Проект электропривода вертикального наведения пусковой установки изделия 9П149 с улучшенными характеристиками по быстродействию

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: "Проект электропривода вертикального наведения пусковой установки изделия 9П149 с улучшенными характеристиками по быстродействию"

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

1.1 Анализ взглядов вероятного противника на применение танков в современном бою

1.2 Анализ системы противотанковой обороны в современных условиях

1.3 Особенности боевого применения БМ 9П149

1.4 Тактико-технические требования, предъявляемые к ЭП ПТРК

Выводы

2. РАЗРАБОТКА ФУНКФИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭП ВН ПУ БМ 9П149

2.1 Устройство и принцип работы ПУ БМ 9П149

2.2 Общие сведения о следящем приводе

2.3 Анализ функциональной схемы ЭП ВН ПУ БМ 9П149

2.3.1 Функциональная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

2.3.2 Анализ функционирования ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Выводы.

3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В СЛЕДЯЩЕМ ЭП ВН ПУ БМ 9П149

3.1 Энергетический расчет ЭП постоянного тока

3.2 Разработка структурной схемы для моделирования ЭП ВН ПУ БМ 9П149 на ПЭВМ

3.2.1 Общие сведения о структурной схеме САУ

3.2.2 Структурная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

3.3 Анализ результатов моделирования

3.3.1 Моделирование ЭП ВН ПУ БМ 9П149

3.3.2 Анализ результатов моделирования ЭП ВН ПУ

Выводы

4. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ БЕЗОТКАЗНОСТИ ОБРАЗЦА РАВ

4.1 Общая характеристика показателей надежности изделия

4.2 Анализ показателей безотказности системы со смешанным соединением элементов

4.3 Расчет показателей безотказности ЭП ВН ПУ БМ 9П149

4.4 Рекомендации по техническому обслуживанию и эксплуатации ЭП ПУ

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

аптап - артиллерийский противотанковый полк;

АКБ - аккумуляторная батарея;

БМ - боевая машина;

БМП - боевая машина пехоты;

БТТ - бронетанковая техника;

ВБР - вероятность безотказной работы;

ВН - вертикальное наведение;

ВС - вооруженные силы;

ВТ - вращающийся трансформатор;

ВТД - вращающийся трансформатор датчик;

ВТП - вращающийся трансформатор приемник;

ГН - горизонтальное наведение;

ДАГ - дивизионная артиллерийская группа;

ДЗ - динамическое звено;

ДУ - дифференциальное уравнение;

ЗИП - запасные части, инструмент, принадлежности;

ИД - исполнительный двигатель;

ИУ - измерительное устройство;

ИЭ - источник энергии;

КО - контрольный осмотр;

КПМ - контрольно проверочная машина;

КПД - коэффициент полезного действия;

КУ - корректирующее устройство;

МБ - механизм боеукладки;

МСД - мотострелковая дивизия;

мсп - мотострелковый полк;

МТЛБ - многоцелевой тягач легко бронированный;

НАУ - наземная аппаратура управления;

ОВ - отравляющие вещества;

ОВрез - общевойсковой резерв;

ОМП - оружие массового поражения;

ОР - объект регулирования;

ПН - прибор наведения;

ПОЗ - подвижный отряд заграждения;

ПрУ - преобразующие устройство;

ПрУп - прибор управления;

ПТ - противотанковый;

птдн - противотанковый дивизион;

птрез - противотанковый резерв;

ПТРК - противотанковый ракетный комплекс;

ПТС - противотанковые средства;

ПТУР - противотанковая управляемая ракета;

птбатр - противотанковая батарея;

ПУ - пусковая установка;

РАВ - ракетно-артиллерийское вооружение;

РВ - радиоактивные вещества;

РФ - Российская Федерация;

САУ - система автоматического управления;

СО - сезонное обслуживание;

СП - следящий привод;

США - Соединенные Штаты Америки;

ТА - танковая армия;

ТГ - тахогенератор;

ТО - техническое обслуживание;

ТеО - текущие обслуживание;

тп - танковый полк;

ТТХ - тактико-технические характеристики;

У - усилитель;

УМ - усилитель мощности;

УП - усилитель предварительный;

ФВУ - фильтровентиляционная установка;

ФЧВ - фазочувствительный выпрямитель;

ЭД - электродвигатель;

ЭП - электромеханический привод.

ВВЕДЕНИЕ

В условиях современной войны танки, по мнению военных специалистов, будут решающей ударной силой при проведении боевых операций сухопутных войск. Это обусловлено их высокими ТТХ: большой скоростью движения по - пересеченной местности; высокой огневой мощью; возможностью ведения эффективной стрельбы с ходу на большие дальности; мощной броней и защищенностью экипажа от ОМП, [1].

ПТРК являются одним из основных высокоэффективных видов противотанкового оружия малой и средней дальности, а на больших дальностях - оружия малой и средней дальности, а на больших оружия малой и средней дальности, а на больших дальностях - единственным средством, обеспечивающим поражение брони ровных целей с первого-второго выстрела.

Состоящие на вооружении ПТРК второго поколения не в полной мере удовлетворяют предъявляемые к перспективным противотанковым средствам требованиям повышения скорострельности; автоматизации процессов поражение БТТ с верхней полусферы уменьшение влияния психофизического состояния оператора на эффективность стрельбы; вероятность безотказного функционирования не менее 0,95; вероятность поражения цели с первого выстрела не менее 0,85…0,96 коэффициент готовности комплекса 0,9…0,95, [1]. В условиях ограниченного финансирования разработка и принятие на вооружение перспективных ПТРК третьего поколения затруднена. Поэтому актуальным является задач совершенствования системы противотанковой обороны модернизации как комплекса в целом, так и основных его составных частей и элементов, влияющих на эффективность боевого применения.

Современные БМ ПТРК являются сложными электротехническими системами, имеющие в своем составе большое количество электрооборудования, наиболее важной составной частью, которого является следящий ЭП. Наличие следящего ЭП обеспечивает возможность быстрого переноса огня, высокую точность попадания ПТУР в цель, уменьшение минимальной дальности поражения цели, сокращение времени на подготовку БМ к пуску ПТУР, удобство работы оператора и уменьшение влияния его психофизического состояние на эффективность стрельбы, увеличение скорости наведения ПТУР на цель и другие, [2].

Современное состояние техники и технологии производства позволяет на основе новой элементной базы применять в старых образцах БМ ПТРК следящие ЭП или их элементы с улучшенными характеристиками.

Исходя из этого, решаемая в данном дипломном проекте задача улучшения характеристик ЭП штатного образца РАВ является актуальной и важной.

1. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

1.1 Анализ взглядов вероятного противника на применение танков в современном бою

В связи с появлением эффективных противотанковых средств, военные теоретики зарубежных стран считают, что бронетанковую технику целесообразно применять совместно с мотопехотными (пехотными) подразделениями. Пехотные подразделения, имея значительное количество противотанковых средств и средств ближнего боя, своим огнем поражают противотанковые средства противника, тем самым, создавая условия для свободного действия собственных противотанковых сил, [3].

Однако в зависимости от тех условий, где проходит бой место танковых подразделений в составе общевойсковых сил может изменяться. Так при резко пересеченной, не просматриваемой местности, и при заранее подготовленной обороны целесообразно использовать за пехотными подразделениями, так как это обеспечит меньшую вероятность поражения танка и одновременно обеспечит прикрытие пехоты огнем танковых орудий, [1].

При ведении боевых действий в городе танки применяются за пехотными подразделениями, но задача их действий усложняется из-за большого количества препятствий и уменьшения маневренности. Кроме того, применение танков в городских условиях увеличивает вероятность его поражения огнем противника из-за близкого соприкосновения.

Танк по-прежнему является главной ударной силой сухопутных войск. Сочетая в себе высокую мобильность, надежную броне защиту, и мощное вооружение способен быстро выполнять поставленную задачу, но создание новых систем борьбы с броне объектами не дает возможности применение танков отдельно от пехотных подразделений. Увеличение возможности ПТС происходит за счет: увеличения поражающего действия ПТ снарядов и ракет, повышение мобильности ПТС и быстродействия, использование более благоприятных условий местности для маскировки ПТС.

Поэтому в ведущих странах мира проводится модернизация старых образцов бронетанковой техники и создания новых систем. Модернизация ведется по нескольким направлениям, [2]:

- оснащение танка новыми системами, что в конечном итоге повышает его эффективность в оборонительном бою;

- установка автоматических систем обнаружения и сопровождения цели, автомата заряжания;

- внедрение систем противодействия обнаружению, защиты верхней полусферы и противоминной защиты;

- нового вооружения;

- повышение защищенности корпуса путем установки дополнительных модулей брони;

- увеличение дальности поражения;

- установка нового типа двигателя;

- усовершенствования характеристик ЭП ПУ на основе современной элементной базы.

Все это в совокупности должно обеспечивать более высокую живучесть танка в условиях современного боя.

В обороне танки эффективно используют местность и маскировочные возможности. Кроме того, они обладают повышенными огневыми возможностями, так как хорошо просматривают местность, легко обнаруживают движущиеся цели и ведут огонь с места. В целях обороны танки также используют для нанесения контр ударов и устойчивых позиций обороны.

В современных локальных войнах танки также выступают в качестве эффективного средства поражения. Так во время войны в Персидском заливе США и ее союзники использовали более 3000 танков. Индия постоянно наращивает свой танковый потенциал. В странах Западной Европы и США модернизируют имеющиеся и создают новые образцы бронетанковой техники и т.д. [1].

Таким образом, применение танков в современном бою, по мнению иностранных военных специалистов, позволяет качественно использовать их возможности: маневренность, защищенность и мощное вооружение, что в свою очередь позволяет обеспечить мобильность вооруженных сил и использовать танк как мощное вооружение, как при наступлении, так и в обороне, а сравнительные тактико-технические характеристики приведены в таблице 1.1.

Успешное применение танков в любом виде боя считается невозможным без успешной борьбы с противотанковыми вертолетами и другими эффективными средствами противника, без жесткого взаимодействия со своими вертолетами.

Таблица 1.1-Сравнительные ТТХ современных танков

Характеристики	Т-80У Россия	М1А1 Абрамс США	Леопард-2 Германия	Челленджер Великобритания	Леклерк Франция
Боевая масса, т	46	63	55,1	62	54
Мощность двигателя, л.с.	1250	1500	1200	1200	1500
Скорость, км/ч:
- по шоссе	70	67	70	56	71
- по местности	48	48	40	45	50
Экипаж, чел.	3	4	4	4	3
Броня, мм	Динамическая защита	Многослойная 500 мм	Многослойная 500 мм	Многослойная 600 мм	Многослойная 600 мм
Вооружение: пушка	125-мм гладкоствольная	120-мм гладкоствольная	120-мм гладкоствольная	120-мм гладкоствольная	120-мм гладкоствольная
7,62-мм пулемет	1	2		2	1
12,7-мм пулемет	1	1			1
Дальность воздействия огня, км	5,0	2,2	2,2	2,2	3,5

1.2 Анализ системы противотанковой обороны в современных условиях

В армейском противотанковом артиллерийском полку общевойсковой танковой армии имеется противотанковый дивизион, в состав которого входит 3 противотанковые батареи на вооружении имеется 9 БМ 9П149. Всего в состав противотанкового дивизиона входит 27 БМ 9П149, [4].

Противотанковый артиллерийский дивизион в обороне обычно составляет противотанковый резерв соединения или входит в его состав.

В птдн в составе противотанкового резерва находится между первым и вторым эшелоном соединения. В зависимости от места в боевом порядке соединения птрез выполняет следующие задачи, [5]:

- уничтожает танки и другие бронированные цели противника, прорвавшегося в глубину обороны;

- прикрывает брежи в обороне, образовавшиеся в результате массированных огневых и ядерных ударов противника, промежутки между подразделениями и открытые фланги частей;

- прикрывает выдвижение и развертывание второго эшелона (ОВрез) на огневой рубеж;

- для проведения контратак.

Все задачи в обороне птдн выполняет в тесном взаимодействии с ГТОЗ, подразделением вертолетов, противотанковыми средствами мс подразделений, танками (БМП) вторых эшелонов и артиллерией.

При непосредственном соприкосновении с противником птрез может использоваться на передовых позициях для подавления атакующих танков, [5].

ПТрез в обороне назначается один два запасных района сосредоточения и рубежи развертывания в условиях отсутствия непосредственного соприкосновения с противником.

До начала боя птдн обычно находится в основном районе сосредоточения. В ходе боя по команде старшего командира противотанковый резерв выдвигается на указанный рубеж и уничтожает наступающие танки. Порядок взаимодействия и выдвижения птрез показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема соединения в обороне

Сравнительный анализ ТТХ ПТРК большой дальности РА и армий развитых стран мира (таблица 1.2) показал, что ПТРК "Штурм-С" по основным характеристикам не уступает, а по некоторым и превосходит зарубежные образцы, [5].

