Патент на изобретение №2210717

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ САМОНАВОДЯЩИМСЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ СНАРЯДОМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управляемым артиллерийским снарядам с самонаведением. Указанное изобретение может быть использовано для противотанковых и зенитных ракет, а также для управляемых мин. Техническим результатом является повышение точности наведения управляемого снаряда за счет демпфирования его угловых колебаний, которое достигается введением в сигнал управления угловым положением продольной оси гироскопа головки самонаведения дополнительной составляющей, пропорциональной угловому рассогласованию между продольной осью гироскопа головки самонаведения и продольной осью снаряда, измеренной датчиком. В систему управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающую следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, введен датчик для измерения углового рассогласования между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда. Сигнал с выхода датчика суммируют с сигналом с выхода блока электроники и подают на вход двигателя коррекции. 2 ил.

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управляемым артиллерийским снарядам с самонаведением. Указанное изобретение может быть использовано для противотанковых и зенитных ракет, а также для управляемых мин.

Известна система управления самонаводящимся вращающимся снарядом [1], включающая гироскопическую головку самонаведения, измеряющую угловую скорость вращения линии “снаряд-цель” и формирующую пропорционально измеренному значению сигнал управления u двигателем коррекции гироскопа головки самонаведения и рулевым приводом снаряда. При этом ротор головки самонаведения вращают в направлении, противоположном вращению снаряда по крену.

Структурная схема данной системы управления представлена на фиг.1, на которой обозначено:
– угловое положение линии “снаряд-цель”;
_ГСН – угловое положение продольной оси головки самонаведения;
q₁ – ошибка наведения;
u – сигнал управления;
– угол отклонения руля;
– угловая скорость вращения вектора скорости;
q₁ – коэффициент передачи блока электроники головки самонаведения;
q₂ – коэффициент передачи двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения;
W_РП(р) – передаточная функция рулевого привода;
W_Сн(p) – передаточная функция снаряда;
М_К, М_Возм – управляющий и возмущающий моменты коррекции;
Н – кинетический момент ротора гироскопа головки самонаведения;
p – оператор Лапласа.

Данная система управления реализует способ пропорциональной навигации, в соответствии с которым на борту снаряда производят измерение угловой скорости вращения линии “снаряд-цель”, а угловую скорость вращения вектора скорости снаряда формируют пропорционально сигналу управления
Учитывая наличие возмущающих моментов, обусловленных действием сил трения в кардановом подвесе головки самонаведения, в существующей системе управления [1] за счет вращения ротора гироскопа головки самонаведения в направлении, противоположном вращению снаряда по крену (знак “минус” перед кинетическим моментом Н на фиг.1), реальное формирование сигнала управления осуществляется по зависимости:

где k₁, k₂ – коэффициенты пропорциональности, T_ГСН – постоянная времени головки самонаведения, – угол между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда.

Как показано в [1] , за счет формирования сигнала управления в соответствии с зависимостью (1) обеспечивается демпфирование колебаний снаряда по углам атаки и скольжения, чем достигается повышение точности наведения снаряда на цель.

Недостатком данной системы является то, что положительный эффект основан по существу на наличии сил трения в подшипниках карданова подвеса головки самонаведения. Нестабильность воздействия сил трения и невозможность управления их величиной приводят и к нестабильности демпфирующих свойств системы управления, а следовательно, к ухудшению точности наведения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности наведения управляемого снаряда за счет демпфирования колебаний с помощью стабильного электрического сигнала.

Поставленная задача достигается тем, что в систему управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающую следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, дополнительно введены последовательно соединенные датчик, измеряющий угловое рассогласование = _ГСН– между продольной осью гироскопа головки самонаведения _ГСН и продольной осью снаряда , и сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока электроники головки самонаведения, а выход – со входом двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения.

Структурная схема предлагаемой системы управления при вращении ротора гироскопа головки самонаведения в направлении, совпадающем с направлением вращения снаряда по крену, представлена на фиг.2, на которой обозначено:
– угловое положение линии “снаряд-цель”;
_ГСН – угловое положение продольной оси головки самонаведения;
– угловое положение продольной оси снаряда;
– ошибка наведения;
– угловое рассогласование между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда;
u – сигнал управления;
– угол отклонения руля;
– угловая скорость вращения вектора скорости;
q₁ – коэффициент передачи блока электроники головки самонаведения;
q₂ – коэффициент передачи двигателя коррекции гироскопа головки самонаведения;
q₃ – коэффициент передачи датчика углового рассогласования;
W_РП(р) – передаточная функция рулевого привода;
W_Сн(p), W*_Cн(р) – передаточные функции снаряда;
М_К, М_Возм – управляющий и возмущающий моменты коррекции;
Н – кинетический момент ротора гироскопа головки самонаведения;
р – оператор Лапласа.

Анализ структурной схемы показывает [2], что сигнал управления снарядом формируется по зависимости
(2)
где
Анализ формул (1) и (2) показывает, что предлагаемая система управления эквивалентна прототипу, однако величина ₂ при этом является регулируемой и не зависит от воздействия сил трения.

Предлагаемая система управления работает следующим образом. Головка самонаведения измеряет сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения линии “снаряд-цель” ; дополнительный датчик измеряет угловое рассогласование между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда ; указанные сигналы суммируются и подаются на двигатель коррекции таким образом, чтобы под действием сигнала k₂ гироскоп головки самонаведения прецессировал в сторону увеличения углового рассогласования между продольной осью головки самонаведения и продольной осью снаряда, чем обеспечивается демпфирование колебаний снаряда.

Таким образом, предлагаемая система управления обеспечивает малые колебания снаряда по углам атаки и скольжения и тем самым высокую точность наведения на цель.

Источники информации
1. Патент на изобретение 2146798.

2. Фельдбаум А.А., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления. М.: Наука, 1971.

Формула изобретения

Система управления самонаводящимся вращающимся снарядом, включающая следящую головку самонаведения, содержащую гироскоп с двигателем коррекции и блок электроники, выход которого соединен с рулевым приводом, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные датчик для измерения углового рассогласования между продольной осью гироскопа головки самонаведения и продольной осью снаряда и сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока электроники, а выход – со входом двигателя коррекции.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.10.2007

Извещение опубликовано: 27.06.2009 БИ: 18/2009