотрим процесс автоматической настройки компенсационного сигнала на примере прямого канала. В канале предусмотрено МУ 7, осуществляющее перемножение сигнала ошибки, поступающего из БД 1, и сигнала скорости башни (выход ДСПД 5) и последовательно соединенный с ним первый И 9. В связи с тем, что постоянная времени интегратора выбирается достаточно большой, интегратор будет реагировать (накапливать сигнал) на постоянную, или медленно изменяющуюся составляющую сигнала на своем входе (т.е. на выходе МУ 7). Постоянная составляющая на выходе первого МУ 7 станет равной нулю (состояние равновесия) только в случае отсутствия (полной компенсации) в сигнале ошибки синфазной с сигналом скорости башни составляющей. Третий МУ 11, на входы которого поступают соответственно сигналы с первого И 9 и сигнал скорости башни с ДСПД 5, является регулятором уровня компенсационного сигнала по синфазной составляющей.Consider the process of automatically adjusting the compensation signal using the direct channel as an example. The channel provides MU 7, which multiplies the error signal from DB 1 and the tower speed signal (DSPD 5 output) and the first And 9 connected in series with it. Due to the fact that the integrator time constant is chosen large enough, the integrator will respond (accumulate the signal) to a constant, or slowly changing component of the signal at its input (i.e., at the output of MU 7). The constant component at the output of the first MU 7 will become equal to zero (equilibrium state) only in the absence (full compensation) in the error signal in phase with the signal of the tower speed component. The third MU 11, the inputs of which respectively receive signals from the first And 9 and the tower speed signal with DSPD 5, is a regulator of the level of the compensation signal for the common mode component.

Аналогичным образом работает канал по квадратурной составляющей скорости башни (поз. 8, 10, 12). Его роль выработать такой уровень квадратурной составляющей компенсационного сигнала, чтобы суммарный сигнал со второго СУ 13, поданный в УПУ 3, обеспечил минимум ошибки стабилизации привода.The channel works similarly in terms of the quadrature component of the tower speed (pos. 8, 10, 12). Its role is to develop such a level of the quadrature component of the compensation signal so that the total signal from the second SU 13, filed in the UPA 3, provides a minimum of drive stabilization errors.

Эффективность предлагаемого технического решения проверена при испытаниях электрического привода наведения и стабилизации танковой пушки на стенде предприятия ОАО ВНИИ «Сигнал», а также при испытаниях привода в составе танка Т-72 в ОАО "УКБТМ" (отчет по испытаниям, октябрь 2011 г.). Испытания показали, что предлагаемая в заявке двухканальная схема автоматической компенсации позволяет в несколько раз снизить ошибку стабилизации по сравнению с прототипом и довести ее до уровня перспективных требований.The effectiveness of the proposed technical solution was tested during testing of the electric drive of guidance and stabilization of the tank gun at the test bench of the VNII Signal OJSC, as well as during testing of the drive in the T-72 tank at UKBTM OJSC (test report, October 2011). Tests have shown that the proposed two-channel automatic compensation scheme in the application allows several times to reduce the stabilization error in comparison with the prototype and bring it to the level of promising requirements.

Claims

A tank weapon stabilizer comprising an electric horizontal guidance (GN) drive mechanically connected to a turret, a vertical guidance electric drive (EP VN), including an electric motor with a rotor position sensor, electrically connected to a power amplifier, and a mechanical lift connected to the gun, a sensor unit mechanically and electrically connected to the turret and the cannon of the tank, characterized in that a signal processing unit is included in it, including an amplifying-converting device and an automatic module static compensation, a portable speed sensor located on the tank turret, the automatic compensation module containing the first and second adders, a differentiator, first, second, third and fourth multipliers, first and second integrators, while the sensor unit is connected to the first input of the first adder , as well as the first inputs of the first and second multiplier devices, the output of the portable speed sensor is connected to the second inputs of the first and third multiplier devices, as well as with a torus whose output is connected to the second inputs of the second and fourth multiplier devices, and the outputs of the first and second multiplier devices are connected respectively to the inputs of integrators, the outputs of which are connected to the first inputs of the third and fourth multiplier devices, while the outputs of the third and fourth multiplier devices are connected respectively to the first and second inputs of the second adder, the output of which is connected to the second input of the first adder, while its output is connected to the input amplifier-converting a device whose output is connected to an electric drive vertical guidance.