Таблица 1.2 - Основные сравнительные данные современных ПТРК большой дальности

Наименование средств, страна	Дальность стрельбы, м	Бронепробиваемость, мм	Тип системы управления	Скорострельность, выст/мин	Боекомплект, шт.	Тип ПУ
ТОУ-2А США	65-3750	1000	полуавтоматическая	2		самоходная
ХОТ-2 Франция	75-4000	900	полуавтоматическая	2-3		самоходная
SS-11В1 Франция	350 - 3000	600	полуавтоматическая	1 - 3		самоходная
«Штурм-С» Россия	400 - 5000		полуавтоматическая	3 - 4	12	самоходная

Современная система ПТО ВС РФ при слаженном взаимодействии с мотострелковыми подразделениями и грамотном применении ПТРК позволяет эффективно бороться с танками противника.

1.3 Особенности боевого применения БМ 9П149

Противотанковым ракетным комплексом называется совокупность средств, функционально связанных и совместно обеспечивающих подготовку пуска, пуск и наведение ПТУР на цель, [6].

Назначение: подготовка к пуску и пуск производится с использованием пусковой установки (ПУ). Слежение за целью, выработка команд, управление - ракетой, и передача их на ракету осуществляется с использованием аппаратуры управления ТПРК, цель поражается боевой частью ПТУР. В соответствии с этими строится схема ПТРК рисунок 1.2, [1].

Согласно существующей классификации ПТРК «ШТУРМ-С» является ПТРК большой дальности с полуавтоматической системой наведения, с радиоуправлением ПТУР, [7].

Комплекс предназначен для борьбы подвижными и неподвижными бронированными, малоразмерными наземными целями, а также с мало скоростными низколетящими целями. БМ 9П149 позволяет вести стрельбу с места, с коротких остановок и на плаву, в условиях прямой оптической видимости в любое время суток и года. БМ способна преодолевать водные преграды, [6].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.2 - Схема построения современного ПТРК

Состав БМ 9П149, [6]:

- базовая машина МТЛБ;

- пусковая установка;

- привод ПУ;

- механизм боеукладки;

- крышка с приводом;

- система электропитания;

- счетчик моточасов 228 ИП-110;

- система автоматики;

- изделие 9С484;

- изделие 9С485;

- система ввода поправок;

- распределительная коробка;

- средства связи;

-смотровые приборы;

- средства радиационной и химической разведки;

- дополнительное вооружение;

- монтажный комплект кабелей;

- одиночный комплект ЗИП.

Организационно-штатная принадлежность ПТРК «Штурм-С» представлена на рисунке 1.3.

Для выполнения боевой задачи БМ 9П149 занимает огневую позицию. Огневые позиции занимаются, как правило, в составе подразделения по установленной команде, [4].

Работу на БМ разрешается проводить только при работающем двигателе. При этом обороты двигателя должны быть средними, напряжения подзарядки АКБ по вольтамперметру должно быть 26,5 - 28,5 В, [8].

На стоянке допускается непрерывная работа двигателя в течение 6 часов с проработкой на максимальных оборотах или последующей загрузкой двигателя в течение 30 минут до номинальной нагрузки (пробегом БМ).

В случае отрицательной (минусовой) температуры окружающего воздуха при работе АКБ рекомендуется включить отопитель ОВ-65Г.

Перед началом движения БМ 9П149 и по окончании работы с ПрУп 9С484 рукоятку "РАССТОПОР-ЗАСТОПОР" ставить в положение "ЗАСТОПОР", [8].

При преодолении БМ 9П149 зоны, зараженной ОВ или РВ, необходимо включить ФВУ в режим фильтрации. Скорость движения должна быть максимальной для данных дорожных условий.

В условиях эксплуатации в зимнее время во избежание замерзания электролита нельзя допускать разряда АКБ до напряжения менее 22 В. До начала работы необходимо включить тумблер "ОБОГРЕВ" на приборе управления. В случае если время перевода превышает 5 секунд, необходимо сделать несколько переводов (один - два) из походного положения в боевое и обратно в режиме "ЗАРЯЖАНИЕ".

В условиях жаркого пустынного климата рекомендуется пользоваться естественной вентиляцией и ФВУ в режиме "ВЕНТЕЛЯЦИЯ". Для обеспечения нормальной работы изделия следует сокращать сроки между очередными номерными ТО на 20-30%, [8].

При преодолении водных преград обратить особое внимание на то, чтобы при входе в воду и выходе БМ из воды ПУ находилась в походном положении, а крышки боевого отделения, люки и кормовые двери были закрыты и застопорены, водоворот открыт.

Рисунок 1.3 - Организационная штатная принадлежность ПТРК 9П149

1.4 Тактико-технические требования, предъявляемые к ЭП ПТРК

Исходя из анализа требований к системе противотанковой обороны ВС РФ, к современным ПТРК предъявляются следующие требования, [1]:

- большая дальность действительного огня;

- высокая точность поражения цели, практически не зависящая от дальности стрельбы, а также скорости и направления движения цели;

- высокая огневая маневренность;

- малая глубина не поражаемой ("мертвой") зоны перед огневой позицией;

- поражение современных и перспективных танков с любой толщиной брони, а также оснащенных динамической защиты;

- высокая маневренность и малая уязвимость на поле боя;

- обеспечение одновременной стрельбы по нескольким целям;

- автоматизация процесса наведения ПТУР на цель;

- независимость вероятности поражения цели от квалификации оператора;

- простота наведения ПУ на цель;

- ведение эффективной стрельбы ракетами в любое время суток при любых погодных условиях;

- помехоустойчивость систем управления;

- надежность;

- простота в эксплуатации и конструкции;

- высокая ремонтопригодность;

- низкая себестоимость.

Одна из составных частей электрооборудования БМ ПТРК, существенно влияющая на ТТХ комплекса в целом, является следящий ЭП, который предназначен для автоматизации процессов управления комплексом.

Поэтому, наряду с общими требованиями к приводам наведения РАВ предъявляется ряд специфических требований, [6]:

- ЭП наведения ПТРК должен обеспечивать повышенную точность наведения визира прибора наблюдения и ПУ на цель;

- необходимые значения скоростей наведения и возможность быстрого переноса огня с одной цели на другую (минимальная скорость наблюдения единица в минуту выбирается из условия обеспечения точной наводки, а максимальная - единица макс. из условия быстрого переноса огня и удержания скоростных целей в поле зрения визира ПН, а также минимального ПН, а также минимального времени перевода из походного положения в боевое и обратно): для ПУ и ПН ПТРК;

- обеспечение необходимых углов наведения ПУ и ПН: в вертикальной плоскости от-5° до + 15°, в горизонтальной ± 85°, [6].

Данные качества ЭП позволяют ПТРК иметь достаточно высокую подвижность и огневую маневренность на поле боя, а также высокую степень вероятности поражения современных танков и бронемашин предполагаемого противника. Кроме этого привод наведения должен:

- быть простым и надежным;

- обеспечивать гибкость и удобство управления;

- обеспечивать четкость функционирования (определенная последовательность выполнения отдельных операций процесса управления) при нормальных и аварийных режимах работы;

- обеспечивать простоту контроля исправности схем ЭП и удобство нахождения ее неисправностей;

- удобным и простым в эксплуатации, сборке, разборке и ремонте;

- обеспечивать безопасность при эксплуатации, боевой работе и техническом обслуживании;

- минимальный вес и габариты;

- низкая стоимость изготовления, ремонта, эксплуатации и обслуживания.

Выводы

1. В условиях современного боя бронетанковая техника является главной ударной силой. Сочетая в себе высокую маневренность, огневую мощь и мощную бронезащиту, БТТ позволяет в короткие сроки выполнять поставленные перед ней задачи.

2. ПТРК позволяет эффективно бороться с БТТ в условия современного боя. ПТРК поражают как подвижные так и не подвижные цели, а также мало скоростные низко летящие воздушные цели в условиях прямой оптической видимости, в любое время суток на больших дальностях.

3. Важной неотъемлемой частью современных ПТРК является следящий привод, который обеспечивает высокую вероятность попадания ПТУР в цель, быстрый перенос огня, сокращения время подготовки ПТРК к пуску ПТУР.

4. В связи с модернизацией и появлением новых образцов БТТ появилась необходимость и в новых средствах обороны с БТТ противника. В условиях недостаточного финансирования повышение ТТХ ПТРК, стоящих на вооружении, является важной задачей.

С этой целью проводится модернизация ПТРК за счет повышения таких их характеристик как: скорострельность, время переброса ПУ и перехода из походного в боевое положение и обратно, точность стрельбы ПТУР и увеличения скорости наведения ПУ.

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЭП ВН ПУ БМ 9П149

2.1 Устройство и принцип работы ПУ БМ 9П149

ПУ служит для захвата ракеты 9М114 из механизма боеукладки, стыковки борт разъема ракеты 9М114 с цепями запуска аппаратуры управления, перевода из походного положения в боевое и обратно, наведение на цель и пуска ракеты 9М114, и сброса пустого контейнера, [8].

ПУ состоит из следующих элементов, [8]:

- люлька с механизмом привода кареток;

- станок с механизмами наведения;

- редуктор перевода;

- уравновешивающий механизм;

- стопорный механизм.

ПУ шарнирно закреплена на крышке боевого отделения и может занимать два фиксированных положения походное и боевое.

Люлька представляет собой балку, шарнирно установленную на станке, на концах которой установлены подвижные каретки и связаны между собой тягой. Передняя каретка при помощи рычагов связана с редуктором привода кареток. На заднем конце люльки находится чувствительный элемент и кабель для стыковки с разъемом ракеты 9М114. На переднем торце люльки имеется отверстие для установки трубки ТХП-7-80, на верхней части площадка для квадранта. Редуктор люльки имеет ручной дублер. По средствам винтовой передачи люлька связана с редуктором ГН.

Станок - несущая часть ПУ. Наружная труба шарнирно закреплена на крыше корпуса. Передней цапфой через систему рычагов наружная труба связана с редуктором перевода ПУ из походного положения в боевое и обратно. На задней цапфе закреплен рычаг, связанный тросом с пружинным уравновешивающим механизмом. Внутренняя труба шарнирно установлена внутри наружной трубы и связана с зубчатой передачей, с редуктором ГН, который закреплен на наружной не вращающейся трубе. На верхнем конце наружной трубы имеется цапфа, в которой установлены люлька и блок ВТ ВН. На трубе закреплены крышка и платик с пазом для фиксации станка штоком стопорного механизма.

Редуктор привода - предназначен для перевода ПУ из походного положения в боевое и обратно, а также для привода стопорного механизма. Со станком редуктор связан тягой. Приводным элементом редуктора является ЭД-Д-135. Редуктор снабжен ручным дублером, вращение которого производится ключом для открывания люков.

Уравновешивающий механизм - предназначен для уравновешивания ПУ при переводе из походного положения в боевое и обратно. Механизм состоит из пружины сжатия и направляющей трубы, системы роликов и троса, соединяющих рычаг станка с пружиной уравновешивающего механизма.

Стопорный механизм - предназначен для фиксации ПУ в боевом положении. Стопорный механизм состоит из штока, связанного с кулачком редуктора перевода и возвратной пружиной. Стопорный механизм расположен справа от ПУ на опоре приваренной к крышке боевого отделения.

Работа в режиме ОБЗОР, [8]:

БМ 9П149 может осуществлять работу в режиме ОБЗОР с помощью визира ВОП или прибора управления. Через ПН осуществляется наблюдение за местностью, обнаружение цели и выдача целеуказания.

Работа в режиме «ОДИНОЧНЫЙ» и «АВТОМАТ».

В зависимости от боевой обстановки БМ 9П149 может быть использовано в режиме «ОДИНОЧНЫЙ» и «АВТОМАТ».

В режиме «ОДИНОЧНЫЙ» (после команды «БОЕВОЕ») система автоматически обеспечивает выполнение следующей операции:

- открывание крышки боевого отделения;

- захват из МБ ракеты 9М114 каретками люльки;

- перевод ПУ в боевое положение;

- закрывание крышки;

- переключение ВН и ГН ПУ с ВТ датчиков походного положения на ВТ датчики прибора управления.

В режиме «АВТОМАТ» (после команды «БОЕВОЕ») система автоматически обеспечивает те же операции, что и в режиме «ОДИНОЧНЫЙ». Операции по наведению и пуску для обоих режимов одинаковы. Система автоматики по команде «ПУСК» и включение следящей системы пеленгатора обеспечивает выполнение следующих операций:

В режиме «ОДИНОЧНЫЙ», [2]:

- переключение приводов ВН и ГН ПУ с ВТ датчиков прибора управления на ВТ датчиков походного положения;

- сброс пустого контейнера;

- открывания крышек боевого отделения;

- поворот барабана до подачи очередной ракеты 9М114 в гнездо №1;

- перевод ПУ в походное положение;

- отключение приводов ВН и ГН ПУ;

- закрывание крышки боевого отделения.

В режиме «АВТОМАТ».

Выполнение тех же операций, что и в режиме «ОДИНОЧНЫЙ» кроме последней (закрывание крышки) и, кроме того:

- захват каретками люльки очередной ракеты 9М114 из барабана;

- перевод ПУ в боевое положение;

- закрывание крышки боевого отделения;

- переключение приводов ВН и ГН ПУ с ВТ датчиков положения на ВТ датчики прибора управления.

Различие режимов «ОДИНОЧНЫЙ» и «АВТОМАТ» после прохождения команды «ПУСК» заключается в том, что в режиме «АВТОМАТ» ПУ захватывает из МБ следующую ракету 9М114 и выходит с ней в боевое положение без подачи каких либо команд, а в режиме «ОДИНОЧНЫЙ» для этого требуется подача команды «БОЕВОЕ» на ПО.

Работа в режиме «ЗАРЯЖАНИЕ».

В режиме «ЗАРЯЖАНИЕ» система автоматически обеспечивает:

- открывание крышки боевого отделения;

- перевод ПУ в боевое положение (для стабилизации положения люльки в момент перевода ПУ из походного положения в боевое подключается привод ПУ, при достижении ПУ боевого положения привод отключается);

- поворот барабана по командам.

2.2 Общие сведения о следящем приводе

Следящий привод представляет собой замкнутую динамическую систему, управляющую перемещением объекта регулирования. При этом регулируемая величина с той или иной степенью точности воспроизводит приложенное к системе управляющее воздействие, [9].

В общем случае следящий привод имеет в своем составе следующие основные устройства рисунок 2.1, [9]:

- измерительное устройство (ИУ);

- преобразующее устройство (ПрУ);

- усилитель предварительный (УП);

- усилитель мощности (УМ);

- исполнительный двигатель (ИД);

- механическая передача (редуктор) (МП);

- объект регулирования (ОР);

- корректирующее устройство (КУ);

- источник энергии (ИЭ).

ИУ предназначено для сравнения текущего значения регулируемой величины с управляющим воздействием и формирование на основе сравнения сигнала ошибки - первичного сигнала управления. В измерительное устройство информация о текущем значении регулируемой величины, поступает по каналу главной обратной связи.

ПрУ служит для преобразования сигнала ошибки к виду, удобному для дельнейшего использования: дальнейшей обработки, связанной с обеспечением нормального функционирования следящего привода, уменьшение уровня помех.

Для придания следящему приводу желаемых динамических характеристик формируется составляющие, пропорциональные производным или интегралам от сигнала ошибки.

Рисунок 2.1 - Состав следящего привода

УП предназначен для усиления по напряжению и мощности сигнала, поступающего от ПрУ, до значений, достаточных для управления усилителем мощности, сложение сигнала ошибки с сигналом, поступающим от корректирующего устройства.

УМ предназначен для управления потоком энергии, поступающим от источника энергии. Управляющим сигналом для него служит сигнал с предварительного усилителя.

ИД предназначен для передачи движения через МП на объект регулирования.

Перемещение объекта регулирования происходит в направлении уменьшения сигнала ошибки. Если сигнал ошибки равен нулю, то значение регулируемой величины совпадает со значением управляющего воздействия. Кроме управляющего воздействия, в следящем приводе всегда действуют возмущающие факторы (ветровой момент, момент от сил неуравновешенности) и внутренние возмущение (пульсация напряжения питания, дрейф нуля и т.д.), вызывающие отклонения регулируемой величины от требуемого значения, [10].

Следящие приводы работают в соответствии с установленной для них программой, которая предусматривает обнаружение отклонения регулируемой величины от управляющего воздействия и, в конечном счете -воздействие на объект регулирования с тем, чтобы свести названное отклонение нулю. Подобный принцип работы характерен для систем автоматического регулирования, по этому следящие приводы являются одним из видов этих систем.

Динамические свойства следящих приводов и законы изменения управляющих и возмущающих воздействий во многом зависит от назначения объекта управления и выполняемых им функций.

По функциональному признаку СП БМ ПТРК относятся к наземным подвижным следящим системам. Типичным входным воздействием для приводов этой группы является скачкообразное изменения углового перемещения визирного устройства. Основные требования: должно быть ограничено время переброса объекта регулирования, а также обеспечен аппереодический переходный процесс без перерегулирования.

Характер проектирования СП существенным образом зависит от исполнительного элемента, так как его выбор определяет не только элементарную базу и конструкцию привода, но и способы и средства стабилизации, необходимые усилительные элементы. Наиболее распространены в БМ ПТРК электрические следящие приводы, которые подразделяют на системы постоянного и переменного тока.

По принципу действия СП можно подразделить на три основные типа: позиционные, скоростные, комбинированные.

Следящие привады позиционного типа предназначены для передачи на расстоянии угла поворота задающего устройства.

В скоростных СП сигнал ошибки определяет скорость (частоту) вращения выходного вала.

Комбинированные следящие привады представляют собой сочетание позиционной и скоростной систем, работающих на один выходной вал.

2.3.1 Функциональная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Обзор местности обнаружение целей и выдача целеуказания осуществляется через ПН и производится в ручную. При выдаче целеуказания оператор переходит на работу с прибором управления, [8].

Наведение снаряда на цель осуществляется полуавтоматически. Оператор совмещает прицельную марку с целью, а управление полетом изделия 9М114 производится автоматически.

Управление прицельной маркой производится с помощью пульта управления. При отклонении рукоятки вверх - вниз марка перемещается по вертикали со скоростями, пропорциональными углу отклонения рукоятки. Сигналы управления по ГН с пульта управления через электроблок поступают в ПрУп на исполнительный двигатель редуктора ГН, который перемещает марку и разворачивает ВТ датчики. Сигналы с ВТ датчика ВН поступают, [8]:

1) на ВТ приемник в блоке ВТ ГН привода ПУ. Сигналы рассогласования по ВН через блок управления поступают в усилитель ВН и после усилителя ВН исполнительные двигателя редуктора ГН, которые приводят ПУ в согласованное с прицельной маркой положение, а ВТ приемник и датчик в согласованное положение;

2) на ВТ приемнике опорно-поворотного устройства антенного блока. Сигналы рассогласования поступают в блок управления из состава ШТН -12 (совмещенные с усилителями мощности) и после усиления на исполнительный двигатель опорно-поворотного устройства. Двигатель отрабатывает команду по ВН, приводит антенный блок в согласование с линией визирования положение, одновременно приводят ВТ приемник и датчик в согласованное положение.

Функциональная схема ЭП ГН БМ 9П149 представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Функциональная схема ЭП ВН БМ 9П149

2.3.2 Анализ функционирования ЭП ВН ПУ БМ 9П149

ЭП ВН ПУ, функциональная схема которого приведена на рисунке 2.3, состоит из следующих основных частей, [8]:

- редуктор ВН ПУ;

- ВТ - датчик, два ВТ - приемника;

- тахогенератор;

- блок управления (усилитель и ФЧВ);

- усилители У1 и У3;

- пусковая установка ПУ.

Редуктор ВН представляет собой цилиндрический двух ступенчатый редуктор с передачей винт - гайка на выходном звене. При наведении по ВН редуктор имеет возможность качаться, относительно опорной плоскости, по углу места. Приводным элементом редуктора является ЭД ЭДМ-14. Для наведения при отключенном приводе на редукторе имеется ручка ручного дублера. Считывание углов ведется по шкале ВН. Для фиксации люльки в заданном положении по ВН при неработающем электроприводе служит стопор. Редуктор ВН закреплен на секторе.

Блок ВТ ВН представляет собой плиту, на которой размещены два вращающихся трансформатора, стойка с микропереключателями, включение и отключение которых осуществляет блок кулачков, блок электроэлементов.

Вращающийся трансформатор один является приемником синхронной связи по ВН, а трансформатор второй является датчиком приведения ПУ в положение для перезаряжания. Микропереключатели являются концевыми выключателями соответственно вниз и вверх по ВН. Привод ВТ и кулачков осуществляет блок зубчатых колес, установленных на оси качания люльки.

Усилители предназначены для усиления по мощности сигналов рассогласования, поступающих с ВТ датчиков прибора управления и управление ИД редуктора ВН.

Рисунок 2.3 - Функциональная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Блок управления предназначен для преобразования и усиления сигналов рассогласования между ВТ приемниками сопровождения ПУ, усиление сигналов и подача их в усилители для усиления по мощности.

ПУ служит для захвата ракеты 9М114 из механизма боеукладки, стыковки борт разъема ракеты 9М114 с цепями запуска аппаратуры управления, перевода из походного положения в боевое и обратно, наведение на цель и пуска ракеты 9М114, сброса пустого контейнера.

ПУ шарнирно закреплена на крыше боевого отделения и может занимать фиксированное положение: походное и боевое. В походном положении ПУ расположится горизонтально внутри броне корпуса, в боевом вертикально над броне корпусом.

В качестве ТГ в редукторе ВН используется электродвигатель ДПМ-25 Н1 - 02. Крутизна характеристики тахогенератора около 4 В на 1000 об/мин, [6].

Помимо основных сигналов управления приводами ПрУп, и антенного блока аппаратура БМ 9П149 вырабатывает поправки для доворота ПУ или поля пеленгатора ПрУп.

Получив информацию о готовности БМ 9П149, оператор нажимает кнопку «ПУСК» на приборе управления, и происходит пуск ракеты 9М114.

После пуска ракеты 9М114 и входа его в поле зрения пеленгатора, последний измеряет угловое изменение ракеты 9М114 от линии визирования в горизонтальной и вертикальной плоскостях и выдает электрические сигналы, пропорциональные этим отклонениям, которые поступают затем в блок выработки команд. В БВК угловые координаты ракеты 9М114 преобразуются в линейные, на основе которых формируются сигналы управления ракетой 9М114.

К сформированному сигналу по ВН добавляется напряжение, соответствующее команде компенсации массы ракеты 9М114, изменяющейся в процессе его полета. Команды, компенсирующие массу ракеты 9М114 подаются после его схода.

Компенсирующие команды облегчают и ускоряют процесс выведения изделия на линию визирования и предотвращает выход его из поля зрения пеленгатора.

При стрельбе в условиях наличия пыли, дыма, тумана, дождя, а также при стрельбе на плаву оператор должен работать с применением программы «ПЫЛЬ». Программа «ПЫЛЬ» добавляет к сигналу управления по ВН положительное напряжение, имитирующее команду «ВВЕРХ», по которой ракета 9М114 летит выше линии визирования. В зависимости от дальности до цели, устанавливаемой оператором на пульте управления, это дополнительное напряжение автоматически отключается и ракета 9М114 приводится к линии визирования [8].

Выводы

1. Пусковая установка БМ 9П149 представляет собой сложную электромеханическую систему, которая предназначена для захвата ракеты 9М114 из механизма боеукладки, стыковки бортразъема ракеты 9М114 с цепями запуска аппаратуры управления, перевода из походного положения в боевое и обратно, наведения на цель и пуска ракеты 9М114, сброса пустого контейнера.

2. ЭП ПУ состоит из двух независимых друг от друга ЭП: ЭП ВН и ЭП ГН, которые по составу приблизительно одинаковы.

3. ЭП ВН ПУ является электромеханическим следящим приводом комбинированного типа и представляет в общем случае замкнутую систему автоматического управления.

4. ЭП ГН ПУ работает в нескольких режимах: «ОБЗОР», «ОДИНОЧНЫЙ», «АВТОМАТ» и «ЗАРЯЖАНИЕ».

3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В СЛЕДЯЩЕМ ЭП ВН ПУ БМ 9П149

3.1 Энергетический расчет ЭП постоянного тока

Сущность энергетического расчета состоит в том, что на основе изучения энергетики процессов управления выявляются необходимые энергетические характеристики и определяются способы обеспечения заданных динамических свойств системы при минимальном расходе энергии, [10].

В данном случае под энергетическими характеристиками понимают требуемые (среднеквадратические и минимальные) значения скорости движущего момента.

Алгоритм выполнения энергетического расчета показан на рисунке 3.1.

В общем случае проектирование ЭП осуществляется на основе исходных технических данных и требований к ЭП, [9]:

- данные по передаточному устройству (в общем случае передаточное число);

- режим работы и данных по циклу работы в виде нагрузочной диаграммы М(t) и топограмм исполнительного органа ?(t), где М(t) и ?(t) приведенные к валу ЭД момент сопротивления и скорость исполнительного органа;

- допустимое ускорение исполнительного органа;

- диапазон, точность и плавность регулирования координат и надежности системы ЭП;

- экономические показатели.

Для нахождении значения требуемой мощности ЭД введем поправку на ветровую нагрузку. С этой целью определим статистический момент ветровой нагрузки. Момент ветровой нагрузки для конструкций сложной конфигурации не может быть найден аналитически. Для его определения необходимо экспериментальные характеристики аэродинамического коэффициента Сmz, зависящего от конфигурации и поверхности устройства. В случае заданной конструкции Сmz является функцией от угла атаки ?.

Рисунок 3.1 - Алгоритм выполнения энергетического расчета ЭП

На рисунке 3.2 показаны кривые Сmz = f(?) для двух различных типов конструкций. В нашем случае принимаем, что ветровая нагрузка действует на сплошную поверхность. Найдем максимальный ветровой момент. Примем, что максимальная скорость ветра 30 м/с, [9].

Рисунок 3.2 - Зависимость аэродинамического коэффициента Сmz от угла направления ветра для конструкций сложной конфигурации (сплошная кривая соответствует сплошной поверхности)

Тогда:

, (3.1)

где:

Сmz - максимальное значение коэффициента;

Vmax - величина максимальной относительной скорости ветра;

b - высота;

l - радиус;

? = 0,125 - массовая плотность воздуха.

Максимальный ветровой момент в нашем случае:

. (3.2)

Для выбора ЭД произведем ориентировочный расчет требуемой мощности на его валу, [10, 11]:

, (3.3)

где:

? - коэффициент полезного действия редуктора, равный 0,7;

Jн - момент инерции нагрузки, равный 50 кг·м2 (с учетом ветровой нагрузки);

Мн - статический момент на валу управляемого объекта, равный 67 Н·м (с учетом ветровой нагрузки);

?н mах - максимальное значение угловой скорости нагрузки, равная 0,419 рад/с;

?н mах - максимальное значение ускорения, равное 1,395 рад/с2, [6].

Тогда:

, (3.4)

В ЭП горизонтального наведения ПУ боевой машины 9П149 применен электродвигатель серии ЭДМ-14 с параметрами:

Рном = 180 Вт, nном = 3000 об/мин, Мном = 58 Н·см, Jдв = 0,047 кг·м2, Uном = 27 В, Iа ном = 7,2 А, Rа = 0,90 м, [1].

Редуктор данного ЭП имеет передаточное число 275,8.

. (3.5)

Определим требуемый вращающий момент, [12]:

Проверяем ЭД по моменту, используя отношение:

, (3.6)

где:

? - коэффициент допустимой перегрузки по моменту, равный 10.

, (3.7)

10 >> 0,1.

Для проверки ЭД по скорости используем отношение, [12]:

, (3.8)

где:

? = 1,2 - коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости ЭД сверх номинальной:

1,2 >> 0,00403 условие выполняется.

Исходя из расчетов, электродвигатель, примененный в ЭП ГН ПУ БМ 9П149, полностью соответствует требованиям по мощности, моменту и скорости. Для построения механической характеристики примем, что данный ЭД является ЭД параллельного возбуждения.

Тогда механическая характеристика будет строиться по двум точкам с координатами (хх; М = 0) и (ном; Мном), [9],

где:

хх - скорость идеального холостого хода;

, (3.9)

U ном - номинальное потребляемое напряжение;

Iа ном - номинальный ток якоря;

Rа - сопротивление якоря;

н ном - номинальная скорость вращения якоря ЭД;

М ном - номинальный момент, [8];

, (3.10)

Рном - номинальная мощность;

nном - номинальная скорость вращения вала ЭД;

9555 - коэффициент пропорциональности (Рном - в кВт, nном - в об/мин.).

Тогда:

, (3.11)

. (3.12)

Номинальная скорость вращения вала ЭД:

. (3.13)

По двум точкам с координатами(413; 0) и (314; 0,573) строим механическую характеристику ЭД рисунок 3.3.

Для построения кривой требуемой мощности Ртр=f(iред) по формуле, [12]:

, (3.14)

где:

Jдв - момент инерции двигателя.

.(3.15).

Расчетные данные для построения зависимости Ртр = f(iред) представлены в таблице 3.1, а вид зависимости - на рисунке 3.4.

Для построения зависимости Рдв = f(iред) по механической характеристике, представленной на рисунке 3.3, находим момент двигателя для каждого заданного значения iред. Определяем к и Рдв к исходя из условия, что iред = iк:

к = iк·н max; (3.16)

Рдв к = к·Мк. (3.17)



Рисунок 3.3 - График механической характеристики

Вид зависимости Рдв = f(iред) представлен на рисунке 3.4, а данные в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Расчетные данные для построения зависимости Ртр = f(iред)

iред	0	100	300	500	600	700	900	1000
Ртр, Вт	33,35	60,85	190,85	470,85	663,35	891	1418	1783

Таблица 3.2 - Расчетные данные для построения зависимости Рдв = f(iред)

iред	0	100	200	500	600	700	986
к, рад/с	0	41,9	83,8	209,5	251,4	293,3	413
Мк, Н·м	0	2,14	1,88	1,08	0,92	0,74	0
Рдв, ВТ	0	243	463	800	779	754	0



Рисунок 3.4 - График зависимостей Ртр = f(iред) и Рдв = f(iред)

Анализ рисунка 3.4 показывает, что кривые пересекаются в двух точках.

Из этого следует два вывода:

1) запас мощности выбранного двигателя вполне достаточен;

2) выполняется условие iред1 < iред < iред2, что свидетельствует о правильности выбранной величины iред.

3.2 Разработка структурной схемы для моделирования ЭП ВН ПУ БМ 9П149 на ПЭВМ

3.2.1 Общие сведения о структурной схеме САУ

В отличие от функциональной схемы, показывающей процессы происходящие в системе на основании физических законов, структурная схема САУ имеет графическое представление зависимостей, описываемых математически дифференциальными уравнениями [9].

Поскольку любой элемент САУ может быть представлен в виде одного или нескольких динамических звеньев, то и в целом САУ структурно может быть типовых ДЗ, соединенных между собой функциональной схеме образом.

Под структурной схемой, таким образом, будем понимать условную схему, представленную в виде типовых ДЗ, соединенных между собой определенным образом. Структурная схема рассматривается как схема прохождения и преобразования сигналов в САУ. Отдельные звенья структурной схемы не обязательно должны соответствовать определенным конструктивным элементам схемы: они изображают части системы, характеризуемые определенными весовыми или передаточными функциями. Один конструктивный элемент может быть представлен несколькими ДЗ, а тогда несколько элементов объединяются в одно типовое звено. Структурную схему составляют на основании функциональной схемы. В начале определяют связи, по которым сигналы распределяются в Прямом направлении, звенья при этом соединяются определенным образом, указывая стрелками, направление распространения сигналов, их также наносят на структурную схему. После этого в схему вводят, управляющее, возмущающее воздействия, показывают промежуточные сигналы и сигналы на выходе объекта управления (регулируемый параметр). И так, структурной схемой САУ называют схему, составленную по уравнениям связи элементов системы изображающей их динамические свойства и связь между собой, а также точки приложения действующих на нее возмущений, [8].

Связь между элементами САУ выражается ДУ, которая составляется на основании физического закона, положенного в основу работы элемента. На основании ДУ элементов, путем последовательного исключения Переменных составляется ДУ САУ в целом.

Реакция САУ на изменение входного сигнала будет определяться решением его ДУ [12].

Из курса математики известно, что решение ДУ заключается в описании функции, удовлетворяющей этому решению. Для этой цели в практике инженерных расчетов используется достаточно универсальный метод решения линейных ДУ, получивший название операторного метода (преобразования Лапласа).

Передаточной функцией линейной стационарной САУ называют отношение преобразования Лапласа выходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.

Таким образом, реакция САУ изменение ее входного сигнала будет описываться ее переда точной функцией. Естественно, что не только вся САУ, но и каждое ее звено, характеризуется своей передаточной функцией. Одна из основных задач анализа САУ состоит в определении передаточных функций отдельных звеньев и системы в целом. Сами передаточные функции являются основными характеристиками САУ, [9].

3.2.2 Структурная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Исходными данными для построения структурной схемы ЭП ВН ПУ БМ 9П149 являются элементы ее функциональной схемы (рисунок 2.3), [8]:

- измерительный элемент - ВТД и ВТП;

- усилитель;

- преобразующий элемент - редуктор;

- исполнительное устройство - ЭД;

- объект управления - ПУ;

- корректирующие элементы - тахогенераторы.

Динамические свойства вышеперечисленных элементов можно представить с помощью следующих типовых динамических звеньев.

Измерительный элемент - ВТД и ВТП представляет собой два ВТ работающих в паре. Один ВТ принимает сигнал обратной связи, а другой подает его на усилитель. ВТ имеет следующие основные параметры, [8]:

- номинальное напряжение питания - 28 В;

- частота питающего тока - 400 - 500 Гц;

- частота вращения ротора - не более 60 об/мин. Передаточная функция этого звена имеет следующий вид:

. (3.18)

где:

?U(S) - напряжение вырабатываемое измерительным устройством в операторной форме (выходная величина);

??(S)- разность углов разворота ПрУп и ПУ, в операторной форме (входная величина);

К1 - коэффициент передачи, который показывает отношение выходного сигнала к входному воздействию. В данном случае К1 = 0,8 В/град.

Тогда передаточная функция измерительного звена примет вид:

. (3.19)

Усилитель У1 представляет собой совокупность усилительных элементов. Предназначен для усиления сигнала и подачи его на исполнительный элемент через каскад. Передаточная функция усилителя имеет вид:

, (3.20)

где:

К2 - коэффициент передачи усилителя равный 0,056 А/В.

, (3.21)

где:

U1 - функция равная разности сигнала поступающего с ВТ и сигнала обратной связи;

?1 - функция от времени напряжения, снимаемая с тахогенератора, которая пропорциональна скорости разворота ПрУп;

?2 - функция от времени напряжения, снимаемая с тахогенератора, которая пропорциональна скорости разворота ПУ.

Исполнительное устройство представляет собой ЭД серии ЭДМ-14, имеющий следующие характеристики, [8]:

- номинальная мощность - 180 Вт;

- напряжение питания - 27 В;

- номинальная частота вращения - 3000 об/мин;

- КПД - не менее 0,65.

ЭД является исполнительным двигателем редуктора ВН привода ПУ. Передаточная функция ЭД:

, (3.22)

где:

К3 - коэффициент передачи равный 667 град/В;

Т1 - постоянная времени, характеризующая скорость протекания переходного процесса в исполнительном устройстве, равная 0,1.

Преобразующий элемент, состоящий из нескольких частей предназначен для передачи крутящего момента от ИД к объекту управления. Передаточная функция n-го редуктора имеет вид:

, (3.23).

, (3.24)

где:

Кn - коэффициент передачи n-го редуктора. Значения коэффициента передачи следующие: К4 = 0,56; К5 = 0,1.

Объект управления - ПУ представляет собой балку шарнирно установленную на станке и закрепленной на ней ПТУР в контейнере. ПУ является в данной схеме апериодическим звеном передаточная функция следующая:

, (3.25)

где:

?оу(S) - функция от времени угла поворота объекта управления;

?р(S) - функция от времени угла поворота выходного вала редуктора;

Т2 - постоянная времени объекта управления, равная 0,3;

К7 - коэффициент передачи объекта управления, равный 1.

В качестве тахогенератора используется ЭД серии ДПМ-25-Н1-02. Крутизна характеристики тахогенератора около 4 В на 1000 об/мин, [8]. Передаточная функция:

, (3.26)

где:

U?3(S) - функция от времени значения напряжения, вырабатываемого на тахогенераторе (в операторной форме);

?3(S) - функция от времени угла разворота ПУ (в операторной форме);

К8 - коэффициент передачи тахогенератора, равный 0,01;

Т3 - постоянная времени тахогенератора, равная 0,01.

Производя замыкание структурной схемы в соответствии с функциональной схемой и уравнением связи элементов, получим структурную схему следящей системы ЭП ВН ПУ БМ 9П149, изображенную на рисунке 3.5. После подстановки исходных данных для аналога схема примет вид, представленный на рисунке 3.6.

Рисунок 3.5 - Структурная схема ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Рисунок 3.6 - Структурная схема следящей системы ЭП ВН ПУ БМ 9П149 с учетом исходных данных

3.3 Анализ результатов моделирования

3.3.1 Моделирование ЭП ВН ПУ БМ 9П149

Современный подход к проведению проектно - конструкторских разработок изделий ракетно-артиллерийского вооружения характеризуется широким применением средств вычислительной техники.

Одним из эффективных способов повышения производительности инженерного труда и научной деятельности, сокращения сроков и улучшения качества разработок является применение системы автоматизированного проектирования. В условиях комплексной автоматизации и проектно - конструкторских разработок успех в решении задач анализа и синтеза систем АУ, в частности, электроприводов комплексов вооружения существенно от используемой математической модели, [13].

Диалоговая система автоматизирования моделирования и параметрической оптимизации (СИАМ) [9] работает с моделями, которые можно представить в форме блок - схем, соответствующих схемам исследуемых ЭП. Пользователь работает с СИАМ в режиме объектно-фиентированного диалога. На экране формируется несколько окон с изображением объектов программы: исследуемой модели, исходных данных графиков результатов. Всякие изменения объектов в программе приводят к автоматическому изменению их изображений, состояние экрана соответствует текущему состоянию программы. Набор изображений выбирается так, чтобы создать достаточно полный образ исследуемой ситуации.